Сущность обработки металлов резаньем.

Физическая сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с заготовки слоя металла в виде стружки, для того чтобы получить из заготовки деталь нужной формы, заданных размеров и обеспечить требуемое качество поверхности.

 

Для осуществления процесса резания необходимы два движения – главное и вспомогательное, совершаемые инструментом и заготовкой (или одним из них) относительно друг друга. В различных видах обработки резанием эти движения выражаются по-разному.

Например, в токарной обработке главным движением (движением резания) является вращение заготовки, а вспомогательным (движением подачи) – поступательное движение резца; при фрезеровании движение резания – это вращение фрезы, а подача осуществляется поступательным движением заготовки.

 

Процесс резания – это скалывание частичек металла (элементов, стружки под действием силы, с которой режущая кромка резца вдавливается в срезаемый слой. Скалывание происходит в плоскости т-т (рис. 1). Угол между этой плоскостью и поверхностью резания называется углом сдвига: = 30…400. Внутри каждого элемента происходят межкристаллические сдвиги под углом Р2 = 60…65°.

 

Отделяемая стружка под действием давления резца деформируется: она укорачивается по длине и увеличивается по толщине. Это явление называется усадкой стружки.

 

Внешний вид стружки зависит от механических свойств металла и условий резания. Если обрабатываются вязкие металлы {олово, медь, мягкая сталь и т. д.), то образуется сливная стружка (рис. 1). При обработке менее вязких металлов, например твердой стали, образуется стружка скалывания (рис. 1, в). Если обрабатывается хрупкий металл, например чугун или бронза, то образующаяся стружка называется стружкой надлома (рис. 1, с).

При обработке одного и того же материала тип стружки может изменяться в зависимости от скорости резания и других факторов.

 

Элементы режима резания.

При обработке деталей на металлорежущих станках различают следующие элементы режима резания: глубину резания t мм, подачу s мм/об (или s мм/мин) и скорость резания v м/мин. Эти элементы изображены на рисунке ниже для случая растачивания отверстия на расточном станке.

 

На рисунке слева: Элементы режима резания.

 

Глубина резания t мм (толщина слоя металла, снимаемого за один проход инструмента) измеряется как расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностью.

 

Подача s режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности измеряется за один оборот шпинделя (планшайбы) в мм/об или мм/мин.

 

Для фрезерных работ подача может измеряться также в миллиметрах на один зуб фрезы.

 

Зависимость между величинами подач определяется по формулам:

S0=Sz- z мм/об; Sм= S0- z = Sг- n, мм/мин, где Sm - подача, мм/мин; S0 - подача, мм/об; Sz - подача, мм/зуб; z - число зубьев фрезы; n - число оборотов инструмента в минуту.

 

Площадь сечения стружки определяется по формуле:

f=S0-t-a-b мм2, где f площадь сечения стружки, мм2; a - толщина стружки, мм; b - ширина стружки, мм, t- глубина резанья, мм.

 

Толщина стружки зависит от подачи, а ширина - от глубины резания. При уменьшении главного угла в плане (<φ) толщина стружки уменьшается, а ширина ее увеличивается. Площадь сечения стружки при этом остается неизменной, если cохраняются подача и глубина резания.

 

Скорость резания v м/мин - скорость перемещения режущей кромки инструмента относительно обрабатываемой поверхности детали.

 

За скорость резания принимают окружную скорость вращения обрабатываемой детали (например, для токарного и других станков) или режущего инструмента (например, для расточных станков).

 

При обработке металлов резанием необходимо обеспечить наиболее полное использование режущих свойств твердого сплава, его высокую теплостойкость и сопротивление сжатию, а также и значительную хрупкость. В зависимости от обрабатываемого материала выбирается необходимая марка твердого сплава и геометрия инструмента. Обработка производится при наибольших допустимых значениях глубины резания и подачи. Скорость резания, благодаря высокой теплостойкости твердого сплава, выбирается такой, чтобы обеспечить нагрев стружки до 850-900°С. При этих температурах прочность обрабатываемого материала и сила резания резко уменьшаются, прочность твердого сплава почти не изменяется, а вязкость его увеличивается.

 

Наибольшая производительность при черновой обработке, соответствующая наибольшему объему стружки, снимаемой в минуту при нормативной стойкости инструмента, обеспечивается при выборе наибольшей возможной глубины резания (лимитируется припуском на обработку), затем подачи (лимитируется прочностью механизма подачи станка и прочностью резца) и в последнюю очередь - скорости резания (лимитируется стойкостью инструмента или мощностью на шпинделе станка).

 

Наибольшая производительность при чистовой обработке, соответствующая наибольшей поверхности обработки в минуту при нормативной стойкости инструмента, обеспечивается при выборе в первую очередь подачи (лимитируется точностью и шероховатостью обработанной поверхности), а затем уже скорости резания (лимитируется стойкостью инструмента).