korotkih (Коротких М. Т. - Технология конструкционных материалов и материаловедение - учебное пособие.), страница 14

Какие факторы определяют величину припуска , подлежащую удалениюпри токарной обработке?6. Почему режущий инструмент выполняют составным – изинструментального материала и конструкционной стали?8. Почему все инструменты не изготавливают из сверхтвердых материалов:алмаза и композита?8. Какой инструментальный материал применяется для изготовлениядереворежущего инструмента и почему?9. Какие поверхности по форме можно получить токарным методом?10. Возможно ли токарным способом получить плоскую поверхность?7.3.2 Фрезерная обработкаКинематической особенностьюфрезерованияявляетсявращениеинструмента и поступательное или сложное движение заготовки (рис.7.5).При фрезеровании происходит прерывистое нагружение лезвий инструмента,что приводит к значительным динамическим усилиям и является причинойвозникновения вибраций.

Поэтому при фрезеровании сечение среза однимлезвием инструментасущественно меньше, чем при точении. Прифрезеровании в большей степени, чем при точении, геометрия обработаннойповерхности зависит от формы инструмента. Типаж фрез очень широк, акинематика процесса позволяет получать сколь угодно сложные поверхности(рис.7.6).Рис.7.5Время обработки поверхности при фрезеровании:LLL * ¶ * DфрТ = ---- = ---------- = ------------------ , минSмSz n Z1000 * V * Sz * Zгде L- длина прохода фрезы, Dфр - диаметр фрезы, Z - число зубьев фрезы, V скорость резания, Sz - подача на зуб.Производительность обработки могла бы быть сколь угодно высокой, еслибы величина управляющих параметров не была ограничена физическимифакторами.Так же, как и при точении, скорость резания ограниченатеплостойкостью инструментального материала, и при превышенииопределённого предела быстрый износ инструмента делает процессэкономически невыгодным.Выбор глубины резания и подачи на зуб должен быть увязан спрочностью режущего инструмента.

При выборе величины подачи назуб следует также учитывать требования к шероховатостиобработанной поверхности.Технологические возможности фрезерования1. Обрабатываемый материал. Обычно это незакаленные стали, цветныеметаллы, сплавы с твердостью менее HRC40. Появлениесовременныхсверхтвердых материалов позволяет, в ряде случаев, обрабатывать плоскиеповерхности закаленных сталей, но процесс не нашел широкого применения изза узких технологических возможностей(только открытые плоские поверхности) и недостаточной точностью обычныхфрезерных станков.2.Форма и размеры получаемой поверхности может быть чрезвычайносложной. Например, при обработке на копировально-фрезерных станкахлопаток турбин, гребных винтов судов и т.д. Фрезерные станки могут бытьчрезвычайно малых размеров (гравировально-фрезерные) и гигантскихразмеров, для обработки деталей с размерами более 20м(продольно-фрезерные и специальные станки).3.

Экономическая точность обработки при фрезеровании 9-14 квалитеты.Шероховатость Rz=80 – Rz=10. В ряде случаев точность может достигать 7квалитета, при шероховатости Rz=5.Рис.7.6 ,Различные схемы обработки поверхностей фрезерованием:а,б- плоскости цилиндрической и торцевой фрезой, в,г- пазаконцевой и дисковой фрезой, д – профильной поверхности фасоннойфрезой, е – поверхности двойной кривизны концевой фрезой приперемещении ее по сложной траектории, ж- фрезерование вращающейсязаготовки (ротационное фрезерование)Вопросы для самопроверки:1.Выбор каких управляющих параметров определяет производительностьобработки конкретной поверхности?2.

Почему максимально допустимое сечение срезаемого слоя одним лезвиеминструмента при фрезеровании меньше, чем при точении?3.Какие виды поверхностей невозможно обработать фрезерованием?4.Какова достигаемая фрезерованием точность и шероховатостьобработанных поверхностей?5. В каких единицах измеряются: частота вращения фрезы, подача на зуб,глубина фрезерования, ширина фрезерования?7.3.3 Обработка отверстий резаниемОбработка отверстий настолько распространенная операция, что для еевыполнения, наряду с токарными, применяются специальные станки:вертикальноирадиально-сверлильные,горизонтально-расточные,координатно-расточные, алмазно-расточные и т.д.Наиболее сложной при обработке отверстий является операция сверлениясплошного материала.

В данном случае на инструмент действуют большиесилы резания, но конструкция его должна обеспечить отвод большогоколичества стружки. Для этого на инструменте выполняют глубокие канавки,что уменьшает его жесткость и прочность (рис.7.7). В настоящее время длясверления отверстий в сплошном материале применяют спиральные сверла (с19-го века). Однако при обработке глубоких отверстий, при глубине более 10диаметров, спиральные сверла не могут обеспечить выход стружки, поэтомуприходится применять специальные сверла (ружейные, пушечные), в которыхвыход стружки обеспечивается подачей жидкости под большим давлением.Из-за высоких нагрузок на режущие кромки,низкойжесткостиинструмента, царапания стенок отверстия отводимой стружкой, сверлениеспиральным сверлом может обеспечить только 12-14 квалитеты точности, пришероховатости Rz=40-80мкм.Рис.7.7Существенноеповышениеточностиможнополучить,проводяокончательную обработку дополнительным рассверливанием (рис.7.7).

