Раздел VI обработка металлов резанием

Обработка металлов и других конструкционных ма­териалов резанием на металлорежущих станках — весь­ма распространенный производственный процесс, назна­чением которого является придание заготовкам с по­мощью режущего инструмента правильной геометричес­кой формы, требуемых размеров и чистоты поверхности.

На большинстве машиностроительных заводов тру­доемкость обработки резанием составляет 45—60% от общей трудоемкости изготовления машин, и поэтому совершенствование технологии резания металлов явля­ется актуальной народнохозяйственной задачей.

Изучение закономерностей явлений, связанных с ре­занием металлов, конструкцией режущих инструментов и металлорежущих станков, необходимо не только для сознательного управления процессами резания, но и для проектирования более совершенных технологических процессов изготовления деталей машин и приборов.

Глава 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ и ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Виды обработки металлов резанием различаются между собой конструкцией используемого режущего ин­струмента и характером относительных движений, со­вершаемых инструментом и обрабатываемой заготовкой на металлорежущем станке (табл. 20).

Общие понятия и определения рассмотрены на при­мере точения.

Поверхности заготовки и координатные плоскости. На обрабатываемой заготовке при снятии с нее струж­ки (рис. 354) различают обрабатываемую поверхность, с которой срезается стружка; обработанную поверхность, с которой срезана стружка; поверхность резания, обра­зованную главным режущим лезвием резца

ТАБЛИЦА 20 ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЙ ПРИ НЕКОТОРЫХ СПОСОБАХ ОБРАБОТКИ   Наименование режущего инст­румента Характер движения Траектория относительного движения Способ обработки режущего инструмента обрабатываемой заготовки Точение (токарный станок) Проходной ре­зец Поступательное прямолиней­ное, параллельно оси заготовки Вращательное Винтовая ли­ния Точение (токарный станок) Отрезной резец Поступательное прямолиней­ное, перпендикулярно оси за­готовки Вращательное Архимедова спираль Строгание (продольно- строгальный станок) Строгальный резец Неподвижен в процессе реза- Иия. Периодическая поступа­тельная подача Прямолиней­ное, возвратйо- поступаТеЛьное Прямая линия Протягивание (протяжной станок) Протяжка Прямолинейное поступатель­ное Неподвижна Прямая линия Сверление, зенкерование, развертывание (сйерлйль- ный станок) Сверло, зенкер развертка Вращательное Ипоступатель­ное Неподвижна Винтовая ли­ния Сверление (токарный ста­нок) Сверло Поступательное Вращательное Винтовая ли­ния Фрезерование (фрезерный станок) Фреза Вращательное Поступатель­ное Циклоида

За координатные плоскости принимают плоскость резания 4, касательную к поверхности резания и прохо­дящую через главное режущее лезвие резца, и основную плоскость 5, параллельную направлениям продольной и поперечной подач.

Рис. 355. Части и элементы токарного прямого проход­ного резца:

/ — передняя поверхность; 2 — вершина резца; 3—вспо­могательное режущее лез­вие; 4 — вспомогательная задняя поверхность; 5 — главная задняя поверхность; 6 — главное режущее лезвие

Элементы режущей части и геометрия (углы) резца. Резец (рис. 355) состоит из стержня /, служащего для

Рис. 354. Координатные плоскости и поверхности об­рабатываемой заготовки: 1 — обрабатываемая поверх­ность; 2 — обработанная по­верхность; 3 — поверхность резания; 4 — плоскость реза­ния; 5 — основная плос­кость; 5 пр — продольная по­дача

 

закрепления его в резцедержателе станка, и режущей части II (головки).

Различают следующие эле­менты режущей части резца: передняя поверхность, по кото­рой сходит стружка; главная задняя поверхность, которая обращена к поверхности реза­ния; вспомогательная задняя поверхность, обращенная к об­работанной поверхности заго­товки; главное режущее лез­вие, образованное пересечени­ем передней и главной задней поверхностей (оно совершает основную работу резания); вспомогательное режущее лез­вие, образованное пересечени­ем передней и вспомогатель­ной задней поверхности.

Вершина резца — точка пе­
ресечения режущих лезвий. Для увеличения износостой­кости резца и повышения чистоты обработанной поверхности вершину его закругляют дугой окружности или срезают прямолинейным переходным лезвием.

