Обробка різанням

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

є універсальним методом розмірної обробки. Метод дозволяє обробляти поверхні деталей різної форми та розмірів з високою точністю з найбільш використовуваних конструкційних матеріалів. Він має малу енергоємністю і високою продуктивністю. Внаслідок цього обробка різанням є основним, найбільш використовуваним у промисловості процесом розмірної обробки деталей.

Сутність та схеми способів обробки

Обробка різанням - це процес отримання деталі необхідної геометричної форми, точності розмірів, взаєморозташування і шорсткості поверхонь за рахунок механічного зрізання з поверхонь заготовки ріжучим інструментом матеріалу технологічного припуску у вигляді стружки (мал. 1.1).

Основним ріжучим елементом будь-якого інструменту є ріжучий клин (рис. 1.1, а). Його твердість і міцність повинні істотно перевершувати твердість і міцність оброблюваного матеріалу, забезпечуючи його ріжучі властивості. До інструменту прикладається зусилля різання, рівне силі опору матеріалу різанню, і повідомляється переміщення щодо заготівлі зі швидкістю ν. Під дією прикладеного зусилля ріжучий клин врізається у заготовку і, руйнуючи оброблюваний матеріал, зрізає з поверхні заготовки стружку. Стружка утворюється в результаті інтенсивної пружнопластичної деформації стиску матеріалу, що приводить до його руйнування у ріжучої кромки, і зрушення в зоні дії максимальних дотичних напружень під кутом φ. Величина φ залежить від параметрів різання і властивостей оброблюваного матеріалу. Вона складає ~ 30 ° до напрямку руху різця.

Зовнішній вигляд стружки характеризує процеси деформування і руйнування матеріалу, що відбуваються при різанні. Розрізняють чотири можливих типу утворюються стружок: зливна, суглобисті, елементна і стружка надлому (рис. 1.1, б).

Рис. 1.1. Умовна схема процесу різання:

а - 1 - оброблюваний матеріал; 2 - стружка; 3 - подача мастильно-охолодних засобів; 4 - ріжучий клин; 5 - ріжуча кромка; φ - кут зсуву, що характеризує становище умовної площини зсуву (П) відносно площини різання; γ - головний передній кут ріжучого клину; Рz - сила різання; Рy - сила нормального тиску інструменту на матеріал; Сγu, Сγl - довжини пластичного і пружного контактів; Сγ, Сa - довжина зон контактної взаємодії по передній і задній поверхнях інструменту; LOM - область головного упругопластічного деформування при стружкообразования; FKPT - область вторинної контактної пружно-пластічнеской деформації металу; h - глибина різання; Н - товщина зони пластичного деформування (наклепу) металу.

У процесі різання ріжучий клин, відчуваючи інтенсивне тертя, контактує з матеріалом стружки і обробленою поверхнею в контактних зонах. Для зниження сил тертя і нагрівання інструмента застосовують примусове охолодження зони різання мастильно-охолоджуючими середовищами (ВОК), подаючи їх у зону різання спеціальними пристроями.

Деталі й інструменти закріплюються в спеціальних органах верстата або пристосування. Верстат, пристосування, інструмент і деталь утворюють силову систему (СНІД), що транслює зусилля і рух різання від приводу верстата різального інструменту і деталі.

Реальні схеми різних способів обробки різанням, використовуваний інструмент, а також види руху інструменту і заготовки в процесі обробки наведені на рис. 1.2. Залежно від використовуваного типу інструменту способи механічної обробки поділяються на лезову і абразивну.

Рис. 1.2. Схеми способів обробки різанням:

а - гостріння; б - свердління; в - фрезерування; г - стругання; д - протягування; е - шліфування; ж - хонінгування; ж - суперфінішуванні; Dr - головний рух різання; Ds - рух подачі; Ro - оброблювана поверхня; R - поверхню різання; Rоп - оброблена поверхня; 1 - токарний різець; 2 - свердло, 3 - фреза, 4 - стругальний різець; 5 - протяжка; 6 - абразивний круг; 7 - хон; 8 - бруски; 9 - головка.

Відмінною особливістю лезової обробки є наявність у оброблюваного інструменту гострої ріжучої кромки певної геометричної форми, а для абразивної обробки - наявність різним чином орієнтованих ріжучих зерен абразивного інструменту, кожне з яких представляє собою мікроклін.

Рис. 1.3. Конструкція і елементи лезових ріжучих інструментів:

а - токарного різця; б - фрези, в - свердла;

1 - головна ріжуча кромка; 2 - головна задня поверхня; 3 - вершина леза; 4 - допоміжна задня поверхню леза; 5 - допоміжна ріжуча кромка; 6 - передня поверхня; 7 - кріпильна частину інструменту.

Розглянемо конструкцію лезових інструментів, що використовуються при різанні (рис. 1.3). Інструмент складається з робочої частини, що включає ріжучі леза, що утворюють їх поверхні, ріжучі кромки і кріпильної частини, призначеної для установки і закріплення в робочих органах верстата.

