Раздел 6. Обработка металлов резанием

 

Для обеспечения установленной чертежом точности размеров и шероховатости поверхности большинство деталей машин и механизмов обрабатывают на станках снятием стружки. Стружку снимают с заготовок различными лезвийными и абразивными инструментами. У первых имеются специально заточенные режущие кромки (резцы, сверла и др.), у вторых – множество твердых зерен с острыми гранями и углами на поверхности и в толще этих инструментов. Кроме того, припуск с заготовок в ряде случаев снимают эрозионным воздействием электрических разрядов, химико-механическим способом, плазменной струей.

Обрабатываемые поверхности могут быть плоскими, цилиндрическими (у геометрических тел вращения), коническими (с прямолинейной образу-ющей), фасонными (с криволинейной образующей) или сложной криволинейной формы (поверхности зубьев зубчатых колес, кулачков, резьбы).

Для получения поверхности заданной формы заготовки и инструменты закрепляют на металло-обрабатывающих станках, рабочие органы которых сообщают им движения нужной траектории с установленной скоростью и силой.

Движения исполнительных органов станков делят на рабочие и вспомогательные. Рабочими называют движения, при которых с заготовки снимается стружка; вспомогательными – движения, при которых с заготовки стружка не снимается (отвод и подвод инструмента и др.).

Рабочее движение можно разложить на главное движение и движение подачи. Главным называют движение, скорость которого является наибольшей. Снятие стружки на большинстве станков осуществляется лишь при сочетании главного движения и движения подачи.

На рисунке 55 приведены различные способы обработки резанием (стрелками указано направление главного движения V ® и направление движения подачи S ®).

При точении (рисунок 55, а) заготовке сообщается вращательное главное движение, а инструментам (резцам) – движение подачи. У некоторых станков (например, токарных автоматах продольно-фасонного точения) движения подачи имеет заготовка. При фрезеровании (рисунок 55, б) главное движение сообщается инструменту (фрезе), а движение подачи – заготовке. При сверлении (рисунок 55, в) как главное движение, так и движение подачи обычно сообщаются инструменту, однако в специальных станках это может не соблюдаться. При строгании на продольно-строгальных станках главное движение сообщается заготовке (рисунок 55, г), а движение подачи – инструменту (резцу). При строгании на поперечно-строгальных станках и обработке заготовок на долбежных станках главное движение сообщается инструменту (резцу), а движение подачи – заготовке или резцу. При протягивании (рисунок 55, д) главное движение (прямолинейное) сообщается инструменту (протяжке), а подача s_z определяется разностью высот каждых двух смежных зубьев протяжки; движения подачи по этой схеме нет, оно заложено в конструкции протяжки. При круглом и плоском шлифовании (рисунок 55, е, ж) главное движение всегда вращательное; оно выполняется инструментом (шлифовальным кругом). При круглом шлифовании заготовка вращается, чем обеспечивается окружная подача. Однако круг в ряде случаев не перекрывает всей длины заготовки, поэтому нужна еще и продольная подача, которая выполняется заготовкой или кругом. При плоском шлифовании (рисунок 55, ж) продольную подачу имеет чаще всего заготовка, а поперечную – круг или заготовка.

Заметим, что в рассмотренных основных видах обработки металлов резанием подача происходит непрерывно, за исключением подачи при строгании, протягивании и поперечной подачи при плоском шлифовании, выполняемой прерывисто.

 

 

Рассмотренные понятия главного движения и движения подачи не могут быть распространены на некоторые виды обработки (электрическими разрядами, ультразвуком и др.). Для получения деталей с размерами высокой точности применяют отделочно-доводочные операции: тонкое (алмазное) точение, хонингование, суперфиниширование, притирку.

 

 

Тема 6.1 ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗАНИЯ

 

На примере обтачивания вала рассмотрим основные особенности резания (рисунок 56).

Рисунок 56

Поверхность 2 – обрабатываемая, с которой снимается стружка. Поверхность 1 – обработанная. Поверхность 3 – поверхность резания. t – глубина резания ; подача S – перемещение резца за один оборот, мм/об; j - главный угол в плане (рисунок 57); j1 - вспомогательный угол; g - передний угол; a - задний угол; b - угол заострения.

Углы резания выбираются в зависимости от свойств обрабатываемого материала.

 

для обработки хрупких материалов (бронза, чугун) а £ 0,2 мм; может быть фаска для упрочнения лезвия при обработке сталей а>0,2 мм с sв = 700-900МПа. а – толщина срез. слоя.	с отрицательным g для обработки закаленных материалов с sв >1000МПа	в инструментах из быстрорежущих сталей для обработки вязких материалов sв £ 700 МПа а £ 0,2 мм.	при обработке сталей с sв > 700-900МПа; а > 0,2.

 

g	-	передний угол положительный при обработке материала с sв £ 800 МПа, отрицательный при sв > 800МПа; на обдирочных работах с большими подачами (преобладает износ по передней поверхности) применяется двойная заточка переднего угла g1 = 30^о, g3 £ 5^о для быстрорежущей стали.
a	-	задний угол, чем тоньше срезаемый слой, тем a больше; a = 3 – 15^о
b	-	угол заострения, определяет прочность резца, чем меньше b, тем ниже прочность.
j	-	главный угол в плане, влияет на параметр стружки и составляющие сил резания, чем меньше j, тем шире и тоньше стружка и больше составляющая сил резания; j = 10 ¸ 45^о
j1	-	вспомогательный угол в плане, 30’ до 30^о, чем меньше j, тем больше трение и больше выделение теплоты.

 

Материалы для инструмента

 

1) Быстрорежущие

Ø кобальтовые быстрорежущие стали Р9К10, Р9К5 применяются для чистовой обработки высокопрочных, титановых сплавов при работе без ударов и вибраций;

Ø ванадиевые быстрорежущие стали Р9Ф5, Р14Ф4 применяются для чистовой обработки, менее прочны;

Ø сложнолегированные быстрорежущие стали Р12Ф2К8М, Р6Ф2К8М3, Р10К5Ф5, Р9Ф2К10 рекомендуются к применению для нагруженного инструмента высокой производительности при обработке жаропрочных, нержавеющих и других специальных сталей;

Ø вольфрамомолибденовые быстрорежущие стали Р6М5, Р6М5К5, Р9М4К6 изготавливаются инструменты всех видов (воспринимают любые виды горячей деформации) (поковки, прокат и т.д.).

2) Металлокерамические твердые сплавы

Ø группа ВК (ВК2; ВК4; ВК8) - для обработки хрупких материалов, пластмасс, а также нержавеющих жаропрочных, титановых и других специальных сталей;

Ø группа ТК (Т5К10; Т15К6; Т30К4) – для обработки высокопрочных, закаленных;

Ø группа ТТК (ТТ7К12; ТТ20К4; ТТ32К8 ® карбид титана и тантала 32% + 8% кобальта, остальное карбид вольфрама) – для особо тяжелых условий работы при наличии нагрузок на инструмент.

Алмазный инструмент применяется для тонкого точения.