Процессы резания 2010 (Что-то вроде лекций или метод), страница 2

Различают подачи: продольную – S_пр; поперечную - S_п; вертикальную – S_в; наклонную – S_н; круговую – S_кр; тангенциальную – S_т; окружную – S_о и др.

Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное перпендикулярно к последней, за один рабочий ход инструмента относительно обрабатываемой поверхности.

Глубину резания измеряют в миллиметрах.

При точении цилиндрической поверхности глубину резания (в мм) определяют как полупрозрачность диаметров до и после обработки (рис. 4):

,

где d – диаметр обработанной цилиндрической поверхности, мм.

При рассмотрении физической сущности процесса резания используют понятие ширины и толщины срезаемого слоя материала.

Ширина срезаемого слоя b – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания.

Толщина срезаемого слоя a – расстояние, измеренное по нормали к поверхности резания, между двумя последовательными положениями поверхности резания за время одного оборота заготовки.

4. Элементы токарного проходного резца

Токарный прямой проходной резец (рис. 5) состоит из двух частей: рабочей I и стержня II. Стержень имеет квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения и служит для закрепления резца в резцедержателе станка. Рабочая часть резца выполняет работу резания и состоит из нескольких элементов.

Рис. 5. Элементы токарного прямого проходного резца: 1-передняя поверхность; 2-задняя поверхность; 3-главное режущее лезвие; 4-вершина резца; 5-вспомогательная задняя поверхность; 6-вспомогательное режущее лезвие.

Передняя поверхность I – поверхность, по которой сходит стружка в процессе резания. Главная задняя поверхность 2 – поверхность, обращенная к поверхности резания заготовки. Вспомогательная задняя поверхность 5 – поверхность, обращенная к обработанной поверхности заготовки. Главное режущее лезвие 3 – линия пересечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательное режущее лезвие 6 – линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей. Вершина резца 4 – точка пересечения главного и вспомогательного режущих лезвий.

Перечисленные элементы имеют не только резцы, но и другие режущие инструменты. Кроме этих элементов, инструменты могут иметь переходное (дополнительное) режущее лезвие, располагающееся между главным и вспомогательным режущими лезвиями. В этом случае рабочая часть инструмента имеет еще переходную заднюю поверхность. У некоторых инструментов возможно дублирование элементов.

Вершина рабочей части резца может быть острой и закругленной. Если вершина резца закруглена, то шероховатость обработанной поверхности уменьшается, так как в этом случае уменьшается площадь остаточного сечения срезаемого слоя материала. Наличие переходного режущего лезвия также уменьшает шероховатость обработанной поверхности заготовки.

5. Координатные плоскости для определения углов резца

Для выполнения работы резания рабочей части режущего инструмента придают форму клина. Для этого инструмент затачивают по передней и задней поверхностям. Для определения углов, под которыми располагаются поверхности рабочей части инструмента относительно друг друга, вводят координатные плоскости. Рассмотрим координатные плоскости применительно к токарной обработке.

Рис. 6. Координатные плоскости для определения углов резца.

Основная плоскость (ОП) – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач. У токарных резцов за основную плоскость принимают плоскость, проходящую через основание стержня (рис. 6, а).

Плоскость резания (ПР.) проходит через главное режущее лезвие резца, касательно к поверхности резания заготовки.

Главная секущая плоскость (N-N) – плоскость, перпендикулярная к проекции главного режущего лезвия на основную плоскость (рис. 6, б).

Вспомогательная секущая плоскость (N₁-N₁) – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательного режущего лезвия на основную плоскость. На рис. 6, б показаны следы плоскостей N-N и N₁-N₁.

