г•™К®Ф ё 1

Московский Государственный Технический Университет
имени Н.Э.Баумана

Основы процесса резания
и режущий инструмент.

(Курс лекций)

Лектор: инженер, к.т.н. доцент

Зеленцова Наталия Федоровна

Студента группы МТ1-51

Стеллецкого Владимира Васильевича

Москва 1999 год

Оглавление:=

Ле= кция № 1 1 сентября 1999 г..................................................................= ........... 5

Понятие о процессе формообразования.................................................................= ............ 5

Основные показатели процессов формообразования...........................................= ............ 6

Ле= кция № 2 8 сентября 1999 г..................................................................= ........... 7

Резание Металлов.= ...........................................................................= ..................................... 7

Краткие сведения об обрабатываемых и конструкционных материалах........................ <= /span>8

Инструментальные материалы..................................................................= .......................... 8

Ле= кция № 3 15 сентября 1999 г..................................................................= ....... 10

Классификация инструментальных материалов...........................................= ................... 10

Характеристики наиболее распространенных инструментальных материалов........... 11

Параметры, характеризующие процесс резания...........................................= ................... 11

Основные понятия о резании..................................................................= .......................... 12

Ле= кция № 4 22 сентября 1999 г..................................................................= ....... 13

Поверхности на обрабатываемых заготовках...........................................= ........................ 13

Режимы резания...= ...........................................................................= .................................... 14

Конструктивные элементы резца...............................................................= ....................... 15

Геометрические параметры режущей части резца...........................................= ............... 16

Ле= кция № 5 6 октября 1999 г..................................................................= ........... 17

Параметры срезаемого слоя...................................................................= ............................ 18

Назначение конструктивных параметров резцов...........................................= ................. 18

Зависимость угловых параметров резца от установки на ста= нке................................... = 19

Кинематические углы резца...................................................................= ........................... 20

Ле= кция № 6 13 октября 1999 г..................................................................= ......... 20

Физические основы процесса резания..................................................................= ........... 21

Образование различных типов стружки..................................................................= ........ 21

Усадка стружки...= ...........................................................................= ..................................... 22

Ле= кция № 7 14 октября 1999 г..................................................................= ......... 23

Силы, работа, мощность при резании..................................................................= ............ 23

Тепловой баланс при резании.................................................................= .......................... 25

Износ режущего инструмента..................................................................= .......................... 26

Ле= кция № 8 20 октября 1999 г..................................................................= ......... 28

Нормы износа.....= ...........................................................................= ...................................... 28

Гипотеза протекания износа..................................................................= ............................ 28

Влияние режимных факторов на стойкость режущего инструме= нта............................. 29

Виды токарной обработки.....................................................................= ............................ 30

Ле= кция № 9 21 октября 1999 г..................................................................= ......... 30

Виды токарной обработки (продолжение)..................................................................= ..... 30

Ле= кция № 10 27 октября 1999 г..................................................................= ......... 34

Сверление........= ...........................................................................= ......................................... 34

Износ осевых инструментов...................................................................= ........................... 34

Зенкерование.....= ...........................................................................= ....................................... 34

Геометрические параметры режущей части зенкера...........................................= ............ 35

Фрезерование.....= ...........................................................................= ...................................... 36

Ле= кция № 11 28 октября 1999 г..................................................................= ......... 37

Виды фрез и обрабатываемых поверхностей...........................................= ........................ 37

Геометрические параметры фрез...............................................................= ........................ 39

Протягивание.....= ...........................................................................= ...................................... 39

Режимы протягивания.........................................................................= .............................. 41

Износ протяжек...= ...........................................................................= ..................................... 41

Схемы резания при протягивании..................................................................= .................. 42

Ле= кция № 12 3 ноября 1999 г..................................................................= ............ 43

Резьбонарезание..= ...........................................................................= ..................................... 43

Принципиальные кинематические схемы при резьбонарезании.= ................................. <= !--[if supportFields]> PAGEREF _Toc470966370 \h 45

Нарезание резьбы метчиком...................................................................= ........................... 45

Нарезание резьбы плашкой....................................................................= ............................ 48

Типы резьбовых резцов.......................................................................= ............................... 48

Геометрические параметры режущей части резьбового инстру= мента.......................... 48

Ле= кция № 13 4 ноября 1999 г..................................................................= ............ 48

Процессы и инструмент абразивной обработки...........................................= ................... 48

Основные схемы шлифования...................................................................= ........................ 49

Структура шлифовальных кругов...............................................................= ....................... 50

Зернистость абразивного материала..................................................................= ............... 50

Форма шлифовальных кругов...................................................................= ......................... 51

Твердость абразивных инструментов..................................................................= ............. 51

Явление засаливания шлифовальных кругов...........................................= ........................ 52

Износ абразивных кругов.....................................................................= .............................. 52

Обозначения абразивных кругов...............................................................= ........................ 52

Ле= кция № 14 10 ноября 1999 г..................................................................= .......... 53

Процессы и инструмент абразивной обработки (окончание).<= span style=3D'mso-tab-count:1 dotted'>....................................... 53

Особенности процесса абразивной обработки...........................................= ..................... 53

Смазочно-охлаждающие технологические среды при обработке резанием................. PAGEREF _Toc470966388 \h 54

Типовые марки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).......................................... = 55

Эффекты воздействия СОЖ.....................................................................= .......................... 55

Ле= кция № 15 12 ноября 1999 г..................................................................= .......... 56

Лекция № 1 = 1 сентября 1999 г.

Понятие о процессе формообразования<= /a>

Формообраз= ование — это совокупность процессов, методов, способов и приемов получения из заготовки готовой детали с заданной формой, размерами и качеством поверхностного слоя.

Резание — это наиболее распространенный способ (вид) формообразования. Остальные виды= служат в основном для получения заготовок или полуфабрикатов (литье, прокатка, сва= рка, ЭХО, ЭФО, штамповка и ряд других).

В основу классификации формообразования положен энергетический принцип.

Энергетический баланс формообразования (смотри рисунок= 1-1): . Причем: .

E= _ф - энергия формообразования. E_o - энергия заготовки.

E= _фп - энергия формообразования потерь.

E= _фи - энергия формообразования изделия.

E= _фс - энергия формообразования стружки.

E= _и - энергия изделия. E_с - энерг= ия стружки.

Коэффициент использования материала: .

Коэффициент приращения энергии: .

Энергетический коэффициент использования формообразова= ния: .

Оценка процессов формообразования происходит по этим т= рем показателям. Необходимое условие формообразования: энергия формообразования должна быть больше энергии связи электронов детали.

= Рисунок 1-1 = Рисунок 1-2

Основные показатели процессов формообразования.

1). Энергия, подводимая к заготовке:

¨ механическая;

¨ химическая;

¨ электрическая;

¨ магнитная или электромагнитная.

2). Энергия формообразования (энергия для придания окончательной формы изделию):

¨ При электроэрозионной обработке — электричес= кая энергия;

¨ При резании — механическая энергия.

3). Распределение энергии во времени:

¨ Непрерывно;

¨ В виде импульсов.

4). Распределение энергии в пространстве:

¨ Точечная;

¨ Линейная;

¨ Поверхностная;

¨ Объемная.

5). Основной процесс формообразования.

¨ Пластическое деформирование — резание, обраб= отка давлением.

¨ Хрупкое разрушение — ультразвуковая обработк= а.

¨ Плавление — литье и электроэрозионная обрабо= тка.

¨ Химические процессы — ЭХО.

¨ Выращивание кристаллов;

¨ Взаимодействие твердых частиц и связующих — порошковая металлургия и абразивная технология.

¨ Различные виды взаимодействия в электрически= х и магнитных полях — нанесение покрытий и т.п.

6). Метод формообразования.

¨ Путем удаления припуска — резание, ЭХО, ЭФО,= ЭМО (электромеханическая обработка).

¨ Перераспределение объема материала заготовки= при переходе из твердого состояния в жидкое — литье.

¨ Взаимодействие по коду или генетическому признаку.

7). Среда формообразования (в которой происходит проце= сс).

¨ Вакуум;

¨ Воздух;

¨ Инертный газ;

¨ Эмульсии;

¨ Жидкость;

¨ Диэлектрик;

¨ Суспензии;

¨ Твердое тело и другие.

8). Давлен= ие среды:

¨ Нормальное;

¨ Повышенное;

¨ Высокое.

9). Кинематика процесса формообразования. Один и тот же процесс формообразования может быть организован при разных формах обработки (смотри рисунок 1-2). Схематизировано Грановским.

Лекция № 2 8 сентября 1999 г.

10). Состояние удаленного припуска:

¨ Стружка различной формы и размера.

¨ Раствор — ЭХО.

¨ Расплав или капли жидкости при электроэрозио= нной обработке.

¨ Пар при лучевой или лазерной обработке.

Резание Металлов.

Резание — как технологический способ обработки заключается в том, что с обрабатываемой заготовки срезается слой металла специально оставленный для обработки. Этот слой называется припуском. В ряде случаев припуск может быть достаточно большим, и он может сниматься (срезаться) за несколько проходов. В результате чего заготовка превращается= в деталь.

Металл, срезаемый с заготовки, пластически деформирует= ся, а затем отделяется от заготовки. Он приобретает определенную форму и размеры,= и в таком виде его принято называть стружкой.

Пластическое деформирование и разрушение металлов в пр= оцессе резания протекают в особых условиях. Именно это и определяет специфику и закономерности, определяемые физикой этого процесса, которые могут быть отражены зависимостями (частными, в основном), отражающими процесс обработк= и резанием.

Краткие сведения об обрабатываемых и конструкционных материалах.

Обрабатыва= емость материала резанием — это его способность подвергаться обработке резанием (как правило, на металлорежущих станках). Если в процессе обработки металл удаляется в виде стружки, то инструмент выполняющий эту операцию называется режущим.

Обрабатываемость материала резанием — совокупность сво= йств определяемая:

¨      Химическим составом материала;

¨      Структурным состоянием;

¨      Механическими свойствами (упругость, пластичность);

¨      Склонностью к образованию стружки;

¨      Способностью сопротивляться резанью (косвенн= ый признак);

¨      Энергетическими затратами на резание;

¨      Тепловыми процессами;

¨      Теплопроводностью материала;

¨      Истираемостью материала.

В настоящее время существует более 300 марок сталей (с= плавов, как черных, так и цветных). Их по обрабатываемости подразделяют:

¨      = Легкие сплавы, как наиболее легко обрабатываемые резанием. Это сплавы на основе алюминия (различные латуни и бронзы);

¨      = Средне обрабатываемые стали и сплавы. К ним относятся, углеродистые стали типа: Сталь 20 ...Сталь 50, чу= гуны, легированные стали 40Х, 20Х, 20ХН и другие;

¨      = Трудно обрабатываемые. Это аустенитные стали, стали легированные хромом (13-20%), специальные сплавы с никелем (Ni) (30-70%), сплавы с ниобием.

