РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ / РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ / ЛЕКЦИИ / Лекция 5

5

Элементы режима резания

К элементам режима резания относятся скорость главного движения, подача и глубина резания.

1. Скорость главного движения резания (V) – скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания.

В разных точках режущей кромки она будет разной. В расчетах принимается ее максимальное значение.

V=Dn/1000 (м/мин)

n – частота вращения заготовки (об/мин);

D - наибольший диаметр заготовки (мм).

При продольном точении скорость резания постоянна.

При подрезании торца или отрезании при постоянной частоте вращения - переменная. Наибольшее ее значение у периферии заготовки.

Скорость главного движения при сверлении, фрезеровании и других видах обработки с вращательным главным движением рассчитывается аналогично.

2 . Подача (S) - перемещение режущей кромки относительно обработанной поверхности в направлении движения подачи (Рис.1).

Рис.1. Элементы режима резания и срезаемого слоя при точении

Точение. Различают подачу:

- за один оборот заготовки S_o (мм/об) - подача на оборот

- за 1 мин S_м = S_on (мм/мин) - минутная подача.

При токарной обработке подача может быть поперечная и продольная.

Сверление. Сверло (Рис.2) имеет два зуба (пера) и режет одновременно двумя режущими кромками, поэтому на каждый зуб приходится подача

S_z=S_o/z= S_o/2 мм. – подача на зуб.

М инутная подача S_м = S_on (мм/мин).

Рис.2. Элементы режима резания и срезаемого слоя при сверлении

Фрезерование (Рис.3). Между подачей на зуб фрезы S_z, на один оборот фрезы S_o и минутной подачей S_м существует соотношение

S_м= S_on= S_z zn

Рис.3. Элементы режима резания при фрезеровании

(слева на право цилиндрической фрезой, дисковой, концевой, торцевой)

3. Глубина резания (t) - размер слоя, удаляемого за один проход, измеренный в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. Глубина резания всегда перпендикулярна к направлению подачи.

Точение (Рис. 1.). При продольном точении t=(D-d)/2

D – диаметр заготовки

d – диаметр обработанной поверхности

При отрезании заготовки t равна ширине отрезного резца b.

Сверление (Рис. 2.). Глубина резания в сплошном материале равна половине диаметра сверла.

Рассверливание. При рассверливании отверстия от диаметра d до диаметра D глубина резания t=(D-d)/2.

Фрезерование (Рис. 3.). Глубина резания определяется видом фрезерования и типом фрезы (Рис.4).

Кроме глубины резания t, рассматривают ширину фрезерования В.

Ширина фрезерования (В) - это ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном оси фрезы.

У цилиндрических и торцовых фрез ширина фрезерования совпадает с шириной обрабатываемой заготовки, у дисковых фрез - с шириной паза, у концевых - с глубиной паза, уступа.

Элементы срезаемого слоя.

1. Ширина срезаемого слоя (b) (мм) (Рис.1, 2) - длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной поверхностью резания. Ширина среза b (мм) измеряется вдоль режущей кромки (в миллиметрах).

2. Толщина срезаемого слоя (а) (мм) - длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя. Толщина среза а (мм) измеряется в направлении, перпендикулярном к режущей кромке.

Между толщиной среза и подачей, между глубиной резания и шириной среза существуют соотношения:

а=S sin; b =t/sin.

Толщина и ширина среза представляют собой не толщину и ширину стружки, а размеры сечения среза до ее образования. Размеры стружки отличаются от размеров срезаемого слоя из-за усадки, происходящей вследствие деформации металла при резании.

Точение. Элементы срезаемого слоя а и b зависят от главного угла в плане  (Рис.5).

Рис.5. Формы поперечного сечения срезаемого слоя

при обработке резцами с различными углами в плане

Фрезерование.

При фрезеровании для цилиндрической фрезы c прямым зубом b=B.

Д ля торцевых фрез b=t / sin cos.

Рис.6 Угол контакта и толщина срезаемого слоя при фрезеровании.

.