6. Углы токарного резца

Углы резца определяют положение элементов рабочей части в пространство относительно координатных плоскостей и относительно друг друга. Эти углы называют углами резца в статике. Знание углов инструмента необходимо для его изготовления в металле. Кроме того, углы инструмента оказывают существенное влияние на процесс резания и качество обработки. У токарного резца различают главные и вспомогательные углы, которые рассматривают исходя из предложения, что ось стержня резца перпендикулярна к линии центров токарного станка; вершина резца находится на линии центров станка; совершается лишь главное движение резания. Углы токарного прямого проходного резца показаны на рис. 7.

Рис. 7. Углы резца в статике.

Главный передний угол измеряют в главной секущей плоскости между следами передней поверхности и плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. В дальнейшем угол будем называть передним углом.

Передний угол оказывает большое влияние на процесс резания материала. С увеличением угла уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижается сила резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия схода стружки, и повышается качество обработанной поверхности заготовки. Однако чрезмерное увеличение угла приводит к ослаблению главного режущего лезвия, снижению его прочности, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий теплоотвода от режущего лезвия.

При обработке хрупких и твердых материалов для повышения прочности и увеличения времени работы инструмента (стойкости) следует назначать меньшие углы; при обработке мягких и вязких материалов передний угол имеет большие значения.

Главный задний угол измеряют в главной секущей плоскости между следами плоскости резания и главной задней поверхности. Наличие угла уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, вследствие чего уменьшается износ инструмент по главной задней поверхности. Увеличение угла приводит к снижению прочности режущего лезвия. Угол назначают исходя из величины упругого деформирования обрабатываемого материала.

Углы и зависят не только от заточки, но и от установки резца относительно центра заготовки. Резец должен устанавливаться по центру заготовки (рис. 8, б). При установке резца выше центра, плоскость резания, как касательная к поверхности резания, изменяет свое положение, т.е. поворачивается на угол (рис. 8, а): . При наружной обработке поворот плоскости резания приводит к тому, что фактический задний угол уменьшается на угол , а передний угол наоборот, увеличивается на угол (рис. 8, а).

Рис. 8. Изменение углов и при установке резца не по центру заготовки.

Если резец поставить ниже центра, то задний угол увеличивается, а передний уменьшается на (рис. 8, в).

При внутренней обработке (расточке) углы и также изменяются в зависимости от установки.

Практически допускается установка резца выше центра на величину мм, так как сила резания несколько отжимает резец вниз и вершина резца становится на уровень центра заготовки.

В процессе резания углы и также изменяются. Это объясняется тем, что изменяется положение плоскости резания в пространстве из-за наличия двух движений: вращения заготовки и поступательного движения резца. В этом случае фактической поверхностью резания, к которой касательная плоскость резания, является винтовая поверхность. Положение плоскости резания в пространстве определяется соотношением скоростей этих двух движений. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы резцом, углы и будут изменяться существенно, что необходимо учитывать при изготовлении резцов.

Углы и в процессе резания могут быть переменными (например, при обработке сложных поверхностей деталей типа кулачков, лопаток турбин и т.п.).

Углы при обработке таких деталей изменяются вследствие сложного относительного движения заготовки и резца, в результате чего изменяется положение плоскости резания в пространстве при обработке различных участков поверхности заготовки.

Вспомогательный угол измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следами вспомогательной задней поверхности и плоскости, проходящей через вспомогательное режущее лезвие перпендикулярно основной плоскости. Наличие у инструмента угла уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.

Главный угол в плане - угол между проекцией главного режущего лезвия на основную плоскость и направлением подачи.

Угол влияет на шероховатость обработанной поверхности заготовки: с уменьшением шероховатость обработанной поверхности уменьшается. Одновременно уменьшается толщина и увеличивается ширина срезаемого слоя материала. Это приводит к тому, что увеличивается активная длина главного режущего лезвия. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины режущего лезвия, уменьшаются, что снижает износ инструмента. С уменьшением угла резко возрастает составляющая силы резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки, что вызывает повышенную ее деформацию. С уменьшением угла возможно возникновение вибраций в процессе резания, что снижает качество обработанной поверхности.