Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 25
Текст из файла (страница 25)
рис. 6) – размер срезаемого слоя, определяемый в направлении радиуса заготовки как полуразностьдиаметра заготовки D и диаметра обработанной поверхности d(t = (D-d) /2). Сечение срезаемого слоя может быть определенопо формуле:f = t⋅S = a⋅b,где а – толщина срезаемого слоя в направлении, нормальном к режущей кромке; b – ширина срезаемого слоя (определяется шириной поверхности резания).Параметры t, S являются технологическими и характеризуют выбранный режим резания, параметры а, b являются физическими и характеризуют параметры стружки.Поскольку процесс резания осуществляется по винтовойлинии, то на обработанной поверхности образуются следы(«гребешки») в виде винтовых канавок, размеры которых зависят от величины продольной подачи и радиуса округления вершины резца.
Естественно, чем больше радиус округления именьше величина подачи, тем меньше шероховатость поверхности.При увеличении V, S и t увеличивается объем материала,снимаемый в единицу времени, т.е. увеличивается производи161тельность. Но наступает момент, когда дальнейшее повышениеуровня режима резания приводит к быстрому износу инструментов, узлов станка и оборудования.
Основным факторомздесь является расход режущего инструмента за счет абразивного воздействия, выкрашивания и осыпания. Износ инструмента происходит по определенным закономерностям. Вначалеприрабатывается и несколько округляется режущая кромка.Постепенно величина износа достигает определенного значения, допустимого без ухудшения чистоты и точности обработки. Дальнейшая работа приводит к резкому возрастанию износапо задней и передней поверхностям режущего клина и его разрушению. Время работы резца до допустимой величины износа, определяемой критерием затупления, называется периодомстойкости Т и выражается в минутах (секундах), в единицахдлины пути режущей кромки или по величине срезаемой площади.
Для определения оптимального износа пользуются различными критериями, однако на практике в основном применяют органо-лептический контроль (по внешнему осмотру режущей кромки, по характерному звуку при резании, по температуре режущего инструмента и т.п.), эффективность которогозависит от профессиональной подготовки и производственногоопыта специалиста.Характеристики режимов резания (Т, V, S, t и др.) определяются обрабатываемостью материала, под которой понимаетсякомплекс характеристик, определяющих способность материалов ограничивать производительность и качество обработки,например, величины износа и стойкости режущих инструментов, оптимальные значения геометрических параметров режущей части инструментов и режимов резания, физико-химические свойства обрабатываемого и инструментального материалов и др.Выбор режимов резания определяется по справочникам, составленным на основе практического опыта и математическихмоделей, в которых указывается (в зависимости от обрабатываемого материала): материал режущего инструмента, углы егозаточки, характеристики режимов резания, потребность в применении охлаждающей или смазывающей жидкостей и т.п.1627.3.
Образование обработанной поверхности и стружкиПроцесс резания можно рассматривать как процесс местного сжатия металла резцом с последующим образованием стружки. Слой материала, подлежащий срезанию, находится в сложнонапряженном состоянии; упругим и пластическим деформациям подвергаются также близлежащие слои материала впереди резца и под резцом. В процессе резания различных материалов могут образовываться следующие основные виды стружек:сливные (непрерывные), скалывания (элементообразные) инадлома. Сливные стружки образуются при резании вязких имягких материалов (мягких сталей, латуни, древесных материалов, большинства пластмасс и др.) и являются наиболее распространенными.
Стружки надлома образуются при резаниихрупких материалов (серых чугунов, бронзы и др.) и состоят изотдельных, как бы вырванных элементов, почти не связанныхмежду собой. Обработанная поверхность при такой стружкеполучается шероховатой, неровной. Стружки скалывания занимают промежуточное положение между сливными стружками истружками надлома и образуются при обработке некоторыхсортов латуни, твердых сталей и других материалов с большими подачами и относительно малыми скоростями резания. Сизменением условий обработки стружка скалывания может перейти в сливную, и наоборот.
Образованию сливной стружкиспособствуют увеличение переднего угла режущего инструмента, уменьшение толщины среза, повышение скорости резания.Характер и степень деформации при образовании стружкиопределяют шероховатость обработанной поверхности, количество тепла, выделяющегося при резании, форму стружки, износрежущего инструмента и другие явления, происходящие прирезании материалов.В процессе резания пластическая деформация происходитне только в срезаемом слое, но и в поверхностном слое основной массы материала; пластическое деформирование вызываетизменение свойств материала. Например, при обработке метал163лов происходит повышение его твердости, снижаются относительное удлинение и ударная вязкость.