Основними способами лезової обробки є гостріння, свердління, фрезерування, стругання і протягування. До абразивної обробки відносяться процеси шліфування, хонінгування і суперфініш. В основу класифікації способів механічної обробки закладений вид використовуваного інструменту та кінематика рухів. Так, в якості інструменту при точінні використовуються токарні різці, при свердлінні - свердла, при фрезеруванні - фрези, при струганні - стругальні різці, при протягуванні - протяжки, при шліфуванні - шліфувальні круги, при хонинговании - хони, а при суперфініш - абразивні бруски. Будь-який спосіб обробки включає два рухи (рис. 1.2.): Головне - рух різання Dr - і допоміжне - рух подачі Ds. Головне рух забезпечує знімання металу, а допоміжне - подачу в зону обробки наступного необробленого ділянки заготовки. Ці рухи здійснюються за рахунок переміщення заготовки або інструменту. Тому при оцінках рух інструменту у всіх процесах різання зручно розглядати за нерухомої заготівлі як сумарна (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схеми визначення максимальної швидкості ріжучої крайки інструмента υе, форми поверхні різання R і глибини різання h при обробці:

а - гострінням; б - свердлінням; в - фрезеруванням; г - струганням; д-простяганням; е - хонингованием; ж - суперфінішуванні.

Тоді повна швидкість переміщення (ve) довільної точки Мрежущей кромки складається з швидкості головного руху (v) і швидкості подачі (vs):

ve = v + vs (1.1)

Поверхня різання R являє собою поверхню, яку описує ріжуча кромка або зерно при здійсненні сумарного руху, що включає головний рух і рух подачі. При точінні, свердлінні, фрезеруванні, шліфуванні поверхні різання - просторові лінійчаті, при струганні і протягування - плоскі, що збігаються з поверхнями головного руху; при Хонін-гованіі і суперфінішуванні вони збігаються з поверхнями головного руху.

Поверхні Ro і Roп називаються, відповідно, оброблюваною поверхнею заготовки і обробленою поверхнею деталі (див. рис. 1.2).

У процесах точіння, свердління, фрезерування і шліфування головний рух і рух подачі виконуються одночасно, а в процесах стругання, хонінгування рух подачі виконується після головного руху.

2. Параметри технологічного процесу різання

До основних параметрів режиму різання відносяться швидкість головного руху різання, швидкість подачі і глибина різання.

Швидкість головного руху різання (або швидкість різання) визначається максимальної лінійної швидкістю головного руху ріжучої крайки інструмента. Ця швидкість виражається в м / с.

Якщо головний рух різання обертальний, як при точінні, свердлінні, фрезеруванні і шліфуванні, то швидкість різання буде визначатися лінійною швидкістю головного руху найбільш віддаленій від осі обертання точки ріжучої кромки - максимальної лінійної швидкістю головного руху (див. рис. 1.4):

v = ωD / 2 (2.1)

де D - максимальний діаметр оброблюваної поверхні заготовки, що визначає положення найбільш віддаленій від осі обертання точки ріжучої кромки, м; ω - кутова швидкість, рад / с.

Висловивши кутову швидкість ω через частоту обертання шпинделя верстата, отримаємо:

v = πnD (2.2)

При струганні і протягування швидкість різання v визначається швидкістю переміщення строгального різця і протягування в процесі різання щодо заготівлі.

При хонинговании і суперфінішуванні швидкість різання визначається з урахуванням осьового переміщення (див. рис. 1.4, е, ж) інструменту.

Швидкість різання надає найбільший вплив на продуктивність процесу, стійкість інструмента і якість обробленої поверхні.

Подача інструменту визначається її швидкістю vs. У технологічних розрахунках параметрів режиму при точінні, свердлінні, фрезеруванні і шліфуванні використовується поняття подачі на один оборот заготівлі So і виражається в мм / об. Подача на оборот чисельно відповідає переміщенню інструменту за час одного обороту:

So = vs / n (2.3)

При струганні подача визначається на хід різця. При шліфуванні подача може зазначатися на хід або подвійний хід інструменту. Подача на зуб при фрезеруванні визначається числом зубів Z інструменту і подачею на оборот:

Sz = So / Z (2.4)

Глибина різання А визначається відстанню по нормалі від обробленої поверхні заготовки до оброблюваної, мм. Глибину різання задають на кожен робочий хід інструменту. При точінні циліндричної поверхні глибину різання визначають як полуразность діаметрів до г: після обробки:

h = (Dur - d) / 2 (2.5)

де d - діаметр обробленої поверхні заготовки, мм. Величина подачі і глибина різання визначають продуктивність процесу і роблять великий вплив на якість оброблюваної поверхні.

До технологічних параметрах процесу відносяться геометрія різального інструменту, сили різання, продуктивність обробки і стійкість інструменту.

Геометричні параметри різального інструмента визначаються кутами, утвореними перетином поверхонь леза, а також положенням поверхонь ріжучих лез щодо оброблюваної поверхні і напрямом головного руху. Зазначені параметри ідентичні для різних видів інструменту, що дозволяє розглянути їх на прикладі різця, використовуваного при точінні.

Кути різця по передніх і задніх поверхнях вимірюють у певних координатних площинах. На рис. 2.1, а зображені координатні площини при точінні, а на рис. 2.1, б кути різця в статиці.

