книги / Процессы формообразования и инструменты

УДК 621.9.02 (075.8) А15

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор В.Я. Беленький (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);

канд. техн. наук И.В. Подборнов (АО «Новомет-Пермь»)

Абляз, Т.Р.

А15 Процессы формообразования и инструменты : учеб. пособие / Т.Р. Абляз, К.Р. Муратов, А.С. Кузнецов. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 96 с.

ISBN 978-5-398-01767-0

Рассматриваются основы процесса резания. Показаны закономерности влияния геометрии режущего инструмента на стабильность процесса резания и качество обработанной поверхности. Даны рекомендации по выбору металлорежущего инструмента с использованием каталогов производителей инструмента.

Применяемые в пособии термины и определения общих понятий, относящихся ко всем видам обработки резанием, а также буквенные обозначения величин кинематических элементов резания, координатных плоскостей и элементов лезвия регламентируются ГОСТ, а также стандартом ISO.

При подготовке учебного пособия использованы материалы компании Sandvik Coromant по курсу «Технология обработки металлов резанием».

Предназначено для изучения дисциплины «Процессы формообразования и инструменты» и является частью учебно-методического комплекта по профилю подготовки бакалавров «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств».

УДК 621.9.02 (075.8)

2

4

Глава I

ОСНОВЫ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Обработка металлов резанием – технологический процесс производства деталей машин, который заключается в срезании режущим инструментом с поверхности заготовки слоя материала в виде стружки для получения заданной геометрической формы, точности и шероховатости поверхности детали [1–10].

Резание осуществляется с помощью металлорежущего инструмента, рабочая часть которого имеет форму клина (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема процесса резания: β – угол заострения режущей части инструмента, град; ар – глубина резания, мм;

S– направление подачи

Убольшинства инструментов угол β < 90°.

1.1.Формообразующие движения

Процесс резания осуществляется за счет формообразующих движений – движений резания. Формообразующие движения представляют собой совокупность относительных движений инструмента и обрабатываемой поверхности [1, 4–12].

5

В процессе металлообработки выделяют два движения резания – главное (Dr) и вспомогательное движение подачи (Ds) (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Движения резания при точении

Главное движение Dr необходимо для осуществления самого процесса резания. Движение подачи Ds распространяет процесс резания на всю обрабатываемую поверхность. Главное движение обладает большей скоростью, чем движение подачи.

Примеры главного и вспомогательного движений при различных технологических операциях:

1.Токарная обработка: главное движение Dr – вращение шпинделя с заготовкой (обладает большей скоростью); движение подачи

Ds – поступательное движение подачи инструмента (обладает меньшей скоростью).

2.Фрезерная обработка: главное движение Dr – вращение фрезы (обладает большей скоростью); движение подачи Ds – поступательное движение подачи детали (обладает меньшей скоростью).

3.Сверление: главное движение Dr – вращение сверла (обладает большей скоростью); движение подачи Ds – поступательное движение подачи сверла (обладает меньшей скоростью).

Вслучае сложного рабочего движения инструмента (например, инструмент совершает и вращательное, и поступательное движения

6

одновременно) выделяют истинное движение резания De, которое является результирующим от главного и вспомогательного движений. Характерным примером возникновения истинного движения резания является операция сверления. Истинное движение при сверлении представляет собой сумму движений Dr (вращение сверла) и Ds (поступательное движение подачи сверла).

Движения резания характеризуются следующими параметрами:

–главное движение Dr характеризуется вектором скорости реза-

ния v;

–движение Ds подачи характеризуется вектором скорости подачи vs (v );

–истинное движение De характеризуется вектором истинной

скорости резания ve = v + S.

1.2. Режимы резания

Процесс резания характеризуется режимами резания [5, 8, 10–14]. Описание параметров режимов резания представлено в табл. 1.1.

7

Подача влияет на качество обработанной поверхности и на процесс формирования стружки. От величины подачи зависит толщина стружки.

Глубина резания всегда измеряется в направлении, перпендикулярном направлению подачи инструмента (рис. 1.3). Если глубина резания составляет 60 % от припуска, то такая обработка называется черновой, если глубина резания составляет 30 % от припуска – получистовой. При чистовой обработке глубина резания не превышает 10 % от припуска.

Скорость резания зависит от диаметра заготовки и частоты вращения шпинделя и рассчитывается по уравнению [2–4]

где Dm – диаметр обработки, мм; n – частота вращения шпинделя, об/мин.

Рис. 1.3. Параметры режимов резания

Пример расчета скорости резания при точении ступенчатого вала (рис. 1.4) представлен в табл. 1.2.

8

Рис. 1.4. Точение ступенчатого вала

Показано, что при постоянной скорости вращения шпинделя скорость резания при точении детали на участках с разным диаметром изменяется. Чем больше диаметр обрабатываемой поверхности, тем больше скорость резания. Для обеспечения стабильного резания необходимо варьировать значения скоростей вращения шпинделя с целью обеспечения постоянства значения скорости резания на протяжении всей обработки.

9

Глава II

ГЕОМЕТРИЯ ТОКАРНОГО РЕЗЦА

Токарная обработка является одним из наиболее распространенных методов изготовления деталей типа тел вращения (дисков, валов, осей и др.) на токарных станках [1, 5].

При токарной обработке съем припуска осуществляется путем сочетания двух движений – вращения заготовки и линейного перемещения инструмента.

В процессе резания на обрабатываемой заготовке различают три поверхности (рис. 2.1):

1 – обрабатываемая поверхность – это поверхность, с которой снимается слой материала в виде стружки (исчезает в результате резания);

2 – поверхность резания – существует только в процессе резания (переходная поверхность между обрабатываемой и обработанной поверхностями);

3 – обработанная поверхность – это поверхность, полученная после снятия стружки.

Рис. 2.1. Операции продольного и поперечного точения

10