Основы технологии формообразования поверхности детали

Федеральное агентство по образованию

государственное образовательное учреждение первого  профильного образования 

Пермский  государственный технологический  университет

кафедра сварочное производство  и технология конструкционных материалов 
 
 

Реферат 

Тема: «Основы технологии формообразования поверхности детали» 
 
 
 
 
 
 

Принял                Федосеева Е. М.

Выполнил                                                                        Кашин А. С. ст. гр. МСИ-05         
 
 
 

Пермь 2006

Содержание  

1. Введение…………………………………………………….………….3
2. Кинематические и геометрические параметры процесса резания….5    
3. Физико-химические основы резания……………………………….....9
4. Обработка абразивным инструментом……………………………….11
5. Способы обработки резанием………………………….……………...12
6. Электрофизические и электромеханические методы обработки…...15
7. Заключение……………………………………………………………..20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

      Различные материалы обрабатывают для получения  нужных предметов. Придание материалу  необходимых размеров, формы, свойств  достигается многими видами обработки. Так, металл, например, плавят, куют, режут.

      Обработка металлов режущими инструментами на станках в современном машиностроительном производстве занимает одно из главных  мест в технологическом процессе изготовления изделий. Работа такой инструментов  основана на использовании режущего клина. Клин, состоящий из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку, может перемещаться относительно обрабатываемого куска металла – заготовки так, что одна поверхность клина будет давить на заготовку, а кромка разделять заготовку на две неравные части, меньшая из которых будет деформироваться, превращаясь в стружку. Такой процесс называется резанием. Взаимное перемещение режущего клина и заготовки осуществляется в металлорежущем станке, где инструмент или заготовка может устанавливаться в дополнительные устройства-приспособления. Получение новых поверхностей путем деформирования поверхностных слоев материала с образованием стружки назовем обработкой резанием.

      При обработке металла резанием в  среднем 20% его превращается в стружку, поэтому опережающее развитие получают процессы изготовления деталей  с малыми отходами (точное литье, обработка давлением). Однако обработка металлов режущими инструментами, особенно при изготовлении высокоточных деталей, остается одним из главных средств в машиностроении.

      Режущие свойства инструмента зависят прежде всего от качества материала режущего клина. Сначала использовались для этого углеродистые стали, затем проявились быстрорежущая сталь, твердые сплавы и минералокерамика. С применением новых материалов для инструмента повышалась скорость резания (с 0,4  для  быстрорежущей стали до 3,3 м/с для минералокерамики). В последние десятилетия применяются лезвийные инструменты из синтетического материала на базе кубического нитрида бора и других материалов.

      Предусмотрено дальнейшее расширение производства металлообрабатывающего инструмента, особенно с применением природных и синтетический алмазов и других сверхтвердых материалов и сплавов, а также режущего и вспомогательного инструмента к станкам с ЧПУ и к автоматическим линиям. Наша промышленность выпускает все виды лезвийного, абразивного и алмазного инструмента для всех отраслей народного хозяйства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Кинематические  и геометрические параметры процесса резания 

      Кинематические параметры резания 

      Механизмы металлорежущих станков задают рабочие, установочные и вспомогательные  движения. Первая группа движений обеспечивает срезание слоя металла или вызывает изменение состояния обработанной поверхности заготовки. К ним  относятся:

• главное движение резания Dr (рис. 1, б) – прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.
• Движение подачи Ds – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения резания, предназначенное для того, чтобы распространять отделение слоя материала на всю обрабатываемую поверхность.
• Касательное движение Dk – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента, скорость которого меньше скорости главного движения резания и направлена по касательной к режущей кромке, предназначенное для, того чтобы сменять контактирующие с заготовкой участки режущей кромки
• Результирующее движение резание De – суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение резания, движение подачи и касательное движение.

     Для взаимного расположения инструмента  и заготовки для срезания с  нее слоя металла используются установочные движения, вспомогательные движения необходимы, например, для транспортирования и закрепления заготовки.

      Движения  резания металлорежущих станков  направлены на формообразование поверхностей. Достигается это согласованием скоростей движений заготовки и инструмента, как бы воспроизводящие образующую и направляющую линии, совокупность последовательных положений которых и предопределяет геометрическую поверхность.

Рис. 1. Процесс резания и геометрия срезаемого слоя (а)  и схема рабочих движений станка  (б) 

      Геометрия токарных резцов 

      Знание  геометрии, частей, конструктивных элементов  токарных резцов позволяет ориентироваться во всем многообразии лезвийных металлорежущих инструментов.

      Режущая часть I резца производит работу резания, остальная часть II является крепежно-присоединительной и служит для закрепления резца в резцедержателе станков токарной группы, а иногда в специальных оправках (борштангах) или державках.

      Режущая часть образуется рядом поверхностей, которые, пересекаясь, образуют режущие кромки и вершину (или вершины) резца. Передняя поверхность — это поверхность, по которой сходит стружка. Задние поверхности резца обращены к обрабатываемой заготовке, главная — к поверхности резания, вспомогательная — к обработанной поверхности. Место пересечения передней и главной задней поверхностей резца называется главной режущей кромкой, место пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей называется вспомогательной режущей кромкой. Вершина резца — это место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок. Режущие кромки иногда называют режущими лезвиями.

