Зеленцова Н.Ф. - Основы процесса резания и режущий инструмент (Курс лекций), страница 3

При грубой обработке глубина поврежденногослоя может быть 0.01…0.1 мкм, а при тонкой абразивной — его можно свести к нулю.Основные понятия о резании.Пусть с заготовки нужно удалить припуск толщиной a, для чего нужно устранитьфизические связи по плоскости 1-2-3-4 (смотри рисунок 3-4).

Если дляформообразования детали используется метод резания, то в качестве режущегоинструмента применяется резец. Резец: перемещаясь равномерно в направлении Dr соскоростью V, срезает припуск в виде стружки размером B ⋅ L ⋅ a и при этом совершаетсяработа равная произведению A = Pz ⋅ L , где L — путь резания; Pz — сила резания.Рисунок 3-4Рисунок 3-512Эта работа может быть совершена только в том случае, если со стороны резца изаготовки будет приложена необходимая сила резания Pz. Этой же величине работыбудет равно количество энергии затраченное на снятие данного припуска.

В случае есливеличина припуска будет очень большой, то его разделяют на несколько проходоврежущего инструмента.Основа любого режущего инструмента — режущий клин AOB с углом заостренияβ (смотри рисунок 3-5). Клин имеет переднюю поверхность OA, контактирующуюнепосредственно со стружкой, и заднюю поверхность, обращенную к заготовке.Пересечение передней и задней поверхностей режущего инструмента образует главнуюрежущую кромку.ЛЕКЦИЯ № 4Поверхности на обрабатываемых заготовках.Рисунок 4-1Рисунок 4-2На заготовке выделяют следующие поверхности:♦ 1 — обрабатываемая поверхность (смотри рисунок 4-1 и рисунок 4-2);♦ 2 — обработанная поверхность;♦ 3 — поверхность резания (существует временно, во время резания, междуповерхностями 1 и 2).Режимы резания.Режимы резания — совокупность понятий, глубины резания, скорости резания иподачи.

Как правило, им соответствуют значения стойкости режущего инструмента,которые непосредственно связаны с параметрами режима резания.Глубина резания — глубина внедрения режущего лезвия в материал заготовкиt [мм]. В большинстве случаев, она определяется как кратчайшее расстояние междуобработанной и обрабатываемой поверхностями.13Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуРазличают главное движение резания Dr, которое производится с наибольшейскоростью, и вспомогательное движение подачи DS, которое необходимо дляраспространения движения резания по всей обрабатываемой поверхности (смотририсунок 4-3, рисунок 4-4).Рисунок 4-3Рисунок 4-4Рисунок 4-5Рисунок 4-6Скоростью резания называют главное движение резания, так как оно определяетнаправление и скорость деформации в обрабатываемом материале.Скорость резания может сообщаться как заготовке, так и режущему инструменту.Измеряется: м ♦ Vпри лезвийной обработке; мин  м ♦ Vпри абразивной обработке. сек Если главное движение резания — вращательное, то скорость резания равналинейной скорости относительного движения заготовки и режущего инструментаπ ⋅D⋅n  м (смотри рисунок 4-5).V =1000  мин При абразивной обработке — V =π ⋅D⋅n  м , где D — диаметр; n — число1000 ⋅ 60  сек оборотов (смотри рисунок 4-6).Подача (t) — расстояние, пройденное режущей кромкой инструмента внаправлении вспомогательного движения DS за время цикла главного движения резания.Иногда используется понятие скорости подачи.