Приэтом можно выбрать глубину резания "t" достаточно малой, чтобы обеспечитьсущественно меньшие силы резания и обьем стружки, не повреждающийстенки обработанного отверстия.При рассверливании точность может быть повышена до 10-12 квалитетов.При обработке более точных отверстий, после сверления, применяютоперации зенкерования и развертывания.Рис.7.8За счет увеличения количества режущих кромок инструмента присущественном снижении глубины резания (нагрузок) удаетсяповысить точность отверстий - при зенкеровании до 9-10квалитетовточности (Ra =2,5 - 5), а при развертывании до 6-8 квалитетов(Rа =0,63-1,25).7.3.4 Способы обработки резаниемКроме указанных, применяются и ряд более редких схем обработки металловрезанием: строгание, долбление, протягивание, шевингование и т.д.Рис.7.9Контрольные вопросы:1.Почему при сверлении трудно обеспечить низкуюшероховатостьобработанной поверхности?2.Почему спиральным сверлом невозможно обрабатывать "глубокие"отверстия?3.

Какими методами обработки резанием, кроме фрезерования, можнополучить плоскую поверхность?4.С какой целью производится развертывание отверстий?5.На каких металлорежущих станках невозможно обрабатывать отверстия?Образец карты тестового контроля:1. Какие поверхности по форме возможно получить токарным методом:а). плоские и цилиндрические;б). поверхности вращения и винтовые поверхности;в). любые поверхности2.

Какой метод обработки отверстий позволяет получать более точныеповерхности:а). сверление;б). развертывание;в). зенкерование;3. Почему обработка более точной поверхности резанием дороже:а). из-за необходимости снижения скорости резания;б). из-за применения более дорогого станка и инструмента;в). из-за обработки поверхности за несколько проходов;4. Почему получение резанием поверхности с малой шероховатостью дороже,чем с большой:а).

из-за необходимости уменьшения подачи;б). из-за применения более дорогого станка и инструмента;в). из-за обработки поверхности за несколько проходов;5. Какими фрезами обрабатывают сложные по форме поверхности:а). фасонными и концевыми;б). цилиндрическими и концевыми;в). фасонными и грибковыми;8. Абразивная обработкаОсуществляется воздействием на заготовку множеством неориентированныхлезвий.При этом, в зависимости от ориентации зерна и его остроты можетпроисходить резание, царапание илитрение зерна и обрабатываемогоматериала (рис.8.1) :Рис.8.1Характер протекающего явления при воздействииодноголезвия(абразивного зерна ) зависит от переднего угла и радиуса округления лезвия(R).

При воздействии множеством абразивных зерен съем материала будетопределяться процессами микрорезания, осуществляемыми благоприятноориентированными зернами.В качестве абразивного материала применяют мелкие (до 2мм) кристаллысверхтвердых веществ. Наиболее широко используются: электрокорунд(Al2O3), карбид кремния (SiC), карбид бора (B4C), искусственные алмазы,кубический нитрид бора (эльбор,BN).Из кристаллов абразивного материала с помощью связки получаютшлифовальный инструмент требуемой формы (круги, бруски и т.д.) (рис.8.2).Для объединения кристаллов в прочныйинструментприменяютсякерамические, металлические, органические связки, имеющие своиконкретные преимущества в определенных условиях применения.Так, керамические связки обеспечивают высокую прочность инструмента,но хрупки и не выдерживают ударных и вибрационных нагрузок.

Органическиесвязки могут быть прочными и элластичными, ноне обладают достаточной термостойкостью (менее 200°С), поэтомуразрушаются при нагреве инструмента.Важнейшей характеристикой связки является прочность удержания еюзерен абразивного материала. Эта характеристика, называемая твердостьюкруга, во многом определяет его работоспособность в конкретных условияхобработки.

Дело в том, что работаюттолько зерна, находящиеся наповерхности круга, и при любых условиях они в конце концов затупляются.При этом они перестают резать, а только нагревают поверхность заготовки.Поэтому прочность связки должна быть выбрана так, чтобы при затуплениизерна и возрастании действующих на него нагрузок оно отделилось (вылетело)от инструмента. По мере удаления затупленных зубьев обнажаются зерна,находившиеся в глубине и обладающие острыми кромками.Такой процесс называется самозатачиванием абразивного инструмента и егонормальное протекание определяется правильным выбором характеристикисвязки (твердости круга).Рис.8.2Различные формы инструмента и кинематика его движения относительнозаготовки позволяют получать различные формы поверхностей (рис.8.3…8.6).Рис.8.3Рис.8.4Рис.8.5Рис.8.6 А – схема профильного шлифования, Б – плоское шлифование торцемкруга, В – ленточное шлифование, Г – шлифование резьбы, Д – внутреннеепланетарное шлифованиеДля реализации различных схем шлифования существует широкий типажшлифовальных станков, определяемых обычно по видуполучаемыхповерхностей(плоскошлифовальные,круглошлифовальные,внутришлифовальные, зубошлифовальные, заточные и др.