Инструментальные материалы.

При резании на контактных поверхностях режущего инстру= мента возникают давления (тысячи атмосфер) и одновременно выделяется много тепла (температура резания сотни, а иногда и тысячи градусов). Также в процессе обработки происходит скольжение и трение обрабатываемого материала по контактным поверхностям режущего инструмента. Поэтому материал режущего инструмента должен обладать свойствами, создающими ему работоспособность. Качество инструментального материала оценивается физико-механическими свойствами, зависящими от структурного состояния или химического состава.
Твердость<= /u> режущего инструмента (РИ) колеблется в пределах от 62...64 единицы и измеряется, в основном, по шкале HRC, твердомером. При твердости HRC<62 существенно возрастает изнашиваемость лезвий режущего инструмента, а при HRC>64 лезвия выкрашиваются из-за излишней хрупкости. Твердые сплавы и минералокерамика имеют твердость близкую к твердости алмаза. Металлорежущим инструментом (МРИ) из инструментальной стали с твердостью 62...64 HRC обрабатывают, в основном, все конструкционные материалы с твердостью до 30...35 HRC. Наиболее распространенная твердость конструкционных материалов — 12...20 HRC.

Конструкционные материалы с твердостью выше 35...40 HRC обрабатывают твердыми сплавами, минералокерамикой или эльбором (кубический нитрит бора), а в особых случаях алмазами (синтетическими или натуральными)= .

Прочность<= /u>. Силы резания, возникающие при работе режущего инструмента, вызывают в матер= иале лезвия и корпуса напряжения сжатия, изгиба, а иногда и кручения. Для того ч= тобы не произошло разрушение, инструмент должен быть достаточно прочным. Наиболь= шей прочностью обладают термообработанные, быстрорежущие стали, менее прочные — низколегированные и углеродистые стали.

Твердые сплавы, минералокерамика, эльбор и алмаз имеют высокие прочностные показатели при сжатии, но при растяжении они в 4-5 раз меньше. Поэтому при проектировании режущего инструмента необходимо, чтобы лезвие имело напряжения сжатия, а не изгибов.

Теплостойк= ость. В процессе резания непрерывно выделяется тепловая энергия эквивалентная механической работе затраченной на резание. В инструментальных материалах, = из которых изготовлено лезвие и прилегающие к лезвию части корпуса инструмента= , создается тепловое поле с максимальной температурой на контактных поверхностях инструмента. Под теплостойкость= ю понимают способность инструментального материала сохранять при нагреве свою структуру и свойства, необходимые для резания.

Теплостойкость характеризуется температурой, при котор= ой материал сохраняет определенную установленную ранее твердость (температура красно стойкости). Для разных марок инструментальных материалов, в зависимо= сти от структурного и фазового состава, эта температура колеблется от 200...100= 0 .

Теплопрово= дность — это способность отводить тепло. Присутствие кобальта (Co) в быстрорежущих сталях и тверд= ых сплавах существенно увеличивает теплопроводность. Для быстрорежущих сталей (БРС) таким же свойством обладает молибден (Mo). А ванадий (V) и вольфрам (W) снижают теплопроводность.
Износостой= кость — способность инструментального материала сопротивляться разрушению истиран= ием. Причиной потери режущих свойств у всех инструментов является износ, то есть диспергирование и унос части инструментального материала составляющего лезв= ие инструмента, и, следовательно, нарушение исходной формы и геометрических параметров режущего инструмента.

Износ<= /b> — сложный недостаточно изученный процесс, зависящий от множества факторов. Важнейшие из них: нормальное давление; скорость взаимного скольжения инстру= ментального материала (ИМ) и обрабатываемого материала (ОМ); температура в зоне резания= .

Износостойкость количественно выражается работой силы = трения затраченной на превращение единицы массы инструментального материала в прод= укт износа = , где:

¨      A — работа силы трения;

¨      — масса диспергированного материала;

¨      L — путь скольжения;

¨      c, m — коэффициент= ы, зависящие от свойств материала.

Лекция № 3                                         15 сентября 1999 г.

Классификация инструментальных матер= иалов.

1.&n= bsp;      Углеродистые стали. ГОСТ 1425-74, марки: У10А, У12А= , .

2.&n= bsp;      Легированные инструментальные стали. ГОСТ 12265-72, марки: ХВГ, ХВ5, 9ХС, .

3.&n= bsp;      Быстрорежущие стали (с содержанием вольфрама (W) — обозначается Р).= ГОСТ 19265-73, . Марки:

¨      С максимальным количеством вольфрама: Р18, Р18Ф2, Р14Ф4 и другие.

¨      Со средним количеством вольфрама: Р9Ф5, Р9К5, Р9К5Ф5 и другие.

¨      С низким содержанием вольфрама: Р6М5.

4.&n= bsp;      Твердые сплавы. .

¨      Однокарбидные: ВК8, ВК6 и другие.

¨      Двукарбидные: Т15К6 (в нем: карбида титана (= Ti) — 15%, Кобальта (= Co) — 6%, а остальное= — карбид вольфрама (W)) и другие.

¨      Трехкарбидные: ТТК и другие.

5.&n= bsp;      Минералокерамика. Марка: ЦМ332, .

6.&n= bsp;      Алмазы (натуральные и синтетические). .

7.&n= bsp;      Эльбор (кубанит, буразол, кубический нитрит бора). = .

Характеристики наиболее распростране= нных инструментальных материалов.

На рисунке 3-1 показана зави= симость, износостойкости быстрорежущей стали от твердости.



                                Рисунок 3-1                                                         Рисунок 3= -2

На рисунке 3-2 изображена зависимость твердости быстрорежущей (2) и инструментальной (1) сталей от температуры в зоне резан= ия.



         =                                                        Рисунок 3-3

На рисунке 3-3 показаны зависимости износостойкости некоторых инструментальных сталей от скорости резания. На рисунке учитывают= ся:

1.&n= bsp;     У10А — углеродистая сталь;

2.&n= bsp;     Р6М5 — быстрорежущая сталь с низким содержанием вольфрама;

3.&n= bsp;     Т5К10 — двухкарбидный твердый сплав;

4.&n= bsp;     Т15К6 — двухкарбидный твердый сплав;

5.&n= bsp;     Т30К4 — двухкарбидный твердый сплав;

6.&n= bsp;     Т60К6 — двухкарбидный твердый сплав.

Параметры, характеризующие процесс р= езания.

1). Произв= одительность — отношение количества произведенных деталей к единице времени. Обозначение= .

2). Энерго= емкость — отношение работы затраченной на производство к единице веса продукции. Обозначение . Некоторые значения энергоемкости для распространенных в= идов обработки:

¨      При резании Э=3D1;

¨      При литье Э=3D5;

¨      При штамповке Э=3D8…10;

¨      При ЭФО, ЭХО Э=3D100.

3). Точность обработки — харак= теризуется квалитетом, достигаемым при обработке. При резании достигается наиболее выс= окая точность обработки. Так, например:

¨      При лезвийной обработке до 6 квалитета;

¨      При абразивной обработке до 4 квалитета;

¨      При тонком алмазном точении до 0,3 мкм.

4). Шерохо= ватость обработанной поверхности. Измеряется в единицах R_a, R_z.

¨      При лезвийной обработке ;

¨      При абразивной обработке ;

¨      При тонком алмазном точении до 0,04 мкм.

5). Глубина поврежденного слоя — слоя, в котором в результате обработки резанием изменилась структура. Например, возникли повышенные напряжения, которые отрицательно сказываются на эксплуатационных характеристиках обработанной детали (время жизни уменьшилось в 3…5 раз). При грубой обработке глубина по= врежденного слоя может быть 0.01…0.1 мкм, а при тонкой абразивной — его можно свести к нулю.

Основные понятия о резании.

Пусть с заготовки нужно удалить припуск толщиной a, для чего нужно уст= ранить физические связи по плоскости 1-2-3-4 (смотри рисунок 3-4). Если для формообразования детали используется метод резания, то в качестве режущего инструмента применяется резец. Резец: перемещаясь равномерно в направлении D_r со скоростью V, срезает припуск в виде стружки размером = и при этом совер= шается работа равная произведению , где L — путь резания; P_z= — сила резания.

         =

         =                        Рисунок 3-4                         Рисунок = 3-5

Эта работа может быть совершена только в том случае, е= сли со стороны резца и заготовки будет приложена необходимая сила резания P_z. Этой же величине работы будет равно количество энергии затраченное на снятие данного припуска. В случае если величина припуска будет очень большой, то его разде= ляют на несколько проходов режущего инструмента.

Основа любого режущего инструмента — режущий клин = AOB с углом заострения β (смотри рисунок 3-5). Клин имеет переднюю поверхн= ость OA, контактирующую непосредственно со стружкой, и заднюю поверхность, обращенную к заготовке. Пересечение передней и задней поверхностей режущего инструмента образует главную режущую кромку.

Лекция № 4                                         22 сентября 1999 г.

Поверхности на обрабатываемых загото= вках.



         =                                        Рисунок 4-1                                        = Рисунок 4-2

На заготовке выделяют следующие поверхности:

¨      1 — обрабатываемая поверхность (смотри рисун= ок 4-1 и рисунок 4-2);

¨      2 — обработанная поверхность;

¨      3 — поверхность резания (существует временно= , во время резания, между поверхностями 1 и 2).

Режимы резания.

Режимы рез= ания — совокупность понятий, глубины резания, скорости резания и подачи. Как правило, им соответствуют значения стойкости режущего инструмента, которые непосредственно связаны с параметрами режима резания.

Глубина ре= зания — глубина внедрения режущего лезвия в материал заготовки t [мм]. В большинстве случаев= , она определяется как кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями.

Различают = главное движение резания D_r, которое производится с наибольшей скоростью, и вспомогательное движение подачи D_S, которое необходимо = для распространения движения резания по всей обрабатываемой поверхности (смотри рисунок 4-3, рисунок 4-4).

         =        Рисунок 4-3                         Рисунок = 4-4                             Рисунок 4-5                     Рисунок 4-6

Скоростью = резания называют главное движение резания, так как оно определяет направление и скорость деформации в обрабатываемом материале.

Скорость резания может сообщаться как заготовке, так и режущему инструменту. Измеряется:

¨      при лезви= йной обработке;

¨      при абразивной обработке.

Если главное движение резания — вращательное, то скоро= сть резания равна линейной скорости относительного движения заготовки и режущего инструмента (смотри рисунок = 4-5).

При абразивной обработке — , где D — диаметр; n — число оборотов (смотри рисунок 4-6= ).

