21. Основы обработки металлов резанием. Реферат обработка металлов резанием

Реферат - Обработка резанием - Промышленность, производство

Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Метод позволяет обрабатывать поверхности деталей различной формы и размеров с высокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Он обладает малой энергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этого обработка резанием является основным, наиболее используемым в промышленности процессом размерной обработки деталей.

Сущность и схемы способов обработки

Обработка резанием — это процесс получения детали требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей за счет механического срезания с поверхностей заготовки режущим инструментом материала технологического припуска в виде стружки (рис. 1.1).

Основным режущим элементом любого инструмента является режущий клин (рис. 1.1, а). Его твердость и прочность должны существенно превосходить твердость и прочность обрабатываемого материала, обеспечивая его режущие свойства. К инструменту прикладывается усилие резания, равное силе сопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительно заготовки со скоростью ν. Под действием приложенного усилия режущий клин врезается в заготовку и, разрушая обрабатываемый материал, срезает с поверхности заготовки стружку. Стружка образуется в результате интенсивной упругопластической деформации сжатия материала, приводящей к его разрушению у режущей кромки, и сдвигу в зоне действия максимальных касательных напряжений под углом φ. Величина φ зависит от параметров резания и свойств обрабатываемого материала. Она составляет ~30° к направлению движения резца.

Внешний вид стружки характеризует процессы деформирования и разрушения материала, происходящие при резании. Различают четыре возможных типа образующихся стружек: сливная, суставчатая, элементная и стружка надлома (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Условная схема процесса резания:

а – 1 – обрабатываемый материал; 2 – стружка; 3 – подача смазочно-охлаждающих средств; 4 – режущий клин; 5 – режущая кромка; φ – угол сдвига, характеризующий положение условной плоскости сдвига (П) относительно плоскости резания; γ – главный передний угол режущего клина; Рz – сила резания; Рy – сила нормального давления инструмента на материал; Сγu, Сγl – длины пластичного и упругого контактов; Сγ, Сa – длина зон контактного взаимодействия по передней и задней поверхностям инструмента; LOM – область главного упругопластичного деформирования при стружкообразовании; FKPT – область вторичной контактной упруго–пластичнеской деформации металла; h – глубина резания; Н – толщина зоны пластического деформирования (наклепа) металла.

В процессе резания режущий клин, испытывая интенсивное трение, контактирует с материалом стружки и обработанной поверхностью в контактных зонах. Для снижения сил трения и нагрева инструмента применяют принудительное охлаждение зоны резания смазочно-охлаждающими средами (СОС), подавая их в зону резания специальными устройствами.

Детали и инструменты закрепляются в специальных органах станка или приспособлениях. Станок, приспособление, инструмент и деталь образуют силовую систему (СПИД), передающую усилие и движение резания от привода станка режущему инструменту и детали.

Реальные схемы различных способов обработки резанием, используемый инструмент, а также виды движения инструмента и заготовки в процессе обработки приведены на рис. 1.2. В зависимости от используемого типа инструмента способы механической обработки подразделяются на лезвийную и абразивную.

Рис. 1.2. Схемы способов обработки резанием:

а – точение; б – сверление; в – фрезерование; г – строгание; д – протягивание; е – шлифование; ж – хонингование; з – суперфиниширование; Dr – главное движение резания; Ds – движение подачи; Ro – обрабатываемая поверхность; R – поверхность резания; Rоп – обработанная поверхность; 1 – токарный резец; 2 – сверло; 3 – фреза; 4 – строгальный резец; 5 – протяжка; 6 – абразивный круг; 7 – хон; 8 – бруски; 9 – головка.

Отличительной особенностью лезвийной обработки является наличие у обрабатываемого инструмента остройрежущей кромки определенной геометрической формы, а для абразивной обработки – наличие различным образом ориентированных режущих зерен абразивного инструмента, каждое из которых представляет собой микроклин.

Рис. 1.3. Конструкция и элементы лезвийных режущих инструментов:

а – токарного резца; б – фрезы; в – сверла;

1 – главная режущая кромка; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вершина лезвия; 4 – вспомогательная задняя поверхность лезвия; 5 – вспомогательная режущая кромка; 6 – передняя поверхность; 7 – крепежная часть инструмента.

Рассмотрим конструкцию лезвийных инструментов, используемых при резании (рис. 1.3). Инструмент состоит из рабочей части, включающей режущие лезвия, образующие их поверхности, режущие кромки и крепежной части, предназначенной для установки и закрепления в рабочих органах станка.

