ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИОННЫХ  МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Назначение обработки конструкционных материалов резанием

      1. Суть и назначение обработки конструкционных материалов резанием.

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

      2. Виды заготовок и припуски 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.

      

      Рис. 58. Эскиз детали с припусками на обработку

      Припуском называется слой металла, удаляемый  с заготовки при обработке. На рис.58 показаны ступенчатый валик и его цилиндрическая заготовка (штриховая линия) с припуском на обработку (заштрихован). От правильности выбора припусков зависят рациональный расход металла и экономичность обработки.

  2. Рабочие, установочные и вспомогательные движения в металлорежущих станках

      1. Виды движений 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 — дл 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 станка, транспортирование заготовок и др.

      2. Главное движение и движение подачи. 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.

      3. Виды главного движения и движения подачи. 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.

  3. Основные методы обработки резанием.

      1. Точение (рис.59, а). Главное движение со скоростью v в этом случае вращение заготовки 2 вокруг оси, а движение подачи - поступательное перемещение инструмента / относительно заготовки (вдоль ее оси, перпендикулярно или под углом к ней).

      

      Рис. 59. 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 резьбы.

      2. Сверление (рис.59, 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.

      3. Фрезерование (рис.59, в). При фрезеровании главным движением является вращение инструмента 1, а движением подачи - поступательное перемещение заготовки 2 или фрезы. Применяя раличные фрезы и фрезерные станки, можно обрабатывать разныеповерхности и их комбинации: плоскости, криволинейные поверхности, уступы, пазы и др.

4. Строгание  (рис.59, г). Главное движение при строгании 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.
5. Протягивание (рис.59, д) осуществляют с помощью специального инструмента - протяжки, имеющей на рабочей части зубья, высота которых равномерно увеличивается вдоль протяжки.

       Главное движение — продольное перемещение  инструмента, движение подачи отсутствует. Протягивание — производительный метод обработки, обеспечивающий высокую точность и малую шероховатость обработанной поверхности заготовки 2.

      6. Шлифование (рис. 59, 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, продольное перемещение ее относительно шлифовального круга и периодическое перемещение шлифовального круга относительно заготовки.

      Шлифование  производится для окончательной  обработки поверхностей деталей. Чаще всего применяют следующие его методы: 1) круглое внешнее шлифование (рис. 59,e) для обработки внешних поверхностей вращения; 2) круглое внутреннее шлифование — для обработки отверстий; 3) плоское шлифование (рис. 59,ж;) — для обработки плоскостей.

4. Основные части  и элементы резца,  его геометрические  параметры

1. Основные части и элементы резца.

      Резец (рис. 60.3) состоит из рабочей части или головки А и стержня или тела Б, предназначенного для  закрепления  резца в резцедержателе. На рабочей части его, срезающей стружку, заточкой образуют такие поверхности: а) переднюю 4, по которой сходит стружка; б) задние 1 и 6, обращенные к обрабатываемой заготовке. Пересечения передней и задних поверхностей образуют режущие кромки резца. Режущую кромку 5, выполняющую основную работу резания, называют главной, а режущую кромку 3— вспомогательной. Сопряжение главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину резца 2.

      В некоторых случаях резцы могут  иметь переходную режущую кромку 7 и примыкающую к ней переходную заднюю поверхность 8.

      Заднюю  поверхность 6, проходящую через главную  режущую кромку, называют главной  задней поверхностью, а поверхность 2, проходящую через вспомогательную режущую кромку,— вспомогательной задней поверхностью.

      2. Поверхности на обрабатываемой заготовке, координатные и секущие плоскости.

      При станочной обработке заготовки  на ней различают такие поверхности (рис. 60 ,а): обрабатываемую 2; обработанную 4; резания 3, образующуюся при резании непосредственно режущей кромкой 4, являющуюся переходной от обрабатываемой поверхности к обработанной. 

      

      Рис. 60.. основные части и элементы резца

      Для определения углов резца установлены следующие координатные и секущие плоскости: резания 1 и основная 5 (рис. 61, а), главная и вспомогательная секущая плоскости (рис. 61,б).

      

      Рис. 61. Поверхности на обрабатываемой заготовке, координатные плоскости и геометрические параметры резца

      Плоскостью резания называют плоскость, касательную к поверхности резания и проходящую через главную режущую кромку резца.

      Основной  плоскостью называют плоскость, параллельную направлению продольной и поперечной подач.

      Главной секущей плоскостью называют плоскость, перпендикулярную к проекции главной режущей кромки на основную плоскость.

      Вспомогательной секущей плоскостью называют плоскость, перпендикулярную к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

      3. Геометрические параметры режущей части резца.

      На  рис.61 ,6, где изображен вид резца  сверху, показаны следы плоскости резания А—А, главной секущей плоскости N—N, вспомогательной секущей плоскости N₁—N₁ и сечения резца этими плоскостями. Углы резца, измеренные в главной секущей плоскости, называются главными, а измеренные во  вспомогательной секущей плоскости — вспомогательными.

      К главным углам резца относятся: главный задний угол, угол заострения, передний угол и угол резания.

      Главный задний угол α — угол между главной  задней поверхностью резца и плоскостью резания.

      Угол  заострения β— угол между передней и главной задней поверхностями резца.

      Передний  угол γ — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. В зависимости от положения передней поверхности резца передний угол может быть различным. Если след передней поверхности в главной секущей плоскости лежит ниже линии ab, перпендикулярной к плоскости резания (рис. 61,e), то передний угол считается положительным. Если след передней поверхности лежит выше линии ab, которая в этом случае идет в тело резца, то передний угол считается отрицательным. Если же след передней поверхности совпадает с линией ab, то γ = 0.

      Угол  резания δ — угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

      Между главными углами резца существуют такие соотношения (рис. 61,б): α+β+γ=90°, α+β=δ и, следовательно, δ+γ = 90°.

      Углы  в плане измеряются в основной плоскости (рис. 61,6).

      Главный угол в плане φ— угол между проекцией  главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи .

      Вспомогательный угол в плане φ₁— угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным направлению подачи.

      Углом наклона главной режущей кромки λ называют угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину' резца параллельно основной плоскости (рис. 61, г). Он измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Угол λ считают положительным, если вершина резца является наиболее низкой точкой главной режущей кромки, и отрицательным, если вершина резца занимает наиболее высокое положение на режущей кромке, и равным нулю, если главная режущая кромка параллельна основной плоскости. От угла λ зависит направление отвода стружки.