Подача= (t) — расстояние, прой= денное режущей кромкой инструмента в направлении вспомогательного движения D_S за врем= я цикла главного движения резания. Иногда используется понятие скорости подачи. Под= ача, как и скорость резания, может сообщаться как заготовке, так и режущему инструменту.

Различают:

¨      подачу на оборот ;

¨      минутную подачу ;

¨      подачу на зуб — для протяжек и других многозубых агрегатов;

¨      подачу на двойной ход и другие виды.
Стойкость<= /u> — время жизненного цикла инструмента. Измеряется в минутах, и сильно зависи= т от подачи S, скоро= сти резания V и глу= бины резания t.

Конструктивные элементы резца.
Каждый режущий инструмент имеет переднюю и одну или несколько задних поверхностей. = Передняя поверхность обращена по ходу относительного рабочего движения в сто= рону срезаемого слоя на обрабатываемой заготовке. По ней всегда сходит стружка. = Задняя поверхность обращен= а в сторону поверхности резания (обработанной поверхности).



                                Рисунок 4-7                                                                        =                  Рисунок 4-8

Обозначения на рисунке 4-7:

¨      1 — главная задняя поверхность.

¨      2 — вспомогательная задняя поверхност= ь.

¨      3 — передняя поверхность.

¨      4 — главное режущее лезвие.

¨      5 — вспомогательное режущее лезвие.

¨      6 — вершина резца.<= /o:p>

Передняя и задняя поверхности ограничивают материально= е тело каждого элемента рабочей части режущего инструмента (смотри рисунок 4-9). Положение передней и задней поверхностей режущих кромок координировано относительно корпуса режущего инструмента системой угловых размеров называе= мых геометрическими параметрами режущего инструмента.

Плоскость, на которой лежит резец, называется основной плоскостью P_O. Через = L₁ обознач= им рабочую или режущую часть инструмента, а через L₂ — державку или присоединительную часть (смотри рисунок 4-8).

         =

                                                                Ри= сунок 4-9

Главная ре= жущая кромка любого режущего инструмента — линия пересечения передней и задней поверхностей инструмента.

A= _γ — главная передняя поверхность;

A= _α — главная задняя поверхность.

A= _α₁ — вспомогательная задняя поверхность.

1 — главная режущая кромка, она выполняет основную раб= оту по снятию припусков; 2 — вспомогательная режущая кромка; 3 — вершина резца. L - длина резца; H - высота резца; B — ширина державки резца; — сечение держав= ки резца.

Геометрические параметры режущей час= ти резца.

Будем рассматривать их в статической инструментальной системе координат (смотри рисунок 4-10). Ось X направим по статической пода= че резца, ось Y — по оси державки резца, ось Z — перпендикулярно основной плоскости резца. Плоскость XY параллельна P_O, начало системы координат совпадает с вершиной резца.

Главная се= кущая плоскость (A-A) проходит в проекции главной режущей кромки на основ= ную плоскость P_O, перпендикулярно этой плоскости.

Вспомогате= льная секущая плоскость (B-B) проходит перпендикулярно проекции вспомогат= ельной режущей кромки на основную плоскость P_O, перпендикулярно этой плоскости.

Главный уг= ол в плане (угол φ) — определяется в основной плоскости P_O между направлением подачи D<= sub>S и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость.

Вспомогате= льный угол в плане (угол φ₁) — определяется в основной плоскос= ти P_O между направлением, обратным направлению подачи D_S, и прое= кцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

Главный пе= редний угол (угол = 47;) — определяется в главной секущей плоскости, между линией пересечения ее с передней поверхностью режущего инструмента и плоскостью, параллельной основ= ной.



                                                                Рисунок 4-10

Главный за= дний угол (угол α) — определяется в главной секущей плоскости, между линией пересечения ее с задней поверхностью режущего инструмента и плоскост= ью резания - плоскостью в которой лежит вектор скорости резания.

Вспомогате= льный задний угол (угол α₁) — определяется во вспомогател= ьной секущей плоскости, между линией ее пересечения со вспомогательной задней поверхностью режущего инструмента и плоскостью проходящей через вспомогател= ьную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.

Угол накло= на главной режущей кромки (угол λ) — определяется в плоскости резания, между главной режущей кромкой и плоскостью параллельной основной плоскости P_O. Если вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки, то λ и= меет положительное значение. Если вершина резца является самой высокой точкой режущей кромки, то = 55; имеет отрицательное значение, и λ=3D0 когда главная режущая кромка пар= аллельна основной плоскости.

Лекция № 5                                         6 октября 1999 г.

Если поверхности резца криволинейные, то углы измеряют= ся между соответствующими касательными к рассматриваемым поверхностям в точке режущего лезвия.

                                 =

         =                                        Рисунок 5-1                                        =                                  Рисунок 5-2

На режущем лезвии всегда предусматривают радиус скругл= ения режущей кромки ρ для снижения механических и силовых нагрузок на верши= не резца.

Параметры срезаемого слоя.

Площадь срезаемого слоя (смотри рисунок = 5-2 и рисунок 5-4). Величина a — толщина срезаемого слоя, кратчайшее расстояние м= ежду двумя последними положениями режущей кромки, b — ширина, то есть длина стор= оны сечения срезаемого слоя образованного главной режущей кромкой инструмента.<= /p>
Реально сечение срезаемого слоя меньше номинального на величину остаточного треугольника, имеющего высоту h (смотри рисунок 5-3 и рисунок 5-4). Чем больше h, тем выше шероховатость обработанной поверхности. Чем меньше углы φ и φ₁, тем меньше подача, тем меньше высота остаточного треугольника, тем ниже шероховатость обработанной поверхности.

                        <= /span>

         =                                                        Рисунок 5-3

На рисунке 5-5 показано влияние радиуса скругления рез= ца на шероховатость обработанной поверхности.

                                Рис= унок 5-4                                        =                                  Рисунок 5-5

На высоту остаточного сечения существенное влияние ока= зывает и радиус скругления режущей кромки.

<= span style=3D'position:relative;top:15.0pt;mso-text-raise:-15.0pt'> , где a — толщина срезаемого слоя, b — ширина срезаемого слоя.

Назначение конструктивных параметров= резцов.

Углы α и γ определяют основные физические пр= оцессы, происходящие в зоне резания. Передний угол γ оказывает решающее влияни= е на степень деформации срезаемого припуска. Задний угол α влияет на процесс трения в зоне обработки, а их совместное значение определяет величину угла заострения β, который определяет прочность режущего клина.<= /p>
Углы φ и φ₁ определяют параметры срезаемого слоя. Угол φ влияет на распределение нагрузки на главном режущем лезвии. А угол φ₁ в= лияет на трение об обрабатываемую поверхность.

         =

         =                                        Рисунок 5-6                                        =                                  Рисунок 5-7

Угол λ оказывает влияние на направление сбега стр= ужки. При λ>0 стружка сходит в противоположном движению подачи направлении. П= ри λ<0 стружка сходит в направлении движения подачи. А при λ=3D0 стружка сходит в перпендикулярном движению подачи направлении (смотри рисун= ок 5-6 и рисунок 5-7).

Зависимость угловых параметров резца= от установки на станке.

Все угловые параметры резца указанные на чертеже сохра= няют своё значение в тех случаях, когда:

¨      Вершина резца установлена на высоте оси вращ= ения заготовки;

¨      Когда геометрическая ось резца перпендикуляр= на оси вращения заготовки;

¨      Вектор скорости подачи направлен вдоль оси вращения заготовки.

Любые, случайные или преднамеренные, отклонения в уста= новке режущего инструмента приводят к изменению реальных угловых параметров, это равнозначно замене данного резца на резец с иной геометрией режущей части.<= /p>
         =

                                                                Ри= сунок 5-8

При повороте резца по часовой стрелке на угол Δ&#= 966; (смотри рисунок 5-8), угол φ уменьшиться, а угол φ₁ увеличиться на величину угла поворота. , Тогда и Срезаемый слой с= ильно будет меняться. Длина активной режущей кромки увеличиться. При повороте про= тив часовой стрелки — все наоборот.

.

Смещение резца выше (ниже) оси заготовки может привест= и к тому, что α может принять нулевые или отрицательные значения, что прив= едет к сильному трению по задней поверхности и прекращению процесса резания.

Кинематические углы резца.

Кинематика резания рассматривает движения, которые дей= ствуют в процессе резания во время рабочего цикла, с момента, когда лезвие вступае= т в контакт с металлом заготовки, и до момента, когда контакт лезвия с заготовк= ой прекращается.

Определение системы кинематических параметров режущей = части инструмента вводиться (формулируется) на основе следующих понятий:

¨      Вводиться вектор скорости подачи V_S

¨      Вводиться вектор скорости резания V_r

¨      В плоскости перпендикулярной указанным векто= рам будет рассматриваться в координатах XYZ заготовка и лезвие резца.

Например: кинематический передний угол γ_к измеряется между плоскостью перпендикулярной скорости резания и передней поверхностью инструмента в направлении схода стружки. Кинематический задний угол будет определяться между плоскостью, в которой лежит вектор скорости резания и за= дней поверхностью инструмента.

Лекция № 6                                         13 октября 1999 г.

В начальный момент времени при больших радиусах угол &= #947;_кин составляет небольшую часть угла α, но по мере приближения вершины резц= а к оси заготовки в некоторый момент времени может возникнуть равенство η=3Dα и при этом α_кин=3D0 (смотри рисунок 6-1). П= ри дальнейшем приближении дальнейшее резание становиться невозможным и это приводит к смя= тию заготовки задней поверхностью резца. Кинематические углы инструмента определяются также как и статические (по тем же закономерностям).

В общем случае искажение заточенных углов резца от погрешности его установки и кинематических факторов складываются, и реальные углы при резании сложным образом зависят от этих параметров.

                                Рисунок 6-1          =                                                                            =     Рисунок 6-2

Обязательным условием при этом является проверка соотношения, чтобы угол α>0 (α=3D0 — резание невозможно). Желательно, чтобы α>0 особенно при малых диаметрах и больших глубин= ах.

Физические основы процесса резания.<= /a>

Рассмотрим подробно процесс стружкообразования. По мере внедрения инструмента в обрабатываемый материал возрастают напряжения, мате= риал деформируется, причем впереди резца всегда распространяется фронт деформаций под углом скалывания &= #952;=3D20…35˚ (смотри рисунок 6-2).

Тонкими и точными исследованиями можно установить гран= ицы пластической деформации. Угол θ практически не зависит от геометрии (параметров) режущего инструмента и зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала.

Механизм образования стружки зависит от различных факт= оров, главный из которых скорость резания.

Образование различных типов стружки.=

В 1870 году профессором Санкт-Петербургского Университ= ета И.А.Тимом была разработана классификация типов стружки, которая образовывал= ась при обработке различных материалов. Эта классификация оказалась на столько удачной, что практически не претерпела изменений до настоящего времени.