Основными способами лезвийной обработки являются точение, сверление, фрезерование, строгание и протягивание. К абразивной обработке относятся процессы шлифования, хонингования и суперфиниша. В основу классификации способов механической обработки заложен вид используемого инструмента и кинематика движений. Так, в качестве инструмента при точении используются токарные резцы, при сверлении – сверла, при фрезеровании – фрезы, при строгании – строгальные резцы, при протягивании – протяжки, при шлифовании – шлифовальные круги, при хонинговании – хоны, а при суперфинише – абразивные бруски. Любой способ обработки включает два движения (рис. 1.2.): главное – движене резания Dr – и вспомогательное – движение подачи Ds. Главное движение обеспечивает съем металла, а вспомогательное – подачу в зону обработки следующего необработанного участка заготовки. Эти движения осуществляются за счет перемещения заготовки или инструмента. Поэтому при оценках движение инструмента во всех процессах резания удобно рассматривать при неподвижной заготовке как суммарное (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схемы определения максимальной скорости режущей кромки инструмента υе, формы поверхности резания R и глубины резания h при обработке:

а – точением; б – сверлением; в – фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е – хонингованием; ж – суперфинишированием.

Тогда полная скорость перемещения (ve ) произвольной точки Мрежущей кромки складывается из скорости главного движения (v) и скорости подачи (vs ):

ve = v + vs (1.1)

Поверхность резания R представляет собой поверхность, которую описывает режущая кромка или зерно при осуществлении суммарного движения, включающего главное движение и движение подачи. При точении, сверлении, фрезеровании, шлифовании поверхности резания — пространственные линейчатые, при строгании и протягивании — плоские, совпадающие с поверхностями главного движения; при хонин-говании и суперфинишировании они совпадают с поверхностями главного движения.

Поверхности Ro и Roп называются, соответственно, обрабатываемой поверхностью заготовки и обработанной поверхностью детали (см. рис. 1.2).

В процессах точения, сверления, фрезерования и шлифования главное движение и движение подачи выполняются одновременно, а в процессах строгания, хонингования движение подачи выполняется после главного движения.

2. Параметры технологического процесса резания

К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движения резания, скорость подачи и глубина резания.

Скорость главного движения резания (или скорость резания) определяется максимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скорость выражается в м/с.

Если главное движение резания вращательное, как при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании, то скорость резания будет определяться линейной скоростью главного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки — максимальной линейной скоростью главного движения (см. рис. 1.4):

v= ωD/2 (2.1)

где D — максимальный диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки, м; ω — угловая скорость, рад/с.

Выразив угловую скорость ω через частоту вращения шпинделя станка, получим:

v = πnD (2.2)

При строгании и протягивании скорость резания v определяется скоростью перемещения строгального резца и протяжки в процессе резания относительно заготовки.

При хонинговании и суперфинишировании скорость резания определяется с учетом осевого перемещения (см. рис. 1.4, е, ж) инструмента.

Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.

Подача инструмента определяется ее скоростью vs. В технологических расчетах параметров режима при точении, сверлении, фрезеровании и шлифовании используется понятие подачи на один оборот заготовки So и выражается в мм/об. Подача на оборот численно соответствует перемещению инструмента за время одного оборота:

So = vs / n (2.3)

При строгании подача определяется на ход резца. При шлифовании подача может указываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб при фрезеровании определяется числом зубьев Z инструмента и подачей на оборот:

Sz = So / Z (2.4)

Глубина резания А определяется расстоянием по нормали от обработанной поверхности заготовки до обрабатываемой, мм. Глубину резания задают на каждый рабочий ход инструмента. При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют как полуразность диаметров до г: после обработки:

h = (Dur — d) / 2 (2.5)

где d — диаметр обработанной поверхности заготовки, мм. Величина подачи и глубина резания определяют производительность процесса и оказывают большое влияние на качество обрабатываемой поверхности.

К технологическим параметрам процесса относятся геометрия режущего инструмента, силы резания, производительность обработки и стойкость инструмента.

Геометрические параметры режущего инструмента определяются углами, образуемыми пересечением поверхностей лезвия, а также положением поверхностей режущих лезвий относительно обрабатываемой поверхности и направлением главного движения. Указанные параметры идентичны для различных видов инструмента, что позволяет рассмотреть их на примере резца, используемого при точении.

Углы резца по передним и задним поверхностям измеряют в определенных координатных плоскостях. На рис. 2.1, а изображены координатные плоскости при точении, а на рис. 2.1, б углы резца в статике.

Главный передний угол γ — угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания; главный задний угол α – угол между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания; угол заострения β – угол между передней и задней поверхностями. Из принципа построения углов следует, что

α + β + γ = π/2.

Угол наклона режущей кромки X — угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью.

Углы в плане: главный угол в плане φ – угол в основной плоскости между следом плоскости резания и направлением продольной подачи; вспомогательный угол в плане φ' – угол в основной плоскости между вспомогательной режущей кромкой и обработанной поверхностью.

Рис. 2.1. Геометрические парамеры токарного резца:

а – координатные плоскости; б – углы резца в статике;

1 – плоскость резания Рп; 2 – рабочая плоскость Рs; 3 – главная несущая плоскость Рt; 4 – основная плоскость Pv

Геометрические параметры режущего инструмента оказывают существенное влияние на усилие резания, качество поверхности и износ инструмента. Так, с увеличением угла у инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента. Наличие угла а снижает трение инструмента о поверхность резания, уменьшая его износ, но чрезмерное его увеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ее разрушению при ударных нагрузках.