Полный угол контакта () (Рис.6) – это центральный угол, соответствующий дуге контакта фрезы с заготовкой.

Для цилиндрических, дисковых и фасонных фрез =arcos[1-(2t/D)].

Для торцовых фрез при симметричном резании sin(/2)=(B/2)/(D/2)=B/D

Мгновенный угол контакта () - центральный угол между радиусом, проведенным в начальную точку касания зуба фрезы с заготовкой, и радиусом, проведенным в точку мгновенного положения зуба.

Траекторией рабочего движения точки режущей кромки фрезы является циклоида (стружка срезается в виде запятой).

Толщина стружки изменяется от нуля до a_max на выходе зуба из контакта с заготовкой.

a_max= S_zsin a_= S_zsin

Средняя толщина среза a‘ = (a_max + a_min) / 2 = a_max / 2.

Срединная толщина среза, соответствующая углу контакта /2,

a = S_zsin(/2) = (t/D)^1/2

Площадь поперечного сечения среза (f мм²) - произведение глубины резания t на подачу S или ширины среза a на его толщину b.

При резании одной режущей кромкой f = tS = ab. Такая площадь называется номинальной, расчетной.

Действительная площадь среза (Рис.6). При резании одновременно двумя и более режущими кромками действительная площадь среза отличается от номинальной на площадь гребешков, остающихся на обработанной поверхности из-за наличия углов в плане и закругления вершины лезвия. Отличия эти незначительны, и ими можно пренебречь.

Фрезерование.

Площадь поперечного сечения среза, снимаемая одним зубом цилиндрической фрезы с прямыми зубьями f = Ва. Она изменяется, как и толщина среза а от нуля до максимума.

Суммарная площадь поперечного сечения среза. При фрезеровании в работе участвуют одновременно несколько зубьев. Поэтому вводится понятие о суммарной площади поперечного сечения среза.

Для ее определения необходимо знать, количество зубьев одновременно находятся в работе и каков мгновенный угол контакта для каждого работающего зуба.

Количество зубьев фрезы, находящихся одновременно в работе m.

где  - полный угол контакта фрезы с заготовкой;

z - число зубьев фрезы.

Значение m округляется до ближайшего большего целого числа. Число одновременно работающих зубьев тем больше, чем больше t и z и меньше D.

Мгновенные углы контакта для работающих зубьев 1, 2, 3 фрезы равны: ₁ = ; ₂ =  -; ₃ =  - 2 и т. д.

где - центральный угол между двумя соседними зубьями фрезы =360^о/z

Суммарная площадь поперечного сечения среза, снимаемого прямозубой фрезой

Суммарное сечение слоя, срезаемого одновременно m работающими винтовыми зубьями фрезы

где _1i; _2i – углы контакта двух крайних точек i-й винтовой режущей кромки, участвующих в работе;

 - угол наклона винтовой канавки фрезы.

Основное время – это время рабочего хода, т.е. движения инструмента относительно детали со скоростью подачи.

Для каждого прохода машинное время t_o

где L_p.x. - длина рабочего хода: L_p.x. = l + l₁ + l₂

l - длина поверхности детали, по которой осуществляется перемещение в направлении подачи;

l₁- длина врезания режущей кромки до набора полной глубины резания;

l₂ - перебег инструмента или детали в направлении подачи S.

Длина врезания зависит от геометрии инструмента и его конструктивных особенностей:

при точении l₁= tctg + (0,5…2) мм;

при сверлении l₁ = D/2 (tg + (0,5...2) мм;

при фрезеровании цилиндрической фрезой

l₁ = [t(D-t)]^0,5 + (0,5…2) мм;

при симметричном фрезеровании торцовой фрезой

l₁ = 0,5[D-(D²-B²) ^0,5]+ (0,5...2) мм.

Значение (0,5…2)мм принимается для обеспечения свободного подхода инструмента к обрабатываемой поверхности.

Перебег при работе напроход составляет l₂ =1-5мм в зависимости от размеров обработки. При работе в упор l₂ =0.

Формулы для расчета t_o применительно к различным процессам обработки приводятся в справочной литературе.