Сливная ст= ружка. Образуется при резании пластичных материалов (например, стали) при малой толщине среза, больших скоростях резания и при больших передних углах (смот= ри рисунок 6-3). Она представляет для производства ряд неудобств (в основном д= ля транспортировки). Поэтому в ряде случаев в конструкции режущего инструмента специально предусматривают устройства для разделения стружки (стружкоделительные канав= ки и т.п.).



         =             Рисунок 6-3                    Рисунок= 6-4                                         Ри= сунок 6-5

Стружка ск= алывания. Образуется при обработке сталей пониженной пластичности, при большой толщине срезаемого слоя, при небольших передних углах и при низких скоростях резания (смотри рисунок 6-4).

Стружка на= длома (смотри рисунок 6-5) состоит из отдельных кусков не связанных друг с другом= , и образуется при обработке хрупких материалов (чугуны и другие).

На рисунке 6-6 изображены зависимости силы резания от времени для разных видов образующейся стружки:

¨      Стружки скалывания — 1;

¨      Сливной стружки — 2;

¨      Стружки надлома — 3.



         =                                        Рисунок 6-6

Усадка стружки.

Усадка стружки характеризуется степенью пластической деформации металла при резании. . Коэффициент усадки стружки всегда больше единицы k_l>1.
         =

         =                                        Рисунок 6-7                                        = Рисунок 6-8

Рисунок 6-7 показывает заготовку с припуском. На рисун= ке 6-8 изображена стружка получившаяся при снятии этого припуска.

На рисунке 6-10 представлен график изменения коэффицие= нта усадки стружки от скорости резания.



         =                                        Рисунок 6-9                                        =                                 Рисунок 6-= 10

Процесс деформирования металла при резании происходит = при воздействии высоких температур и контактных давлений (напряжений). При некоторых условиях обработки вблизи режущей кромки образуется достаточно устойчивая клинообразная зона застойного материала — нарост.

Наростообразование характерно для вязких материалов в = случае обработки их с малыми скоростями и малыми подачами. Его величина характеризуется высотой. С ростом переднего угла наростообразование резко у= меньшается. Твердость нароста в 2-4 раза выше твердости обрабатываемого материала, поэт= ому нарост участвует в резании. По мере увеличения высоты нароста динамическое равновесие нарушается и часть нароста уноситься со стружкой, а другая остае= тся на обрабатываемом материале.

На рисунке 6-11 изображена зависимость высоты нароста = от скорости резания. На рисунке 6-12 зависимость высоты нароста от главного уг= ла в плане φ. Наличие (отсутствие) нароста в зависимости от подачи и скорос= ти резания изображено на рисунке 6-13.



                                Рисунок 6-11                                  =      Рисунок 6-12                                       = Рисунок 6-13

Положительные особенности нароста:

¨      Нарост берет на себя часть работы по срезанию металла;

¨      Защищает переднюю поверхность и режущую кром= ку от износа;

¨      Улучшает условия по отводу стружки, так как увеличивает передний угол;

¨      Снижает перепад температур на режущей кромке= .

Отрицательные особенности нароста:

¨      Снижает точность обработки на величину Δ= ;;

¨      Снижает качество поверхности;

¨      Вероятностный характер процесса наростообразования не позволяет управлять этим процессом.

Вывод<= /b>: нарост допустим и полезен при черновой обработке, и совершенно не желателен= при чистовой обработке.

Лекция № 7                                         14 октября 1999 г.

Силы, работа, мощность при резании.<= /a>

Целенаправленное разрушение обрабатываемого материала, состоящее в снятии припуска при резании сопровождается затратами энергии при этом на передней и задней поверхностях режущего инструмента со стороны обрабатываемой заготовки и срезаемого слоя действует сложно распределенная нагрузка, которая условно может быть представлена сосредоточенной силой рез= ания P_рез. Условно силу резания принято раскладывать на три составляющие P_x, P_y и P_z. Сила резания зависи= т от обрабатываемого и инструментального материалов, а также от геометрии инструментов и режимов резания. Для удобства силу резания раскладывают на т= ри составляющие :

         =        Рисунок 7-1                                 =                         Рисунок 7-2                                        =                  Рисунок 7-3

Рисунок 7-1 показывает распределение и направления составляющих силы резания P при типичном виде обработки.

P= _z — главная составляющая силы резания (касательная или тангенциальная составляющая). Эта сила используется для расчета привода главного движения станка.

Р_у — радиальная составляющая силы резания. = По ней определяют необходимую жесткость станка. Она оказывает существенное влияние= на точность обработки. Р_у может вызывать искривление оси обрабатыва= емой детали (особенно для нежестких деталей).

P= _x — осевая составляющая силы резания. Используется для р= асчета привода подач станка.

Пример: прямой проходной резец с углом . Для него: . Все эти соотношения справедливы для нового заточенного инструмента. А для претерпевшего износ инструмента эти силы примерно равны:= .

Рисунки 7-2 и рисунок 7-3 иллюстрируют изменение составляющих сил резания Р_у и P_x от главного угла в пл= ане φ.

На режущей поверхности инструмента действует сложно распределенная нагрузка, которая колеблется в пределах 10…20 ГПа. Обычно при расчете составляющих сил резания силу прикладывают к середине длины активной режущей кромки. На соотношение большое влияние оказывает угол в плане φ.

При уменьшении угла φ от 45 до 20˚, P_y возраст= ает более чем в два раза, что приводит к прогибу детали.

, где c - постоянный коэффициент (из таблиц); t — глубина резания; S—- подача; HB — твердость обрабатываемого материала; x, y, z — эмпирические коэффициенты, которые определяются по таблицам.

Силы резания можно измерить с помощью специальных приб= оров - динамометров. Динамометры по принципу действия различают: упруго-механическ= ие, гидравлические и электрические. Принцип их действия основан на преобразован= ии перемещений или деформаций упругих элементов с помощью датчиков.

Тепловой баланс при резании.

— уравнение для теплового баланса при резании.

— количество теп= лоты, выделившееся вследствие пластической деформации в зоне скалывания (смотри рисунок 7-4). При пластической деформации составляет 80% от всего тепла выделившегося в зоне резания.

— количество теп= лоты, выделившееся в результате трения по передней поверхности инструмента 10-15%= от общего тепла.



                                                Рис= унок 7-4                                        =                                  Рисунок 7-5

— количество теп= лоты, выделившееся на задней поверхности режущего инструмента примерно 3%.

— количество теп= лоты, которое образовалось перед плоскостью скалывания вследствие распространения фронта волны деформации и составляет 1-2% от общего количества тепла.

— количество теп= лоты, переходящее в стружку, примерно 75%.

= — количество теп= лоты, переходящее в тело инструмента, примерно 3%.

— количество теп= лоты, поступающее в заготовку, примерно 6%.

— тепло, переход= ящее на главную режущую кромку инструмента. Оно составляет примерно 2%.

— количество теп= лоты, переходящее в окружающую среду.

Рисунок 7-5 показывает влияние параметров резания на температуру в зоне резания.

Износ режущего инструмента.

Удаляя срезаемый слой металла в виде стружки, инструме= нт сам подвергается воздействию этой стружки и обрабатываемой детали. Это воздейст= вие проявляется в истирании и изнашивании рабочих поверхностей инструмента.

Сходящая стружка постепенно образует на передней повер= хности инструмента выемку (лунку). А обрабатываемая деталь истирает заднюю поверхн= ость инструмента и образует на ней площадку износа. Обрабатывая определенное количество деталей, инструмент теряет свою работоспособность, и затупляется. Потеря работоспособности режущего инструмента может быть обусловлена следую= щими причинами:

1).    Собственно изнашиванием инструмента, то есть истиранием рабочих поверхностей в местах соприкосновения со стружкой и заготовкой;

2).    Выкрашиванием режущих кромок, что характерно для хрупких инструментальных материалов. Нер= едко выкрошенные частицы имеют такой же микроскопический размер, что по виду схо= жи с истиранием.

3).    Налипание обрабатываемого материала на заднюю поверхность режущего инструмента имеюще= го недостаточные задние углы (направляющие ленточки сверл, разверток, боковых поверхностей зубьев долбяков). При нормальных условиях эксплуатации режущий инструмент теряет свою работоспособность вследствие истирания режущих поверхностей. Такой вид износа наблюдается у всех видов режущего инструмент= а не зависимо от их вида и назначения.

Виды износа режущего клина представлены на рисунке 7-6. Износ по задней поверхности в виде площадки износа, которая характеризуется высотой износа (смотри рисунок = 7-6 верхний правый). Износ по передней поверхности представлен не рисунке 7-6 внизу, в виде лунки имеющей параметры: — длина лунки, <= span style=3D'position:relative;top:6.0pt;mso-text-raise:-6.0pt'> — ширина лунки, = — глубина лунки.= И на левом верхнем рисунке 7-6 представлен смешанный вид износа.

На рисунке 7-7 представлен износ спирального сверла, к= оторый может проявляться по задней поверхности , по уголку , на поперечном лезвии и по ленточке , причем на ленточке могут образовываться как налипы, так= и проточины.

Интенсивность износа различных элементов режущей части инструмента может быть различной в зависимости от условий резания. Износ по ленточке может выражаться в виде проточен или износа участка ленточки , где вследствие износа исчезает обратная конусность или может даже возникнуть участок с прямой конусностью. При работе таких сверл возникают щелчки, а затем сверло заклинивает в отверстии.

         =

         =                                        Рисунок 7-6                                        =                                  Рисунок 7-7

Величина износа непрерывно увеличивается по мере работы режущего инструмента.

На рисунке 7-8 показана зависимость величины износа от времени. Участок I — период приработки, далее следует период нормального износа (участок II) и затем интенсивн= ость износа резко возрастает и наступает период катастрофического износа (участо= к III).

         =                        Рисунок 7-8                                        =                                                  Рисунок 7-9

На рисунке 7-9 показаны зависимости величины износа от скорости резания и времени. На нем указана кривая равного износа, но на практике, как правило, применяют износ по времени.

Износ инструмента при его эксплуатации строго нормируе= тся в виде определенных величин. Обоснование этих величин является сложной научно-технической задачей. А сама величина допускаемого износа в тех или и= ных конкретных условиях называется = критерием износа. Как правило, назначать критерий равного износа неудобно, поэтому назначают критерий оптимального износа.

Лекция № 8                                         20 октября 1999 г.

Нормы износа.

Одна тонна быстрорежущей стали, в зависимости от спосо= ба ее изготовления и марки, стоит от 4,5…7 тысяч долларов. Величина стачивания нормируется нормативами (ГОСТами, стандартами и т.д.). Накопление дефектов приводит к уменьшению качества обработанной поверхности и к уменьшению врем= ени работы инструмента, , где — припуск на пер= еточку (должен назначаться очень грамотно). На рисунке 8-1 представлен износ инструмента.