Силы резания Р представляют собой силы, действующие на режущий инструмент в процессе упругопластической деформации и разрушения срезаемой стружки.

Силы резания приводят к вершине лезвия или к точке режущей кромки и раскладывают по координатным осям прямоугольной системы координат xyz(рис. 2.2). В этой системе координат ось z направлена по скорости главного движения и ее положительное направление соответствует направлению действия обрабатываемого материала на инструмент. Ось у направлена по радиусу окружности главного движения вершины. Ее положительное направление также соответствует направлению действия металла на инструмент. Направление оси х выбирается из условия образования правой системы координат. Значение усилия резания определяется несколькими факторами. Оно растет с увеличением глубины h резания и скорости подачи s (сечения срезаемой стружки), скорости резания ν, снижением переднего угла γ режущего инструмента. Поэтому расчет усилия резания производится по эмпирическим формулам, установленным для каждого способа обработки (см. справочники по обработке резанием). Например, для строгания эта формула имеет вид Р = Сp hXp sYp Xn где коэффициенты Ср, Хр, Yp, nхарактеризуют материал заготовки, резца и вид обработки.

Мощность процесса резания определяется скалярным произведением:

N = Pve (2.6)

Выразив это произведение через проекции по координатным осям, получим:

N = Pz vz + Py vy + Px vx (2.7)

где vx, vy, vz — проекции на оси координат скорости движения точки приложения равнодействующей сил резания. В практических расчетах используется приближенная зависимость N = Pz v. Это упрощение обусловлено тем, что составляющие Ру и Рх полной силы резания малы по сравнению с Р2, а скорость подачи относительно скорости резания составляет всего 1 — 0,1%.

Рис. 2.2. Схема действия сил резания на режущую кромку инструмента в точке, имеющую максимальную скорость перемещения νе, при обработке: а – точением; б – сверлением; в – фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е – хонингованием; ж – суперфинишированием.

Производительность обработки при резании определяется числом деталей, изготовляемых в единицу времени: Q = \/Тт. Время изготовления одной детали равно Тт = Тд + Тт + Ткп, где То — машинное время обработки, затрачиваемое на процесс резания, определяется для каждого технологического способа; Тт — время подвода и отвода инструмента при обработке одной детали; Гвсп — вспомогательное время установки и настройки инструмента.

Таким образом, производительность обработки резанием в первую очередь определяется машинным временем То. При токарной обработке, мин: То = La/(nso h), где L — расчетная длина хода резца, мм; а — величина припуска на обработку, мм.

Отношение a/h характеризует требуемое число проходов инструмента при обработке с глубиной резания И. Поэтому наибольшая производительность будет при обработке с глубиной резания h = а, наибольшей подачей s0и максимальной скоростью резания. Однако при увеличениипроизводительности снижается качесто поверхности и повышается износ инструмента. Поэтому при обработке резанием решается задача по установлению максимально допустимой производительности при сохранении требуемого качества поверхности и стойкости инструмента.

Список литературы

[1] – Материаловедение и технология металлов. Под ред. Г.П.Фетисова М.: Высшая школа, 2001

www.ronl.ru

Курсовая работа - Обработка металлов резанием

Обработкарезанием является универсальным методом размерной обра­ботки. Метод позволяетобрабатывать поверхности деталей различной формы и размеров с высокой точностьюиз наиболее используемых конструкционных ма­териалов. Он обладает малойэнергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этого обработкарезанием является основным, наиболее используе­мым в промышленности процессомразмерной обработки деталей.

1.<span Times New Roman"">     

Обработкарезанием — это процесс получения детали требуемой гео­метрической формы,точности размеров, взаиморасположения и шерохова­тости поверхностей за счетмеханического срезания с поверхностей заготов­ки режущим инструментом материалатехнологического припуска в виде стружки (рис. 1.1).

Основнымрежущим элементом любого инструмента является режу­щий клин (рис. 1.1, а). Его твердость и прочность должнысущественно превосходить твердость и прочность обрабатываемого материала, обес­печиваяего режущие свойства. К инструменту прикладывается усилие резания, равное силесопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительнозаготовки со скоростью ν. Поддействием приложенного усилия режущий клин врезается в заготовку и, разрушаяобрабатываемый материал, срезает с поверхности заготовки стружку. Стружкаобразуется в результате интенсивной упругопластической дефор­мации сжатияматериала, приводящей к его разрушению у режущей кром­ки, и сдвигу в зонедействия максимальных касательных напряжений под углом φ. Величина φзависит от параметров резания и свойств обрабатываемого материала. Онасоставляет ~30° к направлению движения резца.

<img src="/cache/referats/18888/image002.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">Внешний вид стружки характеризует процессы деформирования ираз­рушения материала, происходящие при резании. Различают четыре возмож­ныхтипа образующихся стружек: сливная, суставчатая, элементная и струж­ка надлома(рис. 1.1, б).

