3.2Методы образования поверхностей деталей при обработке на металлорежущих станках

Тело деталей машин ограничено геометрическими поверхностями, воз­никающими в процессе обработки. Это в основном плоскость, круговые и некруговые цилиндры, круговые и некруговые конусы, линейчатые и шаро­вые поверхности, имеющие определенную протяженность и взаимное распо­ложение. Реальные поверхности, полученные в результате обработки на стан­ках, отличаются от идеальных геометрических поверхностей. След кромки инструмента, трение между задней его поверхностью и обработанной поверх­ностью, пластические явления при отрыве отдельных слоев металла, упру­гие деформации поверхностных слоев, вибрации и другие явления, возникаю­щие в процессе резания, создают на обработанной поверхности микроне­ровность и волнистость. Их допустимая величина зависит от служебного -назначения поверхностей деталей машин и достигается различными методами обработки. Несмотря на это отличие, реальные геометрические поверхности могут быть получены теми же методами, что и идеальные.

Поверхности обрабатываемых деталей можно рассматривать как не­прерывное множество последовательных геометрических положений (сле­дов) движущейся производящей линии, называемой образующей, по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для получе­ния плоскости необходимо образующую прямую линию 1 перемещать по направляющей прямой линии 2 (рисунок 4,а). Цилиндрическая поверхность может быть получена при перемещении образующей прямой линии 1 по направляющей линии-окружности (рисунок 4, б) или образующей окружности 1 вдоль направляющей прямой линии 2 (рисунок 4,в). Рабочую поверхность зуба цилиндрического колеса можно получить, если образующую линию — эвольвенту 1 передвигать вдоль направляющей 2 (рисунок 4,г) или, наоборот, образующую прямую 1 — по направляющей — эвольвенте2 (рисунок 4, д).

Рассмотренные поверхности называют обратимыми, так как их форма не изменяется, если поменять местами образующие линии с направляющими. В противоположность им этого нельзя сделать при образовании необратимых поверхностей. Например, если левый конец образующей прямой линии 1 перемещать по направляющей окружности 2, то получим круговую кони­ческую поверхность (рисунок 4, е). Но если окружность2 сделать образующей и переместить вдоль направляющей прямой, то конус не получится. В этом случае необходимо, чтобы по мере перемещения окружности к точке О ее диаметр изменялся, достигая в вершине нуля. Такие поверхности называют также поверхностями с изменяющимися производящими линиями, в противоположность поверхностям, у которых производящие линии постоянны (рисунок 4, а—д).

Большинство поверхностей деталей машин может быть образовано при использовании в качестве производящих линий прямой линии, окружности, эвольвенты, винтовой и ряда других линий. В реальных условиях обработки производящие линии не существуют. Они воспроизводятся комбинацией согласованных между собой вращательных и прямолинейных перемещений инструмента и заготовки. Движения, необходимые для образования произ­водящих линий, называют рабочими формообразующими движениями. Они могут быть простыми, состоящими из одного движения, и сложными, состоя­щими из нескольких простых движений. Существует четыре метода образо­вания производящих линий: копирования, обката, следа и касания.

Рисунок 4- Схемы образования поверхностей у деталей

Метод копирования основан на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении ци­линдрической поверхности (рисунок 5, а) образующая линия 1 воспроизводится копированием прямолинейной кромки инструмента, а направляющая линия 2— вращением заготовки. Здесь необ­ходимо одно формообразующее дви­жение — вращение заготовки. Для снятия припуска и получения детали заданного размера необходимо попе­речное перемещение резца, но это дви­жение (установочное) не является фор­мообразующим. На рисунке 5, б показан пример обработки зубьев цилиндрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию. Направляющая линия получается прямолинейным движением заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вра­щение фрезы и прямолинейное перемещение заготовки. Кроме этого, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически поворачи­ваться на угол, соответствующий шагу зацепления, Такое движение назы­вают делительным.

Метод обката (огибания) основан на том, что образующая линия воз­никает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инструмента, в результате его движений относительно заготовки. Форма режущей кромки отличается от формы образующей линии и при различных положениях ин­струмента является касательной к ней. На рисунке 5, впоказаны схемы обра­ботки зубьев

цилиндрического колеса по методу обката. Режущая кромка инструмента имеет форму зуба зубчатой рейки. Если сообщить вращение заготовке и согласованное с ним прямолинейное перемещение рейки вдоль ее оси, как в реечной передаче, то в своем движении относительно заготовки режущий контур инструмента займет множество положений. Их огибающей явится образующая линия в форме впадины колеса. Направляющая линия по предыдущему образуется прямолинейным перемещением инструмента или заготовки вдоль оси колеса. Для рассматриваемого случая требуется три формообразующих движения: вращение заготовки, перемещение ин­струмента вдоль своей оси, перемещение инструмента или заготовки вдоль оси зубчатого колеса.

Рисунок 5 - Методы воспроизводства образующих линий

д) е)

Метод следа состоит в том, что образующая линия получается как след движения точки—вершины режущего инструмента. Например, при точении образующая 1 (рисунок 5, г) возникает как след точки А — вершины резца, а при сверлении (рисунок 5, д) — сверла. Инструмент и заготовка пере­мещаются относительно друг друга таким образом, что вершина А режущего инструмента все время касается образующей линии 1. Направляющая ли­ния получается вращением заготовки (рисунок 5, г), сверла или заготовки (рисунок 5, д). В обоих случаях требуется два формообразующих движения.

Метод касания основан на том, что образующая линия 1 является каса­тельной к ряду геометрических вспомогательных линий2, образованных реальной точкой движущейся режущей кромки инструмента (рисунок 5, е).

Итак, образование различных поверхностей сводится к установлению таких формообразующих движений заготовки и инструмента, которые вос­производят образующие и направляющие линии.