      Чтобы определять геометрические параметры  резца, условились связать их измерение с четырьмя плоскостями: основной, резания, главной секущей и вспомогательной секущей. Основная плоскость 1 (рис. 2, а) проходит параллельно направлениям продольной и поперечной подач токарною станка. Обычно она совпадает с опорной поверхностью резца. Плоскость резания 2 проходит через главную режущую кромку резца касательно к поверхности резания. При отсутствии подачи резца поверхность резания будет конической, а угол ψ между плоскостью резания и основной равен 90⁰. При движении продольной подачи в сочетании с главным движением поверхность резания становится винтовой, а угол ψ ≠ 90°.

                   

      Рис. 2. Плоскости (основная 1 и резания 2) токарных резцов (а) и следы секущих плоскостей (б) 

      Главная секущая плоскость (рис. 2, б) проходит через точку главной режущей кромки перпендикулярно проекции кромки на основную плоскость. Ее след обозначим А — А. Вспомогательная секущая плоскость (Б — Б) проходит через точку вспомогательной режущей кромки перпендикулярно проекции этой кромки на основную плоскость. Проходной резец имеет одну, а отрезной — две вспомогательные секущие плоскости по числу вспомогательных режущих кромок. Ввиду симметричности обеих вспомогательных кромок обычно используют одну вспомогательную секущую плоскость.

      При рассмотрении токарного резца как  геометрического тела ν  = 0, s = 0, и в этом случае плоскость резания перпендикулярна основной плоскости (рис. 3). В сечении А — А следы плоскости резания и главной задней поверхности образуют угол α, называемый главным задним углом. След передней поверхности образует со следом главной задней поверхности угол заострения β. Между следом плоскости резания и следом передней поверхности заключен угол резания δ. Перпендикуляр к следу плоскости резания, проведенный через точку М в главной секущей плоскости А — А, образует со следом передней поверхности угол γ, называемый передним углом резца.

      В плоскости Б — Б лежат вспомогательный задний угол α₁ и вспомогательный передний γ1. Угол φ, заключенный между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость, называется главным углом в плане. Вспомогательный угол в плане φ1 образован проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость лежит угол ε —угол в плане при вершине.

      Угол  λ, называемый углом наклона главной режущей кромки, находится в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости, и лежит между режущей кромкой и линией, проходящей через вершину резца параллельно основной плоскости. Если вершина резца — самая высшая точка кромки, то угол λ отрицателен, а если низшая, то положителен.

      В условиях производства наиболее часто  для характеристики геометрии резца используются углы α, γ, α1, φ, φ1 и λ.

      

      Рис. 3. Углы режущей части резца 
 

      Физико-химические основы резанья 

     Процесс образования и типы стружки 

     И. А. Тиме в 1868 г. В результате опытов строгания стали и других материалов с малыми скоростями расчленил процесс образования стружки на три момента. В первый момент вначале резания происходит соприкосновение резца с деталью (рис. 4, а), в материале возникают упругие деформации (рис. 4, б). затем резец своей кромкой вдавливается в металл (рис. 4, в), вызывая его пластическую деформацию. В течение второго момента резец врезается на вся глубину срезаемого слоя и происходит дальнейшая деформация материала в зоне, ограниченной передней поверхностью резца и плоскостью Г – Г, проведенной наклонно через вершину резца под углом “В” к передней поверхности резца (рис 4, в). Угол  “В”   И. А. Тиме назвал углом действия, а плоскость Г-Г - плоскостью скалывания. За пределами этой зоны он не обнаружил невооруженным глазом следов деформации (матовой поверхности) на полированной поверхности образца. Угол “В1”   был назван углом скалывания. 

   

      Рис. 4. последовательность образования элементов стружки (по И. А. Тиме) 

      В третий момент, когда напряжение в зоне угла “ В’ ”   достигает определенного предела, происходит скалывание материала по упомянутой плоскости скалывания (рис. 4, г) и образуется первый элемент стружки.  Повторение процесса ведет к образованию 2-го, 3-го и т.д. элементов стружки (рис 4, д).

      Процесс стружкообразования протекает при  весьма значительной относительной  деформации материала. С высокой  скоростью деформации в сравнительно небольшой зоне. И. А. Тине дал поныне действующую классификацию стружек:

1. Сливная стружка получается при обработке вязких материалов, при малых толщинах, больших передних углах и скоростях резания, наружная прирезцовая сторона сливной стружки гладкая, блестящая, внутренняя сторона – матовая, с множеством мелких зазубрин.
2. Стружка скалывания получается при обработке материала средней твердости и твердого при больших толщинах, малых передних углах и  скоростях резания. Наружная сторона стружки скалывания гладкая, блестящая, внутренняя сторона -  в крупных зазубринах, ясно видны отдельные элементы стружки.
3. Стружка надлома образуется при обработке хрупких материалов. Ее внутренняя поверхность гладкая, а внешняя неровная. Чаще всего эта стружка состоит из раздельных кусков. Сливная стружка – один из видов стружки скалывания с неполной деформацией.