Рис. 1.1.Условная схема процесса резания:

а– 1 – обрабатываемыйматериал; 2 – стружка; 3 – подача смазочно-охлаждающих средств;4 – режущий клин; 5 – режущая кромка; φ – угол сдвига,характеризующий положение условной плоскости сдвига (П) относительно плоскостирезания; γ – главный передний угол режущего клина; Рz– сила резания; Рy– сила нормального давления инструмента наматериал; Сγu, Сγl– длины пластичного и упругого контактов; Сγ, Сa– длина зон контактного взаимодействия попередней и задней поверхностям инструмента; LOM– область главного упругопластичногодеформирования при стружкообразовании; FKPT– область вторичной контактнойупруго–пластичнеской деформации металла; h– глубинарезания; Н – толщина зоныпластического деформирования (наклепа) металла.

<span Arial",«sans-serif»;mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;color:black">

Впроцессе резания режущий клин, испытывая интенсивное трение, контактирует сматериа­лом стружки и обработанной по­верхностью в контактных зонах. Дляснижения сил трения и на­грева инструмента применяют принудительное охлаждение зо­нырезания смазочно-охлаждающими средами (СОС), подавая их в зону резанияспециальными устройствами.

Деталии инструменты за­крепляются в специальных орга­нах станка или приспособлениях. Станок,приспособление, инстру­мент и деталь образуют силовую систему (СПИД),передающую усилие и движение резания от привода станка режущему инст­рументу идетали.

Реальныесхемы различ­ных способов обработки резани­ем, используемый инструмент, а такжевиды движения инструмен­та и заготовки в процессе обра­ботки приведены на рис. 1.2.В зависимости от используемого типа инструмента способы меха­нической обработкиподразделя­ются на лезвийную и абразивную.

<span Arial",«sans-serif»; color:black">

Рис. 1.2.Схемы способов обработки резанием:

а– точение; б –сверление; в – фрезерование; г – строгание; д – протягивание; е –шлифование; ж – хонингование; з – суперфиниширование; Dr– главное движение резания; Ds– движение подачи; Ro– обрабатываемая поверхность; R– поверхность резания; Rоп–обработанная поверхность; 1 – токарный резец; 2 – сверло; 3 – фреза; 4 – строгальный резец; 5 – протяжка; 6 – абразивный круг; 7 –хон; 8 – бруски; 9 – головка.

<img src="/cache/referats/18888/image004.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">Отличительной особенно­стью лезвийной обработки явля­етсяналичие у обрабатываемого инструмента остройрежущей кромки определеннойгеометрической формы, а для абразивной обработки – наличие различным образомориентированных режущих зерен абразивного инструмента, каждое из которыхпредставляет собой микроклин.

Рис. 1.3.Конструкция и элементы лезвийных режущихинструментов:

а– токарного резца; б – фрезы; в – сверла;

1– главная режущая кромка; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вершина лезвия; 4 – вспомогательная задняя поверхность лезвия; 5 – вспомогательная режущая кромка; 6 – передняя поверхность; 7– крепежная часть инструмента.

<img src="/cache/referats/18888/image006.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">Рассмотрим конструкцию лезвийных инструментов, используемыхпри резании (рис. 1.3). Инструмент состоит из рабочей части, включающей ре­жущиелезвия, образующие их поверхности, режущие кромки и крепежной части,предназначенной для установки и закрепления в рабочих органах станка.

Основными способамилезвийной обработки являются точение, сверле­ние, фрезерование, строгание ипротягивание. К абразивной обработке относятся<span Arial",«sans-serif»;color:black">

<img src="/cache/referats/18888/image008.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1030">

Рис. 1.4.Схемы определения максимальной скорости режущей кромкиинструмента υе, формы поверхности резания Rи глубины резания hпри обработке:

а– точением; б –сверлением; в – фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е –хонингованием; ж –суперфинишированием.

Тогда полная скоростьперемещения (ve) произвольной точки Мрежу­щей кромки складывается изскорости главного движения (v) и скоростиподачи (vs):

ve= v+ vs       (1.1)

Поверхность резания Rпредставляетсобой поверхность, которую описывает режущая кромка или зерно при осуществлениисуммарного движения, включающего главное движение и движение подачи. При точении,сверлении, фрезеровании, шлифовании поверхности резания — пространственныелинейчатые, при строгании и протягивании — пло­ские, совпадающие споверхностями главного движения; при хонин-говании и суперфинишировании онисовпадают с поверхностями глав­ного движения.

Поверхности Roи Roпназываются,соответственно, обрабатывае­мой поверхностью заготовки и обработаннойповерхностью детали (см. рис. 1.2).

Впроцессах точения, сверления, фрезерования и шлифования глав­ное движение идвижение подачи выполняются одновременно, а в про­цессах строгания,хонингования движение подачи выполняется после главного движения.