Углы резца определяют взаимное расположение по­верхностей его режущей части, а также остроту режу-

а — главные углы; б — углы в плане; в — угол наклона главного режущего лезвия

 

щего клина, форму поперечного сечения срезаемого слоя.

Главные углы резца (рис. 356, а) рассматривают в, главной секущей плоскости А, которая проходит перпен­дикулярно к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость.

Главным передним углом у называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпенди­кулярной к плоскости резания. Его назначение заклю­чается в управлении степенью деформации срезаемого- слоя металла.

Главным задним углом а называется угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью реза­ния; он. служит для уменьшения трения между главной

задней поверхностью резца и поверхностью резания заготовки.

Углом заострения р называется угол между перед­ней и главной задней поверхностями резца. Угол (5 на чертеже обычно не обозначают, так как его величину определяют из выражения р=90°—(а°+у°).

Углом резания 6 называется угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца. Значение угла 8 определяют из выражения 6=90°—у°.

Если 6<С90°, то угол у положительный, если 6>90°, то угол у отрицательный и обозначается со знаком «минус».

Вспомогательные углы резцаcti и yi измеряют во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательного режущего лезвия на основ­ную плоскость.

Углы резца в плане измеряют в основной плоскости (рис. 356, б).

Главным углом в плане ф называется угол между проекцией главного режущего лезвия на основную пло­скость и направлением продольной подачи. От его вели­чины зависит форма поперечного сечения срезаемого слоя, чистота обработанной поверхности, износ инстру­мента.

Вспомогательным углом в плане<pi называется угол между проекцией вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость и направлением, обратным направ­лению продольной подачи. Он оказывает влияние на чистоту обработанной поверхности.

Угол в плане при вершине резца е измеряют между проекциями режущих лезвий на основную плоскость. Его величину определяют из выражения е=180°—(ф°+ +Ф1)•

Угол наклона главного режущего лезвия Л (рис. 356, е), измеряемый в плоскости резания между глав­ным режущим лезвием резца и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости, может быть положительным, отрицательным и равным 0. Угол К определяет положение передней поверхности резца в пространстве и влияет на направление схода стружки.

Режим резания и размеры срезаемого слоя (рис. 357). На металлорежущем станке обычно совершаются два рабочих движения: главное движение, которое опре­
деляет скорость деформирования металла и отделения стружки, а также движение подачи, которое обеспечи­вает непрерывность процесса резания.

В случае токарной обработки главное движение — вращение заготовки, а движение подачи — поступатель­ное перемещение резца.

Скорость резания v(м/мин) — это скорость переме­щения точки режущего лезвия инструмента относитель­но обрабатываемой поверх­ности заготовки в направле­нии главного движения. Ее определяют по формулеv = =я£>п/1000. ЗдесьD —диа­метр заготовки, мм (по обрабатываемой поверхно­сти); п — число оборотов заготовки в мин.

Подача S(мм/об) —это перемещение инструмента в направлении движения подачи за один оборот за­готовки.

Различают также минут­ную подачуS_Mm=Sn— пе­ремещение инструмента за одну минуту.

Глубина резания t (мм) — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, изме­ренное в направлении, перпендикулярном к последней, за один проход:t=(D—d)/2,гдеd— диаметр заготовки по обработанной поверхности, мм. Величины S и / опре­деляют номинальную площадь поперечного сечения сре­заемого слоя металлаf—tS.

Объем металла, срезаемый за одну минуту:G = vSt.

Основное (технологическое) время обработки поверх­ности заготовки определяют из выраженияTo=Lh/nSt. Здесь L — путь перемещения инструмента при обработ­ке поверхности заготовки за один проход;h— при­пуск на сторону. Отношениеh/t=i— число прохо­дов.

метрия срезаемого слоя

Толщиной срезаемого металла а называется расстоя­ние между двумя последовательными положениями главного режущего лезвия инструмента за время одногс
полного оборота заготовки. Ширина срезаемого слоя b — расстояние между обрабатываемой и обработанной по­верхностями, измеренное по поверхности резания. Тол­щина а и ширинаbсрезаемого слоя могут быть выра­жены через 5 иt(см. рис. 357): a=Ssin<p; b—tfsinq>. Тогда площадь поперечного сечения срезаемого слоя равнаf=tS=pabмм².

Приведенные соотношения показывают, что при не­изменныхtи 5 можно изменять форму поперечного се­чения срезаемого слоя металла за счет изменения вели- чины главного угла в плане.