korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 13

Снеизвестных временпо настоящее время/Для инструментов,работающих прималых скоростяхрезания: протяжек,разверток, метчиков,деревообрабатывающего инструмента.Применяется с 19 векапо настоящее время.Инструмент сложнойформы: фрезы, сверла,фасонные резцы и т.д.С конца 19 века понастоящее времяМеталлокерамиче- 800…1000ские твердыесплавы. ПолученыМетодомпорошковойметаллургии исостоят изкарбидоввольфрама,карбидов титана,карбидов тантала.Связка - обычнокобальт.<100Минералокерамика (ЦМ332,ВОК60 и др).Состав:Al2O3 +карбиды и оксидыдр.металлов.1100…1200<300Поликристаллическиеискусственныеалмазы800<6001500<600Поликристаллыкубичческогонитрида бораЭЛЬБОР,КОМПОЗИТОсновная массарежущегоинструмента.Применяются с 20-хгодов 20 века понастоящее времяРезцы для чистовоготочения приотсутствии ударныхнагрузок. Данныематериалы весьматвердые, но чрезвычайно хрупкие.Применяются с 50-хгодов 20 века по н.в.Резцы для обработкицветных сплавов,особо твердыхматериалов.Применяются с 60-хгодов 20 века по н.в.Резцы и резцовыевставки фрез дляобработки сталей, втом числе закаленных.Применяются с 70-хгодов 20 века.Инструментальные материалы достаточно дороги, поэтомуинструмент изготавливают обычно составным, выполняя изинструментального материала только режущую часть, котораясоединяется с остальной частью ( корпусом,державкой...) с помощьюсварки, пайки или механического крепления (рис.7.3).Рис.7.37.2 Оборудование для обработки резаниемОборудование для обработки резанием - металлорежущие станки, взависимости от кинематики движения инструмента и заготовкиподразделяется на 10 групп, среди которых основными являются:- токарные;- сверлильные и расточные;- фрезерные;- шлифовальные и заточные;- строгальные, долбежные и протяжные;- зубообрабатывающие;Основное требование к станку - точность реализации заданной кинематикидвижений.

Так как в процессе резания на инструмент и заготовку действуютзначительные усилия, то станок должен обладать существенной жесткостью,иначеточностьполучаемойповерхности будет ухудшаться. Станкивыполняются поэтому достаточно массивной конструкции , а их подвижныеэлементы выполняются с высочайшей точностью. Легко представить, что если ,например,направляющаяповерхностьстанка,обеспечивающаяпрямолинейность движения резца, не достаточно прямая, то и все детали,получаемые на этом станке, будут иметь соответствующий дефект.В процессе движения режущего клина в материале заготовкимогут возникать автоматически поддерживающиеся колебания,нарушающие нормальный ход процесса и приводящие к ухудшениюточности и шероховатости поверхности, а, в ряде случаев, и кразрушению инструмента.

Поэтому важнейшей характеристикойметаллорежущего станка является виброустойчивость .Металлорежущий станок должен также обеспечивать выбор управляющихпараметров процесса во всем возможном диапазоне их изменения.7.3 Основные процессы обработки материалов резанием7.3.1 Токарная обработкаИзвестна многие столетия, но образ токарного станка, в основномсоответствующего сегодняшнему облику, появился в 18 веке.

Токарные станки- самый распространенный тип металлорежущего оборудования, что связано спростотой их кинематики, заимствованной в древности , по-видимому, отгончарного круга.Основным признаком этой схемы обработки является вращение заготовкипри поступательном движении инструмента (рис.7.4).Управляющими параметрами процесса являются:- скорость резания - скорость перемещения режущего клина относительноматериала заготовки. Она практически равна окружной скорости заготовки вточке контакта ее с вершиной резца.

Тогда , при выбранной скорости,требуемая частота вращения заготовки может быть определена:n = 1000 V / π D об/мин- подача (S) - перемещение инструмента за один оборот заготовки,обеспечивающее непрерывное врезание режущего клина . Измеряется приточении в мм/об.- глубина резания (t) - расстояние между обрабатываемой и обработаннойповерхностями , измеренное по направлению к нормали к обработаннойповерхности.Технологические возможности токарной обработки1. Материал обрабатываемого изделия. Возможна обработка практическивсех известных материалов.