Глубина наклепа (упрочнения) уменьшается при увеличении скорости резания. Наибольшее упрочнение получает материал стружки, причем еготвердость может быть выше твердости обрабатываемого материала в 1,5-4 раза. При обработке материалов (особенно пластических) резанием происходит усадка стружки, которуюможно рассматривать как интегральное выражение степенипластических деформаций материала. Усадка стружки зависитот режимов резания, геометрических параметров инструмента ифизико-механических свойств обрабатываемого материала.В некоторых случаях на передней поверхности резца околорежущей кромки налипает обрабатываемый материал, образуятак называемый нарост.
Причинами образования нароста являются весьма высокие удельные нагрузки и наличие около режущей кромки небольшой зоны нулевых скоростей (застойнаязона в месте раздвоения материала). Твердость нароста в2-3 раза превосходит твердость обрабатываемого материала, врезультате чего сам нарост производит резание материала, являясь как бы продолжением резца.
Нарост изменяет форму передней поверхности резца, что приводит к изменению режимоврезания. Наростообразование не является стабильным явлением. Нарост, постепенно формируясь, достигает своего максимального значения и, разрушаясь, может быть вдавлен в обработанную поверхность. Нестабильность нароста по высоте ведет к образованию неровностей на обработанной поверхности.На размеры нароста оказывают влияние многие факторы: физико-механические свойства обрабатываемого материала, режимырезания, геометрические параметры инструмента, смазочноохлаждающая жидкость.
С увеличением пластичности обрабатываемого материала размеры нароста возрастают. При обработке материалов с низкой температурой плавления и при высоких скоростях резания и подачи появление нароста возможноза счет оплавления материала.При резании твердых материалов возникает хрупкое разрушение и трещина, которая распространяясь с большой скоро164стью, полностью отделяет элемент стружки от основного материала. Распространение трещин ниже линии среза приводит(даже при образовании сливных стружек) к появлению на обработанной поверхности деталей вырывов, выступов и зазубрин.В процессе резания при определенных условиях возникаютколебания (вибрации) технологической системы СПИД (станок– приспособление – инструмент – деталь).
Эти вибрации оказывают вредное воздействие на процесс резания: увеличивают износ инструмента, станка и шероховатость обработанной поверхности. Причинами вибрации могут быть: неуравновешенные части станка (шкивы, зубчатые колеса, валы); неуравновешенность вращающегося инструмента (резцовые головки, фрезы, шлифовальные и заточные круги); неуравновешенность обрабатываемой детали; вибрации близко расположенного оборудования; износы в подшипниковых узлах шпинделей станков;неравномерность подачи резца за счет люфтов и износов; изменение механических свойств материала в процессе обработки;появление и срыв наростов; неравномерный припуск на обработку; следы вибраций и гребешков от предыдущего прохода идр.Для уменьшения вибраций стремятся создать более жесткую технологическую систему СПИД.
Для этой цели уменьшают длину закрепляемой детали, вылет пиноли задней бабки,вылет резца, повышают жесткость вращающихся центров, строго контролируют установку резца по центру оси обрабатываемой детали вращения, применяют люнеты и специальные виброгасители.Таким образом, обработанная поверхность имеет сложнуюгеометрию, а поверхностный слой детали обладает особымифизико-химико-механическими свойствами, значительно отличающимися от свойств материала заготовки.Основными характеристиками состояния поверхностногослоя детали после обработки резанием являются:- шероховатость поверхности, представляет собой совокупность неровностей, образующих рельеф поверхности (наиболеераспространенными параметрами оценки являются: Rz – опре165деляемой по 10 точкам; Rа – среднеарифметическое отклонениепрофиля), шероховатость определяют как в продольном, так и впоперечном направлениях следам обработки;- микротвердость обработанной поверхности (параметрыоценки HRA, HRC и др.);- величина и знак остаточных напряжений (наиболее широко используется метод реперных точек).Остаточные напряжения образуются в основном в результате совместного действия неравномерного поля деформаций итемператур на состояние материала в поверхностном слое детали.
Возникающая в зоне деформации теплота может повыситьлокальную температуру поверхностного слоя. При температуре0,2…0,3 Тпл возникает «отдых» (полигонизация), а при температурах более 0,4 Тпл возможны рекристаллизация и снятие деформируемого упрочнения. Нагрев поверхностного слоя в процессе резания и его охлаждение после обработки (или в перерыве обработки) детали приводят к появлению как сжимающих, так и растягивающих напряжений в разных слоях поверхности.Увеличение скорости резания, применение смазочно-охлаждающих жидкостей, тщательная заточка инструмента, рациональный выбор режимов резания и геометрических параметров инструментов приводят к уменьшению остаточных напряжений в деталях.7.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