         =

                                Рисунок 8-1                                             Рисунок 8-2

Гипотеза протекания износа.

Из-за исключительной сложности и взаимосвязи явлений, протекающих на контактных поверхностях режущего инструмента при резании, в условиях высоких силовых и тепловых нагрузок, при активном влиянии внешней среды физическая природа изнашивания инструмента еще окончательно не изучен= а.

Однако устано= влено, что износ бывает следующих видов:

1).    Механическое изнашивание режущего инструмента возникает при взаимодействии макро- и микро-неровностей контактирующих в процессе резания. На трущихся поверхностях микро-неровности взаимодействуют (трутся) в результате чего инструмент изнашивается (смотри рисунок 8-2).

2).    Абразивное действие обработанного материала и стружки на инструментальный материал (абразивный износ). Он связ= ан с удалением частиц инструментального материала под действием твердых карбидов включений и окислительных пленок обрабатываемого материала, которые царапают рабочие поверхности режущего инструмента.

3).    Адгезионное воздействие материалов инструментальной и обрабатываемой деталей (адгезионный износ). Он свя= зан с процессами схватывания (сваривания) отдельных участков материала под действ= ием молекулярных сил. В результате чего на поверхности инструмента образуются кратеры износа. Этому виду износа способствуют высокие давления и температу= ры в зоне резания. Адгезионный износ возрастает при скоростях резания в областях наростообразования.

4).    Окислительный износ. Химич= еское взаимодействие инструментального материала с активными компонентами внешней среды, то есть частицы режущего клина при взаимодействии с кислородом и дру= гими активными компонентами окружающей среды окисляются, "выгорают".
5).    Диффузионное растворение составляющих структуры инструментального материала в обрабатыва= емый материал называется диффузионным износом. С ростом температуры возрастает амплитуда колебаний атомов, контактирующих при резании материала, и как следствие, возрастает диффузион= ный износ.

Влияние режимных факторов на стойкос= ть режущего инструмента.

Формула Тейлора , где — константа, m — показатель относи= тельной стойкости инструмента. Для основных видов инструмента и определяется ч= исто эмпирическим путем.

         =    <= /span>

         =                        Рисунок 8-3                                                                         = Рисунок 8-4

         =

         =                                        Рисунок 8-5

На рисунках представлены зависимости стойкости режущего инструмента от скорости резания (смотри рисунок 8-3), подачи (смотри рисунок 8-4) и глубины резания (смотри рисунок 8-5).

Стойкость инструмента — период времени работы режущего инструмента, в течение, которого он может выполнять заданные ему функции (время от переточки до переточки инструмента).

Уточненная формула для стойкости режущего инструмента = .

Виды токарной обработки.

1). Обточка цилиндрических поверхностей.

            <= v:shape id=3D"_x0000_i1143" type=3D"#_x0000_t75" style=3D'width:376.5pt;height:189= pt' fillcolor=3D"window">

                                                Рисунок 8-6                                                  =                        Рисунок 8-7

На рисунке 8-7 представлена кинематическая схема проце= сса обточки цилиндрических поверхностей. К рисунку 8-6:

.



                                Рисунок 8-8

Второй вариант применяется при обработке не жестких де= талей. Для него:

Лекция № 9                                         21 октября 1999 г.

Виды токарной обработки (продолжение= ).

2). Расточка отверстий.

Особенности расточки — отсутствие обзора зоны резания и малая жесткость расточного резца. Консольно закрепленная державка находитьс= я в сложном напряженном состоянии, а именно — скручивает и изгибает в радиальной плоскости, — изгибает в горизонтальной плоскости, — приводит к эксцентричному продольному смещению.

         =                                        Рисунок 9-1                                        =                                  Рисунок 9-2

Нагрузка приводит к деформированию державки, что искаж= ает размеры обработанной поверхности и приводит к вибрации. Используются расточные опра= вки, где компенсируются изгибающие усилия (смотри рисунок 9-2). Все геометрическ= ие параметры, условия образования стружки и режимы обработки для обточки и расточки идентичны.

3). Отрезка.<= o:p>

Особенности отрезки — тяжелые условия работы не жестко= го отрезного резца. Для усиления отрезных резцов — различными методами усилива= ют его рабочую часть.



                                Рисунок 9-3                                                                         = Рисунок 9-4

При отрезке стружка свивается в спираль и скапливается= в канавке, поэтому иногда отрезной резец переворачивают, чтобы стружка выпала= из паза.

4). Точение ф= асонных поверхностей.

Бывает два случая: случай станка с ЧПУ (смотри рисунок= 9-5) или, что чаще на практике, фасонным резцом (смотри рисунок 9-7). На рисунке 9-5б изображена кинематическая схема выполнения данного процесса на станке с ЧПУ.

                     =

         =                                        Рисунок 9-5                                        =                  Рисунок 9-6

5). Обработка торцевых поверхностей.

Эта обработка аналогична рассмотренной выше обточке цилиндрических поверхностей.

6). Строгание= и долбление.

При строгании и долблении на заготовках обрабатываются плоскости или линейчатые поверхности профильного сечения с прямолинейными образующими. Они основаны на простейших кинематических схемах резания (смот= ри рисунок 9-7 и рисунок 9-8) предусматривающих действие в процессе резания ли= шь одного главного движения - прямолинейно направленной скорости V.



         =                                        Рисунок 9-7                                        =                  Рисунок 9-8

Строгальные станки осуществляют главное движение резан= ия в горизонтальной плоскости (смотри рисунок 9-7). А долбежные станки — в вертикальной плоскости (смотри рисунок 9-8). Во время главного движения механизм подачи на этих станках не действует. Поэтому на принципиальных кинематических схемах вектор скорости подачи отсутствует.

Протяженность пути движения резца ограничивается настр= ойкой станков. Совершив рабочий путь резания l_o, резец или заготовка, пройдя в обратном направл= ении тоже расстояние возвращается в исходное положение. Полный цикл работы таких станков состоит из равных по длине рабочего и вспомогательного (холостого) хода, что дает основание вести счет пройденного пути или времени по двойному ходу. После каждого двойного хода механизм привода главного движения станка отключается, и включается механизм привода подачи .

Последовательное чередование главного движения резания= со скоростью V и вспомогательного движения с подачей S и составляет особенность строгания и долбления.

7). Обработка отверстий: сверление, зенкерование и развертывание.

Сверление<= /u> обеспечивает сверление сплошных и глухих отверстий в сплошных материалах, а также обеспечивает увеличение уже существующих в диаметре. Сверлением можно обрабатывать отверстия диаметром D=3D0.1…80 мм, и глубиной l=3D10D<= /span>.



         =                                                                        Рисунок 9-9

На рисунке 9-9 изображены кинематические схемы для этих процессов. Рисунок 9-9а — вертикально-сверлильного станка, рисунок 9-9б — горизонтально-сверлильного станка.

Точность обработки по 12 квалитету, шероховатость R_z=3D20…80= мкм. Сверление не обеспечивает прямолинейности оси отверстий. При обработке отверстия диаметром D<= /span>>25 мм сверление делают в два прохода, сначала меньший, а затем больший диаметр= .

Зенкерован= ие применяют для увеличения точности обрабатываемых отверстий. Диаметр обрабатываемого отверстия определяется диаметром сверления. Глубина резания= при зенкеровании: . Зенкер обеспечивает точность по 9 квалитету и шероховатость R_a<=
/sub>=3D5…2.5 мкм.

Развертыва= ние применяют для повышения точности и качества отверстий, диаметр и глубина предварительно просверленного отверстия определяют параметры резания при развертывании . Точность по 7 квалитету, шероховатость R_a=3D0.63…2.5 мкм.

Лекция № 10                                                27 октября 1999 г.

Сверление.

         =

         =                                                                        Рисунок 10-1

На рисунке 10-1 цифрами обозначены: 1 — главные задние поверхности сверла. 2 — поперечное лезвие. 3 — вспомогательные задние поверхности (ленточки).= 4 — передние поверхности. 5 — главные лезвия. 6 — вспомогательные лезвия. 7 — вершины и 8 — канавки.

Задняя поверхность резца может быть выполнена в виде к= онуса, цилиндра, одной или двух поверхностей, либо быть винтовой.

Передние и задние углы сверла переменны по длине режущ= ей кромки.

Износ осевых инструментов.

Сверла изнашиваются, как правило, по уголку, по задней поверхности и по ленточке (более подробно это рассматривалось в лекции №7 в разделе износ режущего инструмента). Направляющая ленточка играет роль направляющей задней поверхности у сверла. Сверло имеет винтовую поверхность и угол наклона винтовой линии ω.

Зенкерование.

         =

                                                                         =        Рисунок 10-2

На рисунке 10-2 цифрами обозначены: 1 — главные задние поверхности сверла. 2 — вспомогательные задние поверхности (ленточки). 3 — передние поверхности. 4 — главные лезвия. 5 — вспомогательные лезвия. 6 — верши= ны и 7 — канавки.

Основные характеристики режущей части зенкера в инструментальной системе координат представлены на рисунке 10-3.



                                                                                Рисунок 10= -3

Задняя поверхность зуба зенкера образуется заточкой, п= оэтому передняя поверхность образуется при формировании стружечной канавки, при ее изготовлении, и обычно специально заточке не подвергается. Поэтому передний угол на режущей части на режущей части определяется профилем и углом наклона стружечной канавки.

Геометрические параметры режущей час= ти зенкера.

Часть зуба зенкера, где расположены главные и вспомогательные кромки называются режу= щей частью. Поскольку длина вспомогательной кромка составляет десятые доли миллиметра, условно режущая часть ограничена длиной режущего конуса, как это показано на схеме резания зе= нкером (смотри рисунок 10-4). Как и для других инструментов осевого типа, глубина резания и подача на один= зуб зенкера , где Z — число зубьев зенкера.

Параметры сечения срезаемого слоя, толщина a ширина b, зависящие от угла = 66;, определяются по формулам: .

                                    <= /span>

                                                                                Рисунок 10-4

Длина режущей кромки выбирается в зависимости от глуби= ны резания (смотри рисунок 10-4): , где e — дополнительная величина, предусмотренная для направления зенкера при входе его в отверстие, равная .

Фрезерование.

Широко применяется в машиностроении и в приборостроени= и для обработки различных поверхностей, в том числе и для обработки винтовых поверхностей деталей и тел вращения. Одну четверть станочного парка составл= яют фрезерные станки. Метод фрезерования достаточно точный и один из самых производительных.

Фреза<= /b> — это многолезвийный вращающийся инструмент, зубья которого последовательно вступают в контакт с обрабатываемой поверхностью в процессе резания. При от= носительно медленной подаче, которая осуществляется за счет движения обрабатываемой детали, закрепленной на станке. В зависимости от вида обрабатываемой поверхности равномерное движение подачи может быть поступательным, вращател= ьным или винтовым.