Подача, как и скорость резания, можетсообщаться как заготовке, так и режущему инструменту.Различают: мм ♦ подачу на оборот S o ; об  мм ♦ минутную подачу S M ; мин  мм ♦ подачу на зуб S Z  — для протяжек и других многозубых агрегатов; зуб 14 мм ♦ подачу на двойной ход S  и другие виды. дв. ход Стойкость — время жизненного цикла инструмента. Измеряется в минутах, исильно зависит от подачи S, скорости резания V и глубины резания t.Конструктивные элементы резца.Каждый режущий инструмент имеет переднюю и одну или несколько заднихповерхностей. Передняя поверхность обращена по ходу относительного рабочегодвижения в сторону срезаемого слоя на обрабатываемой заготовке. По ней всегдасходит стружка. Задняя поверхность обращена в сторону поверхности резания(обработанной поверхности).Рисунок 4-7Рисунок 4-8Обозначения на рисунке 4-7:♦ 1 — главная задняя поверхность.♦ 2 — вспомогательная задняя поверхность.♦ 3 — передняя поверхность.♦ 4 — главное режущее лезвие.♦ 5 — вспомогательное режущее лезвие.♦ 6 — вершина резца.Передняя и задняя поверхности ограничивают материальное тело каждогоэлемента рабочей части режущего инструмента (смотри рисунок 4-9).

Положениепередней и задней поверхностей режущих кромок координировано относительнокорпусарежущегоинструментасистемойугловыхразмеровназываемыхгеометрическими параметрами режущего инструмента.Плоскость, на которой лежит резец, называется основной плоскостью PO. ЧерезL1 обозначим рабочую или режущую часть инструмента, а через L2 — державку илиприсоединительную часть (смотри рисунок 4-8).15Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуРисунок 4-9Главная режущая кромка любого режущего инструмента — линия пересеченияпередней и задней поверхностей инструмента.Aγ — главная передняя поверхность;Aα — главная задняя поверхность.Aα1 — вспомогательная задняя поверхность.1 — главная режущая кромка, она выполняет основную работу по снятиюприпусков; 2 — вспомогательная режущая кромка; 3 — вершина резца.

L - длина резца;H - высота резца; B — ширина державки резца; H × B — сечение державки резца.Геометрические параметры режущей части резца.Будем рассматривать их в статической инструментальной системе координат(смотри рисунок 4-10). Ось X направим по статической подаче резца, ось Y — по осидержавки резца, ось Z — перпендикулярно основной плоскости резца. Плоскость XYпараллельна PO, начало системы координат совпадает с вершиной резца.Главная секущая плоскость (A-A) проходит в проекции главной режущейкромки на основную плоскость PO, перпендикулярно этой плоскости.Вспомогательная секущая плоскость (B-B) проходит перпендикулярно проекциивспомогательной режущей кромки на основную плоскость PO, перпендикулярно этойплоскости.Главный угол в плане (угол φ) — определяется в основной плоскости PO междунаправлением подачи DS и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость.Вспомогательный угол в плане (угол φ1) — определяется в основной плоскостиPO между направлением, обратным направлению подачи DS, и проекциейвспомогательной режущей кромки на основную плоскость.Главный передний угол (угол γ) — определяется в главной секущей плоскости,между линией пересечения ее с передней поверхностью режущего инструмента иплоскостью, параллельной основной.16Рисунок 4-10Главный задний угол (угол α) — определяется в главной секущей плоскости,между линией пересечения ее с задней поверхностью режущего инструмента иплоскостью резания - плоскостью в которой лежит вектор скорости резания.Вспомогательный задний угол (угол α1) — определяется во вспомогательнойсекущей плоскости, между линией ее пересечения со вспомогательной заднейповерхностьюрежущегоинструментаиплоскостьюпроходящейчерезвспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной плоскости.Угол наклона главной режущей кромки (угол λ) — определяется в плоскостирезания, между главной режущей кромкой и плоскостью параллельной основнойплоскости PO.

Если вершина резца является самой низкой точкой режущей кромки, то λимеет положительное значение. Если вершина резца является самой высокой точкойрежущей кромки, то λ имеет отрицательное значение, и λ=0 когда главная режущаякромка параллельна основной плоскости.ЛЕКЦИЯ № 5Если поверхности резца криволинейные, то углы измеряются междусоответствующими касательными к рассматриваемым поверхностям в точке режущеголезвия.17Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуРисунок 5-1Рисунок 5-2На режущем лезвии всегда предусматривают радиус скругления режущей кромки ρдля снижения механических и силовых нагрузок на вершине резца.Параметры срезаемого слоя.Площадь срезаемого слоя F = a ⋅ b = t ⋅ s (смотри рисунок 5-2 и рисунок 5-4).Величина a — толщина срезаемого слоя, кратчайшее расстояние между двумяпоследними положениями режущей кромки, b — ширина, то есть длина сторонысечения срезаемого слоя образованного главной режущей кромкой инструмента.Реально сечение срезаемого слоя меньше номинального на величину остаточноготреугольника, имеющего высоту h (смотри рисунок 5-3 и рисунок 5-4).