<span Arial",«sans-serif»; color:black">

2. Параметры технологическогопроцессарезания

Косновным параметрам режима резания относятся скорость главного движениярезания, скорость подачи и глубина резания.

Скоростьглавного движения резания (или скорость ре­зания) определяется максимальнойлинейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента. Эта скоростьвыражается в м/с.

Еслиглавное движение резания вращательное, как при точении, сверлении, фрезерованиии шлифовании, то скорость резания будет определяться линейной скоростьюглавного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режу­щей кромки —максимальной линейной скоростью главного движения (см. рис. 1.4):

v= ωD/2        (2.1)

где D — максимальныйдиаметр обрабатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболееудаленной от оси вращения точки режущей кромки, м; ω — угловаяскорость, рад/с.

Выразивугловую скорость ω через частоту вращения шпинделя станка, получим:

v= πnD          (2.2)

Пристрогании и протягивании скорость резания vопределяется скоро­стьюперемещения строгального резца и протяжки в процессе резания отно­сительнозаготовки.

Прихонинговании и суперфинишировании скорость резания определя­ется с учетомосевого перемещения (см. рис. 1.4, е, ж) инструмента.

Скоростьрезания оказывает наибольшее влияние на производительность процесса, стойкостьинструмента и качество обработанной поверхности.

Подачаинструмента определяется ее скоростью vs. В технологическихрасчетах параметров режима при точении, сверлении, фрезеровании и шлифованиииспользуется понятие подачи на один оборот заготовки Soивыражается в мм/об. Подача на оборот численно соответству­ет перемещениюинструмента за время одного оборота:

So= vs / n         (2.3)

Пристрогании подача определяется на ход резца. При шлифовании по­дача можетуказываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб при фрезерованииопределяется числом зубьев Zинструмента иподачей на оборот:

Sz= So /Z        (2.4)

Глубинарезания А определяется расстоянием по нормали от обработан­ной поверхностизаготовки до обрабатываемой, мм. Глубину резания задают на каждый рабочий ходинструмента. При точении цилиндрической поверх­ности глубину резания определяюткак полуразность диаметров до г: после обработки:

h= (Dur — d)/2                      (2.5)

гдеd — диаметр обработанной поверхности заготовки, мм. Величинаподачи и глубина резания определяют производительность про­цесса и оказываютбольшое влияние на качество обрабатываемой поверхности.

Ктехнологическим параметрам процесса относятся геометрия режущего ин­струмента,силы резания, производительность обработки и стойкость инструмента.

Геометрическиепараметры режущего инструмента определяются углами, образуемыми пересечениемповерхностей лезвия, а также положением поверхностей режущих лезвийотносительно обрабаты­ваемой поверхности и направлением главного движения.Указанные пара­метры идентичны для различных видов инструмента, что позволяетрассмот­реть их на примере резца, используемого при точении.

Углырезца по передним и задним поверхностям измеряют в определен­ных координатныхплоскостях. На рис. 2.1, а изображены координатные плоскости приточении, а на рис. 2.1, б углы резца в статике.

Главныйпередний угол γ —угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной кплоскости резания; главный задний угол α – угол между задней поверхностьюлезвия и плоскостью резания; угол заострения β – угол между передней и заднейповерхностями. Из принципа построения углов следует, что

α + β + γ= π/2.

Уголнаклона режущей кромки X— угол в плоскости резания между режущей кромкой и основнойплоскостью.

Углы в плане: главный угол вплане φ – угол в основной плоскости ме­жду следом плоскости резания инаправлением продольной подачи; вспомо-

гательный угол в плане φ' –угол в основной плоскости между вспомога­тельной режущей кромкой и обработаннойповерхностью.

<img src="/cache/referats/18888/image010.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1031">

Рис. 2.1.Геометрические парамеры токарного резца:

а– координатные плоскости; б – углы резца в статике;

1– плоскость резания Рп; 2 –рабочая плоскость Рs; 3 – главнаянесущая плоскость Рt; 4 – основнаяплоскость Pv

Геометрическиепараметры режущего инструмента оказывают сущест­венное влияние на усилие резания,качество поверхности и износ инструмен­та. Так, с увеличением угла у инструментлегче врезается в материал, сни­жаются силы резания, улучшается качествоповерхности, но повышается износ инструмента. Наличие угла а снижает трениеинструмента о поверх­ность резания, уменьшая его износ, но чрезмерное егоувеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ее разрушению при ударныхнагрузках.

Силырезания Р представляют собой силы, действующие на ре­жущий инструмент впроцессе упругопластической деформации и разруше­ния срезаемой стружки.

