Лекции Т К М 2013 1

Обязательным условием при черновой обработке твердого слоя является применение резцов с отрицательными передними углами, обеспечивающими повышенную прочность рабочей части резца при точении по корке.

Необходимо отметить, что применение резцов с отрицательными передними углами приемлемо только для обработки достаточно жестких деталей, так как отрицательный передний угол резца увеличивает упругие деформации элементов технологической системы и, как следствие, приводит к возникновению погрешности формы изделий. Для снижения упругих деформаций, особенно при обработке нежестких деталей, следует применять проходные упорные резцы с главным углом в плане φ, равным 90°, так как в этом случае радиальная составляющая силы резания, вызывающая изгиб

детали, имеет наименьшее значение.

Для определения режима токарной обработки сначала устанавливают глубину резания t, затем определяют допустимую подачу S, после чего рассчитывают скорость резания V. Глубиной резания t называется расстояние

между обрабатываемой и обработанной поверхностью.

Глубину резания t и продольную подачу S независимо от вида режущего инструмента стараются выбрать из условия обеспечения максимальной производительности обработки. Очевидно, что экономически выгоднее работать с возможно меньшим числом проходов и наибольшей подачей.

Поэтому стремятся припуск на черновую обработку снять за один проход с максимальной подачей. Однако для такого силового резания необходимы соответствующая мощность станка и жесткость технологической системы.

где с – коэффициент, зависящий от материала заготовки, для большинства сталей составляет 0,7; D – номинальный размер детали.

162

Глубина резания и подача определяют толщину (сечение) среза и,

Рассчитанный таким образом режим резания корректируется по мощности станка. Чтобы на станке можно было производить резание

(особенно силовое), мощность Nрез, затрачиваемая на резание, не должна превышать мощности станка N.

Увеличение глубины резания и подачи приводит к увеличению толщины среза (рис. 13.3) и, соответственно, силы резания. Из формулы (13.3) видно,

Рис. 13.3. Влияние глубины резания t и подачи S на толщину среза при токарной обработке

что влияние глубины резания на силу резания больше, чем влияние подачи.

При увеличении глубины резания в 2 раза сила резания возрастает вдвое, а

при увеличении подачи в 2 раза сила резания возрастает только в 1,68 раза.

Это обстоятельство является предпосылкой для повышения

производительности обработки за счет увеличения подачи при сохранении неизменной эффективной мощности резания:

t1 S10,75 t2 S20,75 . (13.5)

163

При черновой обработке подачу выбирают по соответствующим нормативам. При этом учитывается, что увеличение подачи приводит к увеличению высоты микронеровностей обрабатываемой поверхности.

Микропрофиль обработанной поверхности представляет собой след режущих кромок инструмента. При обработке проходным резцом теоретическая высота неровностей определяется в виде гребешка (рис. 13.4),

образованного двумя соседними следами инструмента, переместившегося за один оборот заготовки на величину подачи S. Высоту неровностей помимо геометрия резца главный φ и

Рис. 13.4. Схема образования шероховатости при токарной обработке

Очевидно, что высота неровностей будет снижаться с уменьшением подачи,

главного и вспомогательного углов в плане. Поэтому для черновой обработки выбирают возможно большую подачу, для чистовой – возможную,

исходя из требований к чистоте поверхности изделия.

Следует отметить существующие закономерности изменения технологических параметров режима механической обработки при достижении необходимых точностных показателей деталей. Так, от черновой к чистовой обработке скорость резания должна возрастать, а подача и

164

глубина резания уменьшаться. Например, при черновой обработке точением напыленного материала подачу S назначают свыше 1,0 мм/об (при

V = 20…30 м/мин, t = 2,0…3,5 мм), а при получистовой обработке – 0,25

мм/об (при V = 30…50 м/мин, t = 0,5…2,0 мм), при чистовой обработке – 0,1

мм/об (при V = 50…80 м/мин, t = 0,1…0,8 мм), при тонком точении – 0,04

мм/об (при V = 100…180 м/мин, t = 0,05…0,1 мм).

Глубина резания при условии S < t практически не оказывает влияние на изменение высоты микронеровностей обработанной поверхности. Однако увеличение вязкости обрабатываемого материала приводит к увеличению высоты микронеровностей.

Необходимо отметить, что действительный микропрофиль обработанной поверхности отличается от теоретического тем, что он более шероховат и имеет большую высоту неровностей. Это во многом обусловлено упругим восстановлением материала, происходящим после снятия нагрузки со стороны резца.