При чистовом фрезеровании получают шероховатость повер= хности от R_Z=3D20 до R_A=3D2.5. = При получистовом R_Z=3D80-40, а при черновом R_Z==3D160-80. При черновом фрезеровании используют подачи на зуб , а при чистовом — .

В отличие от ранее рассмотренных способов обработки при фрезеровании скорости подачи лежат в одной плоскости, и при этом траектория движения любой точки режущей кромки тоже лежит в этой плоскости. Каждый зуб фрезы можно рассматривать как резец с присущими ему конструктивными и геометрическими параметрами (передние и задние углы, режущие кромки и так далее).

Особенностью процесса фрезерования является то, что он протекает прерывисто в отличие от точения, сверления и других, при которых режущая кромка находится в контакт= е с заготовкой до окончания процесса резания.

В процессе фрезерования каждый режущий инструмент (зуб) находится в контакте с заготовкой в течение некоторого времени до следующего врезания. Врезание сопровождается ударами и приводит к неравномерности проц= есса фрезерования. Такой режим обработки сопровождается вибрациями, повышением изнашиваемости режущего инструмента (макро и микровыкрашивание) и другими нежелательными явлениями. При фрезеровании инструмент — фреза, вращаясь вок= руг своей оси, образует тело вращения, режущие элементы которого формируют ту и= ли иную поверхность.

Наиболее распространенным являются горизонтальное и вертикальное расположение оси фрезы на станке.

Лекция № 11                                                28 октября 1999 г.

Виды фрез и обрабатываемых поверхнос= тей.

Цилиндриче= ские фрезы применяются для обработки плоских поверхностей и имеют зубья только на цилиндрической части (смотри рисунок 11-1а).

Торцевые ф= резы предназначены для обработки более протяженных плоскостей и имеют зубья толь= ко на торцевой части (смотри рисунок 11-1б), а для широкого фрезерования применяются торцевые фрезы со вставными ножами (смотри рисунок 11-2).



                                                Рисунок 11-1                                                 =                       Рисунок 11-2

Концевые ф= резы используют для обработки плоскостей, пазов и уступов и имеют зубья и на торцевой и на цилиндрической части (смотри рисунок 11-1в).



                Рисунок 11-3      =                        Рисунок 11-4                                 Рисунок 11-5                       Рисунок 11-6

Для отрезки и обработки узких (B<6 мм) пазов и кана= вок используют прорезные (с= мотри рисунок 11-6а) или отрезные фре= зы, так называемые пилы (см= отри рисунок 11-6б). А также дисковы= е фрезы (смотри рисунок 11-5а), к= онцевые (смотри рисунок 11-5б) и Т-обра= зные (смотри рисунок 11-5в).

Для обработки сложных фасонных поверхностей, в том чис= ле и винтовых, используют фасонные ф= резы (смотри рисунок 11-3). В целях повышения производительности можно использов= ать комплект фрез (смотри рису= нок 11-4).



                                Рисунок 11-7                                                                         =               Рисунок 11-8

Также фрезы подразделяют:

¨      По конструкции зубьев на остроконечные (смот= ри рисунок 11-7а) и затылованные (смотри рисунок 11-7б).

¨      По форме зубьев на прямые и винтовые фрезы (смотри рисунок 11-8).

¨      По характеру крепления зуба на цельные и сбо= рные (смотри рисунок 11-9).

¨      По способу крепления фрез: насадные и хвосто= вые (смотри рисунок 11-10).



                                                Рисунок 11-9                                                  =      Рисунок 11-10

Скорость главного движения резания будет определяться = , где D — диаметр фрезы; n — частота вращения.

Подача при фрезеровании имеет следующие понятия:

¨      Подачу на оборот ;

¨      Минутную подачу ;

¨      Подачу на зуб .

Глубина резания определяется , причем 0<t<D, y — угол контакта фрезы= и заготовки.

Геометрические параметры фрез.
Так как каждый зуб фрезы представляет собой резец, то = все параметры геометрии режущей части фрез определяются также как и у резцов. Ширина фрезерования B определяется видом обработки (смотри рисунки 11-1 … 11-6).

Вектор скорости резания и вектор подачи могут быть направлены в одну сторону, либо на встречу друг другу. Если вектор скорости= и подачи направлены навстречу друг другу, то фрезерование называют встречным. В этом случае с= илы резания отрывают заготовку от станка, и зуб фрезы испытывает повышенное тре= ние и износ в точке контакта. Если векторы скорости и подачи совпадают по направлению, попутное фрезерова= ние, то силы резания прижимают деталь к станку. Сила резания как бы толкает дета= ль в направлении подачи, что может привести к поломке режущих зубьев.

Ширина фрезерования всегда измеряется вдоль оси вращен= ия фрезы.

Протягивание.

По своей кинематике процесс сходен со строганием и долблением. Схема реализуется в двух вариантах (смотри рисунок 11-11). На рисунке 11-11а изображена принципиальная схема работы горизонтально-протяжн= ого станка. Рисунок 11-11б — изображает схему вертикально-протяжного станка.



                                                                         =        Рисунок 11-11

Протягивание весьма производительный процесс, так как инструмент обладает очень большим ресурсом. Протяжка — инструмент для обработки плоских и фасонных поверхностей. Фасонный контур в поперечном сечении может быть:

¨      Замкнутым или разомкнутым;

¨      Симметричным или не симметричным;

¨      Выпуклом или вогнутым.

Примеры контуров поверхностей обрабатываемых протяжками можно посмотреть на рисунке 11-12.

                                                Рисунок 11-12                                                 =                     Рисунок 11-13

Если фасонный контур расположен на определенном рассто= янии от заданной поверхности детали, то его обработку называют координатным протягиванием. Если необходимо получить тол= ько точные размеры самого контура, то такое протягивание называется свободным.

На рисунке 11-13 изображены схемы обработки:

¨      Рисунок а — на горизонтально-протяжном станк= е.

¨      Рисунок б — на прошивном станке.

¨      Рисунок в —на вертикально-протяжном станке.<= /p>
¨      Рисунок г — срезание припуска при протягиван= ии.

¨      Рисунок д — шпоночного паза.



                                                                         =        Рисунок 11-14

Протяжка — многозубый инструмент (смотки рисунок 11-14), которому придается только одно главное движение — резания<= /b>, а движение подачи заложено в самом инструменте (в самой конструкции протяжки). Для того чтобы зубья могли снимать определенный слой материала, каждый последующий зуб имеет превышение над предыдущим, так называемый подъем на зуб S_Z. Он может быть одина= ковым для всех зубьев или изменяться при переходе от одной группы зубьев к другой= .

На калибрующей части протяжки все зубья одинаковы. Они выполняют две функции:

¨      Придают окончательные размеры и форму обрабатываемому контуру;

¨      Являются резервами для переточек инструмента= .

По мере износа протяжек первый калибрующий зуб станови= ться последним режущим зубом.

Режимы протягивания.

Для протяжек скорость резания в основном , а подачи для сталей, а для чугунов .

Задний угол меняется от 2…4 градусов с целью сохранения диаметральных размеров зуба при переточке (смотри рисунок 11-15). Переточка осуществляется только по передней поверхности зуба. Для наружных и шпоночных протяжек, где есть возможность компенсации потери размера, зуба задние углы делают до 10 градусов.

Передний угол зависит от обрабатываемого материала и составляет:

¨      Для обработки чугуна ;

¨      Для обработки стали ;

¨      Для обработки латуни .



                                                                Ри= сунок 11-15                                     <= /span>Рисунок 11-16

Для обеспечения условий выхода стружки, особенно при обработке замкнутых контуров, на протяжках выполняют стружкоделительные канавки.

Износ протяжек.

Износ протяжек идет в основном по двум механизмам (смотри рисунок 11-16):

¨      Истирание (износ) острия зубьев протяжек (режущих кромок);

¨      Проточки на зубьях из-за плохого стружкоотво= да.

Протягивание обеспечивает получение 6…8 квалитета точн= ости и шероховатость поверхности R_Z=3D1.25…0.32 мкм. В зависимости от формы протягиваемой поверхности протяжки могут быть:<= /p>
¨      Круглыми;

¨      Гранными (треугольными, квадратными, прямоугольными и другими);

¨      Шлицевыми (прямобочными и с эвольвентным профилем);

¨      Фасонными;

¨      Шпоночными и другими.

Схемы резания при протягивании.<= /p>
Под схемой резания понимается последовательность среза= ния припуска зубьями протяжки. При протягивании могут быть реализованы следующие схемы резания (смотри рисунок 11-17) профильная, генераторная и прогрессивн= ая схемы резания.

                                                                Ри= сунок 11-17                                      =                                                Рисунок 11-18

Профильная= схема (смотри рисунок 11-17а).

Контур всех режущих зубьев эквивалентен окончательному профилю обработанной поверхности. Окончательную обработку выполняет последн= ий режущий зуб. Длина главной режущей кромки этого зуба максимальна, а, следовательно, и силы резания максимальны. Поэтому данная схема не позволяет получить высокой точности обработки. Также недостаток — сложность изготовле= ния и переточки инструмента.

Генераторн= ая схема (смотри рисунок 11-17б).

В этой схеме окончательный контур формирует каждый реж= ущий зуб своей вспомогательной режущей кромкой. Длина главной режущей кромки на последнем зубе минимальна, что улучшает условие работы калибрующих зубьев и повышает точность и качество обработанной поверхности. Такую протяжку проще изготовить и переточить.

Прогрессив= ная схема или схема перемен= ного резания (смотри рисунок 11-17в и рисунок 11-18).

При этой схеме срезание припуска производиться зубьями= , имеющими укороченную длину режущих кромок. Например, припуск срезается не одним зубо= м, а двумя. Сначала участки (а) и (в) первым зубом, а затем участок (б) — вторым зубом и так далее (смотри рисунок 11-18). Это позволяет уменьшить длину реж= ущих кромок первых зубьев, а затем равномерно распределить усилие протягивания. = Но это ведет к увеличению количества зубьев и общей длины протяжки. В этом слу= чае стойкость протяжек выше, чем в двух предыдущих случаях.

Длина рабочего хода протяжных станков не превышает 1,5= метров, поэтому общая длина протяжки должна быть менее 1,5 метров.

Основное технологическое время при протягивании , где l_px — длина рабочего хода; k_обр.х. — коэффициент ускорения обратного хода k_обр.х.=3D1,2…1,5.

Лекция № 12                                                3 ноября 1999 г.

Резьбонарезание.

Резьба= — сложная винтовая поверхность со строгими требованиями по точности и качеству обработки. Резьбонарезание<= /b> — сложный технологический процесс.

Виды (классиф= икация) резьб:

По назначению:

¨      Крепежные резьбы (служат для крепления);

¨      Ходовые резьбы (для перемещения).