В настоящее время, с появлением резцов изалмаза и эльбора ограничений по твердости обрабатываемого материала несуществует.Однако, в обычных производственных условиях, в настоящее время,токарным методом обрабатываются заготовки из незакаленных сталей, цветныхметаллов, дерева.Хотя при токарной обработке происходит некоторое изменение свойствматериала поверхностных слоев заготовки за счет наклепа, обычно такимизменением свойств можно пренебречь.Рис.7.42. Форма и размеры. Особенности кинематики процесса позволяютполучать только поверхности вращения , спиральные и винтовые поверхности.Хотя это кажется довольно сильным ограничением, надо отметить, что такиеповерхности составляют основную часть формообразующих поверхностейдеталей машин.Размеры обрабатываемых токарным методом изделий могут быть от 0,05мм(станки для часовой промышленности) до 20 метров (токарно-карусельныестанки для изготовления деталей энергетического машиностроения).3.

Точность при обработке на станках нормального класса точности, вэкономически оптимальных условиях - 7-14 квалитет. В настоящее времясозданы уникальные токарные станки, обеспечивающие точность обработкименее 0,05мкм (1…2 квалитеты), которые применяются для изготовленияэлементовинформационныхнакопителейвычислительной техники,изготовления прессформ лазерных носителей информации.4. Шероховатость поверхности во многом определяется выбраннойподачей и геометрическими параметрами вершины резца.Она также существенно зависит от колебаний инструмента относительнозаготовки в процессе обработки. При обработке на станках нормальнойточности шероховатость обработанных поверхностей обычно находится впределах Rz 80- Rz5.

На специальных станках, при применении алмазногоинструмента может быть получена шероховатость поверхности до Ra-0,05мкм.Выбор управляющих параметров процесса токарной обработкиПовысить производительность процесса можно за счет увеличения любогоиз управляющих параметров, однаковозможноститакого увеличениясущественно ограничены.1. Выбор глубины резания (t)ммОбычно глубина резания определяется припуском наобработку,т.е. величиной слоя подлежащего удалению (h).

Величинаэтого слоя зависит от метода получения заготовки (от точностиэтого предшествующего метода). Сила, действующая на инструмент,почти прямо пропорциональна глубине резания, поэтому приопределенной глубине резания прочность инструмента можетоказаться недостаточной и он сломается. Это обуславливаетнеобходимость многопроходной обработки при наличии значительныхприпусков. Таким образом, применение более точного методаполучения заготовки (уменьшение припусков), может позволитьсущественно повысить производительность последующей обработкирезанием.2. При выборе подачи также действует силовое ограничение.Установлено, что сила резания существенно зависит от подачи,поэтому при определенных, больших подачах инструмент можетразрушиться.

Кроме того, величина подачи определяет шероховатостьполучаемой поверхности, поэтому ее величина, в случае чистовойобработки, должна выбираться с учетом требуемой шероховатости.3. Скорость резания. Скорость резания практически не влияетна силу резания, поэтому инструмент не сломался бы при любом увеличениискорости. Однако при повышении скорости резания существенно повышаетсятемпература инструмента, которая может достичь предела его термостойкости.В этих условиях инструмент будет чрезвычайно быстро изнашиваться ивыигрыш от повышения производительности будет сведен к нулюэкономическими потерями,связанными с затратами на покупку ивосстановление инструмента.Установлены экспериментальные зависимости периода нормальной работыинструмента (периода стойкости) и скорости резания. На основе этихзакономерностей ,приводимых в специальной литературе, и определяетсяоптимальная скорость резания.4.

Проводится проверка соответствия мощности потребной на резаниеNрез = Pz * Vи эффективной мощности станка Nрез < NэфВопросы для самопроверки:1. Назовите управляющие параметры процесса резания.2. Какой из управляющих параметров практически не влияет на величинусилы резания?3. Почему нельзя производить обработку на максимальных скоростяхрезания?4. Какие факторы ограничивают величину подачи при точении?5.