Силы резания приводят квершине лезвия или к точке режущей кромки и раскладывают по координатным осямпрямоугольной системы координат xyz(рис. 2.2). В этой системе координат ось zнаправленапо скорости глав­ного движения и ее положительное направление соответствуетнаправлению действия обрабатываемого материала на инструмент. Ось у направленапо радиусу окружности главного движения вершины. Ее положительное на­правлениетакже соответствует направлению действия металла на инстру­мент. Направлениеоси х выбирается из условия образования правой системы координат.Значение усилия резания определяется несколькими факторами. Оно растет сувеличением глубины hрезания и скорости подачи s(сечения срезаемойстружки), скорости резания ν, снижением переднего угла γ режу­щегоинструмента. Поэтому расчет усилия резания производится по эмпири­ческимформулам, установленным для каждого способа обработки (см. спра­вочники пообработке резанием).Например, для строгания эта формула имеет вид Р =СphXpsYpXnгде коэффициенты Ср,Хр, Yp, nхарактеризуютматериал заготовки, резца и вид обработки.

Мощность процесса резанияопределяется скалярным про­изведением:

N = Pve          (2.6)

Выразив это произведениечерез проекции по коорди­натным осям, получим:

N = Pz vz+ Pyvy + Pxvx           (2.7)

<img src="/cache/referats/18888/image012.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">где vx, vy, vz— проекции на оси координат скорости движения точки приложения равнодействующейсил резания. В практических расчетах используется приближенная зависимость N= Pzv. Это упрощение обусловлено тем, что составляющие Руи Рх полной силы резания малы по сравнению с Р2,а скорость подачи относительно ско­рости резания составляет всего 1 — 0,1%.

Рис. 2.2. Схема действия сил резания на режущуюкромку инструмента в точке, имеющую максимальную скорость перемещения νе, при обработке: а – точением; б – сверлением; в –фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е – хонингованием; ж –суперфинишированием.

Производительностьобработки при резании определяется числом деталей, изготовляемых в единицувремени: Q= /Тт. Время изготовления одной детали равно Тт = Тд+ Тт + Ткп, где То — машинное времяобработки, затрачиваемое на процесс резания,определяется для каждого технологического способа; Тт — времяподвода и отвода инструмента при обработке одной детали; Гвсп —вспомогательное время установки и на­стройки инструмента.

Такимобразом, производительность обработки резанием в первую оче­редь определяетсямашинным временем То. При токарной обработке, мин: То= La/(nsoh), где L  — расчетная длинахода резца, мм; а — величина при­пуска на обработку, мм.

Отношениеa/hхарактеризует требуемое число проходов инструмента приобработке с глубиной резания И. Поэтому наибольшая производитель­ностьбудет при обработке с глубиной резания h= а, наибольшейподачей s0и максимальнойскоростью резания. Однако при увеличениипроизводительности снижается качестоповерхности и повышается износ инструмента. Поэтому при обработке резаниемрешается задача по установлению максимально допустимой производительности присохранении требуемого качества поверхности и стойкости инструмента.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] –Материаловедение и технология металлов. Подред. Г.П.Фетисова

         М.: Высшая школа, 2001       

www.ronl.ru

21. Основы обработки металлов резанием

21.1. Общие сведения о процессе резания металлов

Обработкой конструкционных материалов резанием называется процесс отделения режущими инструментами слоя материала с заготов­ки для получения детали нужной формы, заданных размеров и шероховатости поверхностей.

В последнее время широко используют экономичные методы получения заготовок, что приводит к значительному уменьшению объема работ, связанных со снятием стружки (точное литье, точная штамповка, холодная высадка и др.). Но в настоящее время большинство деталей машин получает окончательную форму и размеры обработкой резанием на металлорежущих станках. Только эта обработка удовлетворяет возрастающие требования к точности размеров и тщательности отделки поверхностей.

Обработка резанием определяет качество изготовляемых машин, их точность, долговечность, а также надежность и стоимость. Несмотря на то, что методы получения заготовок и обработки их на металлорежущих станках беспрерывно совершенствуются, трудоемкость станочных работ в машиностроении составляет наибольшую часть, достигая 30—50 % общей трудоемкости изготовления машин.

Процесс резания представляет собой комплекс чрезвычайно сложных явлений, зависящих от физико-механических свойств обрабатываемого материала, качества режущего инструмента, условий резания, состояния станка, жесткости технологической системы.

Процесс резания сопровождается упругими и пластическими деформациями, разрушением материала, трением, износом режущего инструмента, вибрациями отдельных деталей и узлов и технологической системы (станок-приспособление-инструмент-деталь) в целом. Знание закономерностей этих явлений позволяет выбирать оптимальные условия, обеспечивающие производительную и качественную обработку деталей.

21.2. Виды заготовок и припуск на обработку

На металлорежущих станках из заготовок получают окончательно готовые детали. В зависи­мости от материала, формы и размеров обрабатываемой на станке детали, а также характера производства основные типы металлических заготовок следующие: отливки из чугуна, стали и цветных сплавов; поковки и штамповки из стали и цветных сплавов; сортовой прокат из стали и цвет­ных сплавов, который поступает в виде прутков и разрезается на отдель­ные заготовки.