По направлению захода:

¨      Правыми;

¨      Левыми.

По расположению на детали:

¨      Наружные;

¨      Внутренние.

По профилю резьбы:

¨      Трапециевидные;

¨      Прямоугольные;

¨      Круглые;

¨      Специальные.

По числу заходов:

¨      Однозаходные;

¨      Многозаходные.

В нашей стране применяются только метрические резьбы.<= /p>
Резьба может быть образована методами резания и методами пластического деформирования.

К резьбона= резному инструменту относятся:

¨      Резьбовые резцы (смотри рисунок 12-1);

¨      Метчики (смотри рисунок 12-6 и рисунок 12-7)= ;

¨      Плашки (смотри рисунок 12-3);

¨      Резьбонарезные головки;

¨      Фрезы (смотри рисунок 12-4);

¨      Резьбонарезные гребешки;

¨      Одно- или многониточные шлифовальные круги.<= /p>
Все выше указанные инструменты выполняют нарезание рез= ьбы по методу резания (со снятием стружки). По методу пластического деформирования работают накатные гребенки и ролики.

         =

                                                                         =        Рисунок 12-1

На рисунке 12-1 представлены резьбонарезные ре= зцы:

¨      Слева однониточные стержневые резцы (рисунок 12-1а — для наружных резьб; рисунок 12-1б — для внутренних резьб);

¨      Справа однониточные дисковые резцы для наруж= ных и внутренних резьб (смотри рисунок 12-1в).

            <= v:shape id=3D"_x0000_i1204" type=3D"#_x0000_t75" style=3D'width:346.5pt;height:142= .5pt' fillcolor=3D"window">

                                                Рисунок 12-2                                          Рисунок 12-3

На рисунке 12-2 изображены гребенчатые резцы для наруж= ной и внутренней резьбы:

¨      На рисунке 12-2а (слева) — круглые;

¨      На рисунке 12-2б (справа) — призматические;<= /p>
На рисунке 12-3 представлена круглая плашка для наружных резьб.



                                                                         =        Рисунок 12-4

На рисунке 12-4 изображены резьбонарезные фрез= ы:

¨      Слева дисковые для наружных резьб;

¨      Справа гребенчатые фрезы для наружных и внутренних резьб.

Принципиальные кинематические схемы = при резьбонарезании.

По схеме на рисунке 12-5 работают резьбовые резцы, пла= шки и резьбонарезные головки. D_u — это перемещение на один шаг резьбы за один оборот детали.



                                Рисунок 12-5

Особенность резбонарезания состоит в том, что наряду со срезанием припуска режущий инструмент должен обеспечивать точность формы нарезаемого профиля.

Резьба характеризуется:

¨      Шагом резьбы t;

¨      Наружным диаметром D;

¨      Средним диаметром d_2;

¨      И внутренним диаметром d.

Все эти па= раметры строго нормируются стандартами.

Нарезание резьбы метчиком.

На рисунке 12-6 представлены параметры геометрии режущ= ей части метчика. Метчики бывают слесарные речные и машинные, а также бывают машинно-ручные. Метчик работает по генераторной схеме резания. Задние поверхности метчика затылованы, то есть, сформированы специальным образом на специальных затыловочных станках. Величина затылования определяются парамет= ром k – коэффициентом пад= ения затылка.



                                                                         =                        Рисунок 12-6

На рисунке 12-7 представлена увеличено резьбовая часть метчика. На нем учитываются резьбовая часть , рабочая часть и калибрующая ча= сть , а также основные геометрические параметры.



                                                                         =                        Рисунок 12-7

Наиболее распространенным способом затылования является затылование по спирали Архимеда. Задний угол определяется по формуле , где z — число зубьев метчика, k — коэффициент падения затылка.

Метчики изнашиваются в основном по задней поверхности. Величина срезаемого слоя при резбонарезании определяется по формуле , где Р — шаг резьбы; φ — главный угол в план= е. если стружка будет тоньше, то она будет сопоставим= а с ρ и будет не резание, а пластическое деформирование. На процесс резьбонарезания очень сильно влияет угол φ.

Где коэффициент, учитывающий износ метчика . Если стоит равенство мы получим такой угол в плане, при котором произойдет разрушение метчика. Чем больше угол φ, тем ниже стойкость метчика.

Стружечные канавки метчиков могут иметь различную форм= у и определятся условиями резания. Стружечные канавки бывают (смотри рисунок 12= -8):

¨      Образованные одним радиусом (рисунок 12-8 слева);

¨      Образованные двумя радиусами (рисунок 12-8 посередине);

¨      Прямоугольной формы (рисунок 12-8 справа).

                                                Рисунок 12-8                                                 =                                       Рисунок 12-9

         =    <= /span>

                                                                         =        Рисунок 12-10

При правильно определенных размерах канавки заклиниван= ия стружки не происходит. У резьбы нормируется и сам угол и половина угла (смо= три рисунок 12-10).

Метчик работает по генераторной схеме резания, метод удаления припуска — групповой.

Число зубьев метчика:

¨      От 2…34 мм — 3-4 зуба;

¨      От 36…50 мм — 4-6 зубьев.

Метчики стандартизованы. На метчиках для сквозных отве= рстий , а для глухих отверстий .

Нарезание резьбы плашкой.

Круглые плашки предназначены для нарезания наружной ре= зьбы и для калибровки уже нарезанной резьбы на детали. Все плашки стандартизирован= ы. Нарезание резьбы плашками может осуществляться и машинным и ручным способам= и. Резьба нарезается за один проход с реверсированием, которое необходимо для снятия плашки с детали. Плашки изготавливают из материалов, которые имеют минимальные остаточные напряжения после термообработки. К этим материалам относятся: легированные стали ХВГ, 9ХС и другие. Плашки базируются по торце= вой поверхности.

Типы резьбовых резцов.

1). Цельно-стержневые резцы из быстрорежущей стали, ил= и с наклеенными пластинками твердого сплава или сверх твердого материала (СТМ).=

2). Стержневые отогнутые. Имеют низкую размерную стойк= ость, то есть время в течение, которого инструмент может выполнить требуемое каче= ство поверхности и размеров.

3). Призматические и круглые, одно и много ниточные ре= зцы (фасонные резцы).

Геометрические параметры режущей час= ти резьбового инструмента.

Резьбовой резец работает с подачей вдоль боковой сторо= ны профиля резьбы. Размерная стойкость резьбовых резцов лежит от 20…60 минут. Передний угол γ изменяется от 0…25 градусов для черновых резцов, а для чистовых равен 0. Задний угол колеблется в переделах от 10…20 градусов.

Лекция № 13                                                4 ноября 1999 г.

Процессы и инструмент абразивной обр= аботки.

Шлифование= м называют метод обработки резанием, при котором припуск удаляется множеством абразивных зерен имеющих случайную форму и размеры. В основе механизма реза= ния при шлифовании лежит метод царапан= ья. Зерна в целом объединены в особый инструмент называемый шлифовальным кругом. Взаимное распределение зерен в шлифовальном круге также носит случайный характер. Шлифование является окончательным видом обработки и в значительной степени определяет эксплуатационные характеристики деталей.

Шлифование позволяет получать точность размеров (поверхности) до 6 квалитета и шероховатость R_a=3D0.08 мкм.

Основные схемы шлифования.

Схема плоского шлифования приведена на рисунке 13-1. <= span style=3D'position:relative;top:12.0pt;mso-text-raise:-12.0pt'> . На рисунке 13-2 приведена схема круглого наружного шлифования.

         =

                                Рисунок 13-1                                                  =      Рисунок 13-2

Схема круглого внутреннего шлифования представлена на рисунке 13-3. На рисунке 13-4 изображена схема торцевого шлифования.

          = <= /span>

                                                Рисунок 13-3                                       =                 Рисунок 13-4

Рисунки 13-5 и 13-6 показывают принципиальные кинемати= ческие схемы шлифования. На рисунке 13-5 представлена схема для плоского шлифовани= я. Рисунок 13-6 — для остальных рассмотренных выше видов шлифования.

                Рисунок 13-5      =                                                  Рисунок 13-6

Структура шлифовальных кругов.
Шлифовальный круг состоит из абразивных зерен, обладаю= щих высокой твердостью и теплостойкостью, связки (керамической, металлической, органической и других), а также пор, которые играют роль впадин для размеще= ния стружки. С большим приближением шлифовальный круг можно рассматривать как ф= резу с большим количеством зубьев. Поэтому параметры срезаемого слоя при шлифова= нии определяются также как и при фрезеровании.

Углы резания при шлифовании колеблются в очень широких пределах = g от -75 до 75 градусов, а a до 12 градусов. Соотношение объемов зерен и пор называют структурой круга. Выделяются следующие виды структур:

¨      Плотная структура применяется для тонкого отделочного шлифования.

¨      Средние структуры для получистового и чистов= ого шлифования.

¨      Открытые структуры — для чернового и обдироч= ного шлифования. В открытых структурах стружка выбрасывается центробежными силам= и.

¨      Очень открытые структуры используются для обработки мягких материалов.

Зернистость абразивного материала.

Зернистост= ь — одна из основных характеристик абразивного материала (абразивных зерен). После дробления зерен до требуемой величины (максимальный размер зерна мене= е 2 мм) их сортируют по размерам (просеивают через сито или обрабатывают центрифугированием — обработка на центрифуге). По ГОСТу различают следующие размеры абразивных зерен:

¨      Шлифозерно (от 2000…100 микрон);

¨      Шлифопорошок (от 125…40 микрон);

¨      Микропорошок (М63…М14 в микронах);

¨      Тонкий порошок (М10…М3 в микронах).

Зерну, которое задерживается на сите, присваивается но= мер зернистости соответствующий размеру ячейки сита в микронах. Например, зерна= м, прошедшим ячейку 250*250 микрон, но задержавшимся на сите 200*200 микрон присваивают номер 20. Совокупность зерен от 250…200 микрон называется основной фракцией. В любом абразивном инструменте основная фракция составляет от 40...60%. Чем больше размер зерна (выше зернистость), тем больше прочность абразивного круга и х= уже шероховатость обработанной поверхности. Наиболее часто используют круги с размером зерна от 400...160 микрон.

Для алмазного и эльборного инструмента зернистость маркируется (обозначается) дробью. Например, , где числитель — размер верхнего сита, а знаменатель — размер нижнего.

Зернистость следует увеличивать в следующих случаях:
¨      При увеличении припуска на обработку;

¨      При снижении требований к точности и шероховатости обрабатываемой поверхности;

¨      При уменьшении твердости и увеличении вязкос= ти обрабатываемого материала;

¨      При замене керамической связки на органическ= ую связку.

Форма шлифовальных кругов.