Повысить производительность токарной обработки при обеспечении необходимой чистоты обработанной поверхности можно за счет применения специальных резцов для больших подач (проведения силового резания),

например резца В.А. Колесова. Особенностью этого резца является наличие двух переходных кромок между главной и вспомогательной режущими кромками (рис. 13.5). Такая конструкция резца позволяет увеличить подачу в

2 раза при неизменной шероховатости. В настоящее время широкое применение нашли подобные (с одной промежуточной кромкой) «зачистные» пластины Т-МАХ для точения при больших подачах,

выпускаемые фирмой «Сандвик».

Необходимо отметить, что с увеличением толщины среза стойкость режущего инструмента снижается. Стойкость – это продолжительность работы инструмента до допустимой величины износа его режущей кромки,

не приводящей к браку деталей.

165

точности и чистоте поверхности детали проводят тонкое точение, которое обеспечивает точность обработки по 7…8 квалитету и шероховатость Rа в

пределах 0,32…1,25 мкм. Прецизионные детали с высокой твердостью (HRC

> 48) можно доводить до высокой точности размеров (5…6 квалитет) и

чистоты поверхности (Rа=0,16…0,32 мкм) также тонким точением, которое проводят с высокими скоростями V = 300…400 м/мин при малой глубине резания (t = 0,05 – 0,2 мм) резцами с пластинками ВК6М, ВК6ОМ, эльбор-Р,

гексанит-Р. Однако лучше в качестве финишной обработки после получистового точения применять чистовое шлифование. Оно позволяет получить более высокую точность изделий с малой шероховатостью поверхности.

Для достижения заданной точности разработаны разнообразные технологические методы и средства управления точностью, которые широко используются на практике. При этом наибольшей эффективностью в условиях единичного производства обладает метод пробных проходов и промеров.

Сущность метода заключается в получении заданной точности обработки на коротком участке детали путем последовательного проведения пробных проходов и промеров (рис. 13.6).

Рис. 13.6. Схема получения заданной точности детали методом пробных проходов и промеров

167

Более подробно процесс настройки положения резца относительно обрабатываемой заготовки, позволяющего получить необходимую точность,

можно описать следующим образом.

Коснувшись вершиной резца вращающейся заготовки, установленной в центрах токарного станка, отводят инструмент (вправо от места касания) за торец заготовки. При помощи нониуса поперечного перемещения суппорта устанавливают глубину резания, включают продольную подачу резца и обрабатывают короткий участок детали. Очевидно, что в результате упругих деформаций технологической системы, в которой ведется обработка, диаметр обработанного участка будет несколько отличаться от номинального размера. После остановки станка при помощи измерительных средств делается пробный замер полученного размера, определяется величиной на его отклонения от номинального значения и вносится поправка в относительное положение инструмента и детали. После чего делается второй проход, вновь промеряется полученный размер и определяется степень приближения размера заготовки к размеру годной детали. При необходимости вносится новая поправка в положение инструмента, и так процедура обработки и измерения продолжается до тех пор, пока не установится правильное положение инструмента относительно детали, при котором обеспечивается требуемый размер детали. После этого производится обработка по всей поверхности детали. При обработке следующей заготовки вся процедура настройки инструмента повторяется снова.

Метод пробных проходов и промеров имеет следующие достоинства:

при высокой квалификации рабочего можно получить высокую точность на неточном оборудовании;

при обработке метод позволяет исключить появление брака из-за износа режущего инструмента;

при неточной заготовке метод позволяет правильно распределить припуск на обработку и тем самым не допустить появление брака;

168

метод освобождает от необходимости изготовления и применения сложных приспособлений типа копиров, кондукторов, поворотных и делительных головок.

Безусловным достоинством метода в условиях ремонтного производства является возможность «спасения» брака заготовки, полученного, например,

при восстановлении электрошлаковой наплавкой. В этом случае неполноценную (неточную) заготовку размечают специальными инструментами (чертилкой, штангенрейсмусом и др.), нанося на ее поверхности тонкие линии, которые показывают контур будущей детали

(рис. 13.7). При последующей механической обработке рабочий стремится совместить траекторию перемещения режущего лезвия инструмента с линией разметки заготовки, обеспечивая этим получение требуемых формы и размеров обрабатываемой заготовки. Таким образом, удается «выкроить» контур обрабатываемой детали и получить годное изделие.

Вместе с тем метод пробных проходов и промеров имеет ряд серьезных недостатков:

технологические возможности метода в обеспечении точности обработки ограничиваются минимальной толщиной снимаемого слоя.

Рабочий не может внести в размер детали поправку меньше минимальной толщины стружки, в противном случае не будут созданы условия для нормального процесса резания и получится «драная» поверхность;

применение метода приводит к появлению брака за счет утомления рабочего, от внимания которого в значительной мере зависит точность обработки;

применение метода связано с низкой производительностью обработки из-за больших затрат времени на пробные проходы и промеры. В

результате увеличивается себестоимость продукции;

метод требует высокой квалификации рабочего.

169