Припуском называется слой металла, удаляемый с заготовки при обработке. На рис. 21.1 показаны ступенчатый валик и его цилиндри­ческая заготовка (пунктиром) с припуском на обработку (заштрихован). От правильности выбора припусков зависят рациональный расход ме­талла и экономичность обработки.

Рис. 21.1. Эскиз детали с припусками на обработку.

21.3. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках

Для обработки реза­нием (точения, сверления, фрезерования и др.) заготовка и режущий инструмент должны совершать определенные движения. Они подразделя­ются на рабочие, или движения резания, установочные (настроечные) и вспомогательные. Рабочие движения предназначены для снятия струж­ки, а установочные и вспомогательные — для подготовки к этому про­цессу.

Установочные — движения рабочих органов станка, с помощью ко­торых инструмент по отношению к заготовке занимает положение, по­зволяющее снимать с нее определенный слой материала.

Вспомогательные — движения рабочих органов станка, не имеющие прямого отношения к резанию. Примерами служат: быстрые перемеще­ния рабочих органов, переключение скоростей резания и подач и др.

Рабочие движения подраз­деляются на главное движение и движение подачи. С помощью главного движения осуществляется снятие стружки, а движение подачи дает воз­можность начатое резание распространить на необработанные участки поверхности заготовки. Например, при сверлении вращение сверла является главным движением, позволяющим начать резание при сопри­косновении сверла с заготовкой, а перемещение сверла вдоль оси явля­ется движением подачи, дающим возможность распространить процесс на последующие объемы металла и, таким образом, просверлить необ­ходимое отверстие.

В металлорежущих станках главное движение чаще всего бывает вращательным (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные станки) или прямолинейным (возвратно-поступательным — строгальные и долбежные станки). Главное движение может сообщаться заготовке (станки токарной группы, продоль­но-строгальные станки) или режущему инструменту (фрезерные, сверлиль­ные, поперечно-строгальные станки).

В станках с главным вращательным движением подача непрерывна и резание также непрерывно. В станках с возвратно-поступательным дви­жением рабочий ход чередуется с холостым, движение подачи осуществля­ется перед началом каждого рабочего хода и, следовательно, резание прерывисто.

4. Основные методы обработки резанием

Точение (рис. 21.2, а). Главным движением со скоростью V в этом случае является вращение заготовки 2 вокруг оси, а движением подачи — поступательное перемещение инструмента 1 относительно заготовки (вдоль ее оси, перпендикулярно или под углом к ней).

Рис. 21.2. Схемы основных методов обработки резанием

Точением обрабаты­вают преимущественно поверхности вращения на токарных, карусель­ных, револьверных, расточных станках, токарных автоматах и полуав­томатах. Оно применяется для обработки цилиндрических, конических и фасонных внешних и внутренних поверхностей, торцовых поверхностей, а также для нарезания резьб.

Сверление (рис. 21.2, б). При обработке отверстий на сверлильных станках главным движением является вращение инструмента 1, а дви­жением подачи — перемещение инструмента вдоль своей оси. Так обра­батывают отверстия в сплошном материале 2 или увеличивают размеры имеющихся отверстий. Сверлить можно также на токарных, револьверных, расточных, фрезерных станках, токарных автоматах и др. При сверле­нии отверстий на станках токарной группы главным движением явля­ется вращение заготовки, а движением подачи— перемещение сверла вдоль оси. Чтобы получить более точные отверстия, после сверления их необходимо зенкеровать, растачивать или развертывать.

Фрезерование (рис. 21.2, в). При фрезеровании главным движением является вращение инструмента 1, а движением подачи — поступательное перемещение заготовки 2 или фрезы. Применяя различные фрезы и фрезерные станки, можно обрабатывать разные поверхности и их комбинации: плоскости, криволинейные поверхности, уступы, пазы и др.

Строгание (рис. 21.2, г). Главным движением при строгании явля­ется возвратно-поступательное перемещение резца 1 у поперечно-строгальных станков или заготовки 2 в продольно-строгальных. Движением подачи является периодическое перемещение заготовки или резца. Чаще всего строгание используют для обработки плоскостей.

Протягивание (рис. 21.2, д) осуществляют с помощью специальною инструмента — протяжки 1, имеющей на рабочей части зубья, высота которых равномерно увеличивается вдоль протяжки. Главным движение" является продольное перемещение инструмента, движение подачи отсутствует. Протягивание — производительный метод обработки, обеспечивающий высокую точность и малую шероховатость обработанной по­верхности заготовки 2.

Шлифование (рис. 21.2, е, ж). При шлифовании главным движением является вращение шлифовального круга 1. Движение подачи обычно комбинированное и слагается из нескольких движений. Например, при круглом внешнем шлифовании — это вращение заготовки 2, продольном - перемещение ее относительно шлифовального круга и периодическое перемещение шлифовального круга относительно заготовки.