Головний передній кут γ - кут між передньою поверхнею леза і площиною, перпендикулярної до площини різання; головний задній кут α - кут між задньою поверхнею леза і площиною різання; кут загострення β - кут між передньою і задньою поверхнями. З принципу побудови кутів випливає, що

α + β + γ = π / 2.

Кут нахилу ріжучої кромки X - кут у площині різання між ріжучою кромкою і основною площиною.

Кути в плані: головний кут в плані φ - кут в основний площині між слідом площини різання і напрямом поздовжньої подачі; допоміжний кут в плані φ '- кут в основний площині між допоміжною ріжучої крайкою і обробленої поверхнею.

Рис. 2.1. Геометричні парамеров токарного різця:

а - координатні площини; б - кути різця в статиці;

1 - площина різання Рп; 2 - робоча площина Рs; 3 - головна несуча площину Рt; 4 - основна площину Pv

Геометричні параметри різального інструмента істотно впливають на зусилля різання, якість поверхні і знос інструменту. Так, із збільшенням кута у інструмент легше врізається в матеріал, знижуються сили різання, поліпшується якість поверхні, але підвищується знос інструменту. Наявність кута а знижує тертя інструменту об поверхню різання, зменшуючи його знос, але надмірна його збільшення послаблює ріжучу крайку, сприяючи її руйнуванню при ударних навантаженнях.

Сили різання Р представляють собою сили, що діють на різальний інструмент у процесі пружнопластичної деформації і руйнування срезаемой стружки.

Сили різання призводять до вершини леза або до точки ріжучої кромки і розкладають по координатним осям прямокутної системи координат xyz (рис. 2.2). У цій системі координат вісь z спрямована по швидкості головного руху і її позитивний напрямок відповідає напрямку дії оброблюваного матеріалу на інструмент. Вісь у спрямована по радіусу кола головного руху вершини. Її позитивний напрямок також відповідає напрямку дії металу на інструмент. Напрямок осі х вибирається з умови утворення правої системи координат. Значення зусилля різання визначається кількома чинниками. Воно росте зі збільшенням глибини h різання і швидкості подачі s (перерізу срезаемой стружки), швидкості різання ν, зниженням переднього кута γ ріжучого інструменту. Тому розрахунок зусилля різання проводиться за емпіричними формулами, встановленими для кожного способу обробки (див. довідники з обробки різанням). Наприклад, для стругання ця формула має вигляд Р = СphXpsYpXn де коефіцієнти Ср, Хр, Yp, n характеризують матеріал заготовки, різця і вид обробки.

Потужність процесу різання визначається скалярним добутком:

N = Pve (2.6)

Висловивши це твір через проекції по координатним осям, отримаємо:

N = Pz vz + Pyvy + Pxvx (2.7)

де vx, vy, vz - проекції на осі координат швидкості руху точки прикладання рівнодіючої сил різання. У практичних розрахунках використовується наближена залежність N = Pzv. Це спрощення обумовлене тим, що складові Ру і Рх повної сили різання малі в порівнянні з Р2, а швидкість подачі щодо швидкості різання складає всього 1 - 0,1%.

Рис. 2.2. Схема дії сил різання на ріжучу кромку інструмента в точці, що має максимальну швидкість переміщення νе, при обробці: а - гострінням; б - свердлінням; в - фрезеруванням; г - струганням; д-простяганням; е - хонингованием; ж - суперфінішуванні.

Продуктивність обробки при різанні визначається кількістю деталей, виготовлених за одиницю часу: Q = / Тт. Час виготовлення однієї деталі одно Тт = Тд + Тт + ТКП, де Те - машинний час обробки, що витрачається на процес різання, визначається для кожного технологічного способу; Тт - час підведення та відведення інструменту при обробці однієї деталі; Гвсп - допоміжний час встановлення та налаштування інструменту.

Таким чином, продуктивність обробки різанням в першу чергу визначається машинним часом То. При токарній обробці, хв: То = La / (nsoh), де L - розрахункова довжина ходу різця, мм; а - величина припуску на обробку, мм.

Відношення a / h характеризує необхідне число проходів інструменту при обробці з глибиною різання І. Тому найбільша продуктивність буде при обробці з глибиною різання h = а, найбільшою подачею s0 і максимальною швидкістю різання. Однак при увеличениипроизводительности знижується качесто поверхні і підвищується знос інструменту. Тому при обробці різанням вирішується завдання щодо встановлення максимально допустимої продуктивності при збереженні необхідної якості поверхні і стійкості інструмента.

Список літератури

[1] - Матеріалознавство і технологія металів. Під ред. Г. П. Фетісова М.: Вища школа, 2001


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
29.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Обробка деталей різанням обладнання оснащення інструмент управління якістю поверхні
Обробка сировини виробництво напівфабрикатів обробка овочів і грибів
Гідроабразивне обробка Обробка вибухом
Обробка
Обробка пиломатеріалів
Обробка стали
Повідомлення і їх обробка
Обробка скла
Обробка грунту
© Усі права захищені
написати до нас