Чем больше h,тем выше шероховатость обработанной поверхности. Чем меньше углы φ и φ1, темменьше подача, тем меньше высота остаточного треугольника, тем ниже шероховатостьобработанной поверхности.Рисунок 5-3На рисунке 5-5 показано влияние радиуса скругления резца на шероховатостьобработанной поверхности.Рисунок 5-4Рисунок 5-5На высоту остаточного сечения существенное влияние оказывает и радиусскругления режущей кромки.tan ϕ ⋅ tan ϕ 1tt,, при a < b, S ≤, k =S⋅2sin ϕtan ϕ + tan ϕ 1sin ϕтолщина срезаемого слоя, b — ширина срезаемого слоя.a = S ⋅ sin ϕ , b =18гдеa—Назначение конструктивных параметров резцов.Углы α и γ определяют основные физические процессы, происходящие в зонерезания. Передний угол γ оказывает решающее влияние на степень деформациисрезаемого припуска.

Задний угол α влияет на процесс трения в зоне обработки, а ихсовместное значение определяет величину угла заострения β, который определяетпрочность режущего клина.Углы φ и φ1 определяют параметры срезаемого слоя. Угол φ влияет нараспределение нагрузки на главном режущем лезвии. А угол φ1 влияет на трение обобрабатываемую поверхность.Рисунок 5-6Рисунок 5-7Угол λ оказывает влияние на направление сбега стружки. При λ>0 стружка сходитв противоположном движению подачи направлении. При λ<0 стружка сходит внаправлении движения подачи. А при λ=0 стружка сходит в перпендикулярномдвижению подачи направлении (смотри рисунок 5-6 и рисунок 5-7).Зависимость угловых параметров резца от установки настанке.Все угловые параметры резца указанные на чертеже сохраняют своё значение в техслучаях, когда:♦ Вершина резца установлена на высоте оси вращения заготовки;♦ Когда геометрическая ось резца перпендикулярна оси вращения заготовки;♦ Вектор скорости подачи направлен вдоль оси вращения заготовки.Любые, случайные или преднамеренные, отклонения в установке режущегоинструмента приводят к изменению реальных угловых параметров, это равнозначнозамене данного резца на резец с иной геометрией режущей части.Рисунок 5-8При повороте резца по часовой стрелке на угол ∆φ (смотри рисунок 5-8), угол φувеличитьсянавеличинууглаповорота.уменьшиться,ауголφ119Лекции по основам процесса резания и режущему инструментуtСрезаемый слой сильноsin ϕ убудет меняться.

Длина активной режущей кромки увеличиться. При повороте противчасовой стрелки — все наоборот.ϕ у = ϕ − ∆ϕ , ϕ 1 у = ϕ 1 + ∆ϕ , Тогда a = S ⋅ sin ϕ у и b =hrhrτ = arcsin ; γ уст = γ + τ = γ + arcsin .Смещение резца выше (ниже) оси заготовки может привести к тому, что α можетпринять нулевые или отрицательные значения, что приведет к сильному трению позадней поверхности и прекращению процесса резания.Кинематические углы резца.Кинематика резания рассматривает движения, которые действуют в процессерезания во время рабочего цикла, с момента, когда лезвие вступает в контакт сметаллом заготовки, и до момента, когда контакт лезвия с заготовкой прекращается.Определение системы кинематических параметров режущей части инструментавводиться (формулируется) на основе следующих понятий:♦ Вводиться вектор скорости подачи VS♦ Вводиться вектор скорости резания Vr♦ В плоскости перпендикулярной указанным векторам будет рассматриватьсяв координатах XYZ заготовка и лезвие резца.Например: кинематический передний угол γк измеряется между плоскостьюперпендикулярной скорости резания и передней поверхностью инструмента внаправлении схода стружки.