Шлифованием пользуются для окончательной обработки поверхнос­тей деталей. Чаще всего применяют следующие его методы: 1) круглое внешнее шлифование (рис. 21.2, е) для обработки внешних поверхностей вращения; б) круглое внутреннее шлифование — для обработки отверстий; в) плоское шлифование (рис. 21. 2, ж) — для обработки плоскостей.

studfiles.net

Обработка металлов резанием - Реферат

Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки. Метод позволяет обрабатывать поверхности деталей различной формы и размеров с высокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Он обладает малой энергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этого обработка резанием является основным, наиболее используемым в промышленности процессом размерной обработки деталей.

1. Сущность и схемы способов обработки

Обработка резанием это процесс получения детали требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей за счет механического срезания с поверхностей заготовки режущим инструментом материала технологического припуска в виде стружки (рис. 1.1).

Основным режущим элементом любого инструмента является режущий клин (рис. 1.1, а). Его твердость и прочность должны существенно превосходить твердость и прочность обрабатываемого материала, обеспечивая его режущие свойства. К инструменту прикладывается усилие резания, равное силе сопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительно заготовки со скоростью ν. Под действием приложенного усилия режущий клин врезается в заготовку и, разрушая обрабатываемый материал, срезает с поверхности заготовки стружку. Стружка образуется в результате интенсивной упругопластической деформации сжатия материала, приводящей к его разрушению у режущей кромки, и сдвигу в зоне действия максимальных касательных напряжений под углом φ. Величина φ зависит от параметров резания и свойств обрабатываемого материала. Она составляет ~30 к направлению движения резца.

Внешний вид стружки характеризует процессы деформирования и разрушения материала, происходящие при резании. Различают четыре возможных типа образующихся стружек: сливная, суставчатая, элементная и стружка надлома (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Условная схема процесса резания:

а 1 обрабатываемый материал; 2 стружка; 3 подача смазочно-охлаждающих средств; 4 режущий клин; 5 режущая кромка; φ угол сдвига, характеризующий положение условной плоскости сдвига (П) относительно плоскости резания; γ главный передний угол режущего клина; Рz сила резания; Рy сила нормального давления инструмента на материал; Сγu, Сγl длины пластичного и упругого контактов; Сγ, Сa длина зон контактного взаимодействия по передней и задней поверхностям инструмента; LOM область главного упругопластичного деформирования при стружкообразовании; FKPT область вторичной контактной упругопластичнеской деформации металла; h глубина резания; Н толщина зоны пластического деформирования (наклепа) металла.

В процессе резания режущий клин, испытывая интенсивное трение, контактирует с материалом стружки и обработанной поверхностью в контактных зонах. Для снижения сил трения и нагрева инструмента применяют принудительное охлаждение зоны резания смазочно-охлаждающими средами (СОС), подавая их в зону резания специальными устройствами.

Детали и инструменты закрепляются в специальных органах станка или приспособлениях. Станок, приспособление, инструмент и деталь образуют силовую систему (СПИД), передающую усилие и движение резания от привода станка режущему инструменту и детали.

Реальные схемы различных способов обработки резанием, используемый инструмент, а также виды движения инструмента и заготовки в процессе обработки приведены на рис. 1.2. В зависимости от используемого типа инструмента способы механической обработки подразделяются на лезвийную и абразивную.

Рис. 1.2. Схемы способов обработки резанием:

а точение; б сверление; в фрезерование; г строгание; д протягивание; е шлифование; ж хонингование; з суперфиниширование; Dr главное движение резания; Ds движение подачи; Ro обрабатываемая поверхность; R поверхность резания; Rоп обработанная поверхность; 1 токарный резец; 2 сверло; 3 фреза; 4 строгальный резец; 5 протяжка; 6 абразивный круг; 7 хон; 8 бруски; 9 головка.

Отличительной особенностью лезвийной обработки является наличие у обрабатываемого инструмента острой режущей кромки определенной геометрической формы, а для абразивной обработки наличие различным образом ориентированных режущих зерен абразивного инструмента, каждое из которых представляет собой микроклин.

Рис. 1.3. Конструкция и элементы лезвийных режущих инструментов:

а токарного резца; б фрезы; в сверла;

1 главная режущая кромка; 2 главная задняя поверхность; 3 вершина лезвия; 4 вспомогательная задняя поверхность лезвия; 5 вспомогательная режущая кромка; 6 передняя поверхность; 7 крепежная часть инструмента.

Рассмотрим конструкцию лезвийных инструментов, используемых при резании (рис. 1.3). Инструмент состоит из рабочей части, включающей режущие лезвия, образующие их поверхности, режущие кромки и кре

www.studsell.com

Смотрите также

• 
  Реферат многоформная экссудативная эритема
• 
  Реферат 3g и 4g
• 
  Налоговая система китая реферат
• 
  Обработка металлов резанием реферат
• 
  Модель эрроу гурвица реферат
• 
  Многоформная экссудативная эритема реферат
• 
  Лечебные исправительные учреждения реферат
• 
  Дидактика как наука реферат
• 
  3G и 4g реферат
• 
  Реферат салернский кодекс здоровья
• 
  Этический рационализм сократа реферат