          =                                                        =                Рисунок 13-7

По форме шлифовальные круги подразделяют (смотри рисун= ок 13-7):

¨      Прямой плоский шлифовальный круг (ПП);

¨      Прямой с выточкой шлифовальный круг (ПВ);

¨      Прямой с двойной выточкой шлифовальный круг (ПВД);

¨      Чашечный цилиндрический шлифовальный круг (Ч= Ц);

¨      Чашечный конический шлифовальный круг (ЧК);<= /p>
¨      Торойчатый шлифовальный круг (Т).

Твердость абразивных инструментов.

Твердость абразивных инструментов характеризуется соотношением связки и абразивного инструмента, а также вырыванием зерен под действием внешних сил.

Абразивные инструменты по твердости делят на 8 степене= й, начиная от весьма мягких (ВМ) до чрезвычайно твердых (ЧТ).

Некоторые примеры маркировки:

¨      СМ — средней мягкости,

¨      СТ — средней твердости,

¨      ВТ — высокой твердости и другие.

Чем выше твердость абразивного круга, тем медленнее он изнашивается. Износ режущих зерен состоит в округлении режущих кромок в процессе работы, что увеличивает трения, силы и температуру.

Если твердость круга выбрать слишком маленькой, то зер= на быстро изнашиваются и круг не может реализовать свои режущие свойства. При правильно выбранной твердости круга, круг работает в режиме самозатачивания — возраста= ющие силы резания и трения на затупившихся зернах, вырывают их с поверхности круга, т= ем самым, открывая острые кромки других зерен.

Явление засаливания шлифовальных кру= гов.

Микростружка, срезанная отдельным зерном, может размещ= аться только в объеме поры. Если обрабатываемый материал является очень вязким, то поры на поверхности круга быстро заполнятся стружкой, то есть круг засалива= ется и теряет способность резать, поскольку обрабатываемый материал контактирует= не с абразивным материалом, а с металлом в порах.

Правка кру= гов (восстановление режущих способностей) осуществляется с помощью алмазного карандаша или других инструментов с целью снятия изношенной и засаленной поверхности круга.

Износ абразивных кругов.

Износ кругов происходит вследствие образования на верш= инах зерен площадок износа с углом α=3D0. А также из-за вырывания зерен из = связки под действием сил резания. Структура абразивных кругов характеризуется соотношением объемов между объемным содержанием зерен и связки, и обозначае= тся номерами от 0…12.

Обозначения абразивных кругов.
На рисунке 13-8 показана схема обозначения абразивных кругов.

          =                                                                                       <= /span>Рисунок 13-8

Лекция № 14                                                10 ноября 1999 г.

Процессы и инструмент абразивной обр= аботки (окончание).

Кроме шлифования к абразивной обработке относятся:

¨      Хонингование;

¨      Суперфиниширование;

¨      Доводка.

На рисунке 14-1 изображена принципиальная схема хонингования. Хонингование<= /b> применяется для обработки внутренних цилиндрических поверхностей с высокими требованиями к качеству поверхности (припуск на хонингование составляет 0.1…0.01 м= м).

Суперфиниш= ирование — процесс сходный с хонингованием, но отличающийся более высокой частотой и амплитудой колебаний по сравнению с хонингованием. Применяются более мелкозернистые бруски, и достигается лучшее, по сравнению с хонингованием, = качество поверхности.



                                Рисунок 14-1                                       Рисунок 14-2

На рисунке 14-2 изображена принципиальная схема доводк= и. Доводка обеспечивает еще л= учшее качество поверхности и большую точность по сравнению с предыдущими методами. Здесь используется сводные не связанные абразивы в виде паст и суспензий. О= ни попадают в зазор между обрабатываемой поверхностью и инструментом, который называется притиром. Физический смысл доводки — избирательное срезание вершин микро выступов. Припуск на обработку 10…20 мкм.

Особенности процесса абразивной обра= ботки.

1.&n= bsp;     Резание с большими отрицательными передними углами.=

2.&n= bsp;     Неравномерное распределение режущих кромок, как по высоте, так и по шагу между ними.

3.&n= bsp;     Массовое микро резание абразивными зернами.

4.&n= bsp;     Съем материала происходит в затруднительных условиях путем реализации двух процессов. Первый — царапанья, а второй — изнашивания= при интенсивном трении.

Смазочно-охлаждающие технологические= среды при обработке резанием.

Совершенствование методов обработки резанием и их интенсификация сопровождаются повышением скорости резания и увеличением объ= ема снимаемой стружки в единицу времени. В этих условиях смазочно-охлаждающие технологические среды (СОТС) играют роль фактора, стабилизирующего процесс обработки, а с другой стороны снимают интенсивность тепловых нагрузок. И обеспечивают эвакуацию из зон резания продуктов износа режущего инструмента= и стружку.

Применение смазочно-охлаждающих технологических сред позволяет увеличить стойкость режущего инструмента 1,5…5 раз (по сравнению с резанием “в сухую”) при этом достигается повышение качества обработки и точности. Современные смазочно-охлаждающие технологические среды — сложные многокомпонентные системы, в которых огромное значение играет не только сос= тав, но и качество компонентов входящих в них. Смазочно-охлаждающие технологичес= кие среды бывают:

¨      Жидкие (как наиболее распространенные);

¨      Твердые;

¨      Газообразные.

Наибольшее распространение получили следующие смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ):

1). Маслян= ые смазочно-охлаждающие жидкости в состав которых входят:

¨      Минеральные масла, как база;

¨      Антиизносные (фосфатиды) присадки;

¨      Антизадирочные (серу и хлор) содержащие присадки;

¨      Ингибиторы коррозии (щелочноземельные соли некоторых металлов),

¨      Антиоксиданты, антипенные и антитуманые (полимеры) присадки.

Масла от общего объема 60…95%. Как правило, нафтелинов= ые или парафиновые масла.

2). Водные эмульсии минеральных масел. Их приготавливают на месте применения, = (они бывают 1…10%) из эмульсолов в состав которых входят:

¨      Базовые масла (70…85%);

¨      Эмульгаторы (поверхностно активные вещества)= ;

¨      Вещества связки (технические спирты), которые предназначены для связывания масел с эмульгаторами;

¨      Антипенные, антиизносные, антизадирные приса= дки;

¨      Бактерициды (для защиты от микробиологических поражений, которые являются причиной потери свойств СОЖ, а также причиной кожных заболеваний персонала).

¨      В СОЖ добавляют 0,05…0,15% формальдегида.

3). Синтет= ические СОЖ. Они бывают двух видов:

¨      Водные низкомолекулярные полимеры и поверхно= стно активные вещества. Концентрация 1…10%.

¨      Водные растворы ингибиторов коррозии (типа неорганических солей). Концентрацией 1…2%.

Они также приготавливаются на месте из концентратов, аналогично эмульсиям. Обычно 50-70% концентратов, а остальное — вода.

Типовые марки смазочно-охлаждающих ж= идкостей (СОЖ).

В настоящее время существует очень много различных мар= ок СОЖ. Рассмотрим только наиболее распространенные (известные) марки.

1). ОСМ-3 — мало вязкое масло с антиизносными и антизадирными присадками (в основном на основе хлора (Cl) и серы (S)).

2). Укринол-1 — эмульсон на основе минерального масла, эмульгаторов и ингибиторов коррозии.

3). Аквол-2 — он аналогичен Укренолу-1, но добавлены антиизносные и антикоррозийные присадки.

4). Сульфафрезол — осерненное (1,7%) минеральное масло= .

5). С8265 (Англия), Боройл (Германия), Даско (США) — в= се это эмульсоны на основе минерального масла, эмульгаторов и ингибиторов коррозии= .

В ряде случаев обработку целесообразно вести с примене= нием твердых СОТС (смазочно-охлаждающих технологических сред). Таких как:

¨      Дисульфида молибдена (Mo) или вольфрама (W);=

¨      Графитовой пасты с наполнителем.

Для обработки магниевых сплавов, как правило, применяю= тся газовые технологические среды (среды инертных газов: неон (Ne) и другие). К= роме того на чистовых методах обработки дает положительный эффект применение охл= ажденного ионизированного воздуха.

Эффекты воздействия СОЖ.

1). Смазоч= ный эффект, то есть препятствует непосредственному контакту обрабатывае= мого и инструментального материала, что в большинстве случаев улучшает условия резания. Но имеет место отрицательный эффект связанный с образованием смазо= чной пленки на контактирующих поверхностях.

2). Диспер= гирующий эффект — эффект академика Ребиндера. Он состоит в том, что если в з= ону обработки ввести сильно поверхност= но активную среду, то достигается охрупчивание твердых тел и облегчение процес= са его разрушения. В этом случае стружка идет не сливная, а имеет место диспергированный конгломерат частичек шириной 0,1 мм в микрообъемах применительно к лезвию инструмента имеет место процесс растяжения.

3). Суммар= ный эффект. Обеспечивается воздействием первых двух.

4). Охлажд= ающий эффект — эффект снижающий контактные температуры. Например, установившееся тепловое поле при точении в сухую устанавливается в режущем клине в течен= ие 300…400 секунд, а при использовании СОЖ всего за 5…10 секунд.

5). Моющий= эффект направлен на непрерывную эвакуацию= из зоны обработки (резания) продуктов износа инструмента, мелкой стружки, а та= кже карбидов выбитых из структуры материала инструмента. Он имеет первостепенное значение при выполнении финишных операций, а также при других видах тонкой обработки, как абразивной, так и лезвийной.

Лекция № 15                                                12 ноября 1999 г.

Классификацию экономических эффектов можно представить= в следующем виде (рис. 15-1). На осно= ве ранее принятых признаков указанные в классификации группировки характеризуют объективно обусловленные границы экономии затрат, а также соответствующие им связи между формой и местом проявления экономии. Характер связей и место проявления экономии непосредственно определяются особенностями процесса создания и эксплуатации оснастки как машиностроительного изделия на предприятии. Стремление охватить максимально возможное количество связей чрезмерно осложнило бы математическое описание совокупной экономии, а также существенно ограничило бы возможность практического применения результатов измерения.

                                                                 =                                Рисунок 15-1

Указанной классификации соответствует следующая общая = модель экономии затрат в ИО:

Где —совокупная экономия затрат в ИО, руб./го= д;

— общая экономия затрат, обусловленная изменением качества оснастки, руб./год;

— общая экономия, обусловленная изменением затрат, не связанных с изменениями качества оснастки, руб./год;<= /p>
— общее изменение затрат, обусловленное предупреждением или последствиями отрицательных ситуаций, возникающих в результате функционирования инструментального хозяйства, руб./год;

— это изменения затрат, обусловленные изменением качества оснастки, соответственно на стадиях ресурсного обеспече= ния, проектирования, изготовления, складирования, эксплуатации, ремонтно-восстановительных работ, руб./год;

                                                                         =        Рисунок 15-2