Процесс резания и явления, сопровождающие его. Физические основы процесса резания материалов Физические явления в процессе резания

Резание металлов представляет собой сложный процесс, сопровождающийся многими внутренними и внешними явлениями . При этом имеют место три стадии деформации срезаемого слоя: упругая, пластическая, и разрушения.

Характер и величина деформации зависят от физико-химических свойств обрабатываемого материала, режимов резания, геометрии инструмента, применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей. Металлические материалы, являясь поликристаллическими телами с зернистой структурой, имея различные кристаллические решетки, по-разному пластически деформируются под действием инструмента; по-разному происходят превращения в срезаемом слое (стружке) и под обработанной поверхностью. При резании металлов и их сплавов отдельные кристаллы деформируются, а затем разрушаются по кристаллографическим плоскостям.

Процесс резания металла можно представить следующей схемой.

Рис. 1, Рис. 2.

В начальный момент, когда движущийся резец под действием силы Р (рис. 1) вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации Увеличение же деформирующей силы приведет к внутрикристаллической деформации в зернах, плоскости скольжения в которых расположены менее благоприятно.

Дальнейшее повышение нагрузки вызовет разрушение зерен, а также перемещение и поворот их относительно друг друга. Происходит изменение структуры и физико-механических свойств тела - образование текстуры, возникновение внутренних напряжений, повышение твердости, понижение пластичности, уменьшение теплопроводности.
В плоскости, совпадающей с траекторией движения вершины резца, возникает касательные и нормальные напряжения.
τmax в точке А, по удалению падают.

σy в начале действуют как растягивающие (+σ), что при определенных условиях может вызвать «раскалывание» металла - опережающую трещину в направлении внешней силы.
От в точке А, затем уменьшаются, переходят через 0, превращаются в напряжения сжатия (-σ).
Возрастание пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям. Различные физические явления, сопутствующие деформациям срезаемого слоя, находятся в следующей зависимости: характер получающихся стружек, их усадка, завивание, упрочнение.

Выделение тепла, действующего на инструмент, срезаемый слой на обрабатываемую поверхность и прилегающий к ней верхний слой материала изделия.
Образование нароста.

Упрочнение поверхностного слоя, возникновение остаточных напряжений, явление отдыха (разупрочнение и рекристаллизация).
Трение стружки о переднюю поверхность инструмента и трение задней поверхности инструмента о поверхность резания.
Возникновение вибраций.

Наибольшие пластические деформации возникают в зоне стружкообрвзования АВС (рис 1) Зона деформирования ограничивается линией АВ, вдоль которой происходят первые сдвиговые деформации, и линией АС, вдоль которой происходят последние сдвиговые деформации.
В момент, когда пластические деформации достигнут наибольшей величины, а напряжения превысят силы внутреннего сцепления зерен металла, зерна смещаются относительно друг друга и скалывается элементарный объем (Рис 2). Далее процесс деформирования повторяется и образуется стружка.
При больших скоростях резания считают, что сдвиги идут не по АВ и АС, а по 00 -плоскость сдвига, θ-угол сдвига.
Установлено русским К А Тиме, К. А Зворыкиным.

Срезаемый слой, превратившись в стружку, подвергается дополнительной деформации вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Зерна вытягиваются по плоскости О1О, которая составляет с плоскостью сдвига ОО угол β.
Таким образом, резание это процесс последовательного деформирования срезаемого слоя металла; упругого, пластического, разрушения - зависит от свойств материала. У хрупких металлов пластические деформации практически отсутствуют.
Для сталей средней твердости θ-30°, β зависит от свойств обрабатываемого материала и угла резания

Тепловые явления

Механическая работа затрачиваемая на срезание с заготовки припуска превращается в тепловую энергию.
Количество теплоты, выделяющееся в процессе резании, приближенно можно определил, из выражения Q=Pz V Дж/мин. Тепловой баланс процесса резания:

Q=Qд+QП.П+Qз.т=Qс+Qзаг+QИ+QЛ

Qд - количество теплоты, выделяющееся при упруго-пластических деформациях;
QП.П - количество теплоты при трении о переднюю поверхность;
Qз.т - количество теплоты при трении инструмента о заготовку;
Qс -количество теплоты, отводимое стружкой;
Qзаг - количество теплоты, отводимое заготовкой;
QИ - количество теплоты, отводимое инструментом; .
QЛ- теплота лучеиспускания - переходит в окружающую среду.

Значения слагаемых зависят физико-механических свойств материала, инструмента, режимов, геометрии и тд.
В зависимости от режимов стружкой отводится 25-95% всей теплоты, заготовкой -10-50% инструментом 2-8%.
Тепловыделения отрицательно сказываются на процессе резания.

Лезвие нагревается до Т0=800-10000С. Ускоренный износ, структурные превращения приводят к потере режущих свойств.
Изменяются геометрические размеры заготовки Наибольшее влияние на Т 0С оказывает V Наименьшее - глубина резания.

Парфеньева И.Е. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. М.: Учебное пособие, 2009

1. Общая характеристика обработки резанием

Общая характеристика обработки резанием. Сущность процесса резания. Виды стружек. Силы резания. Тепловые явления процесса резания. Наростообразование при резании. Вибрации при резании.

1.1. Общие сведения

Обработка металлов резанием – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали.

Заготовками для деталей служат отливки, поковки и штамповки, сортовой прокат. Используются как черные так и цветные металлы.

Слой металла, удаляемый с заготовки при резании, называется припуском .

В зависимости от применяемого инструмента различают следующие виды обработки материалов резанием:

1. Лезвийная обработка (резцы, фрезы, сверла и др.)

2. Абразивная обработка (круги, бруски, пасты и др.)

3. В физико-химических средах (электролиты, плазма, луч лазера и др.).

1.2.Сущность процесса резания

Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся определенными физическими явлениями. Упрощенно процесс резания можно представить в виде следующей схемы (рис.1.). В начальный момент процесса резания движущийся резец под действием силы Р вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При дальнейшем движении резца упругие деформации, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические. В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние. В плоскости, перпендикулярной траектории движения резца, возникают нормальные напряжения , а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца, - касательные напряжения . Наибольшие касательные напряжения действуют у вершины резца А , уменьшаясь до нуля по мере удаления от нее. Нормальные напряжения вначале действуют как растягивающие, а затем быстро уменьшаются и, переходя через нулевое значение, превращаются в напряжения сжатия.

Под действием нормальных и касательных напряжений срезаемый слой пластически деформируется. Рост пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям, т.е. к смещению частей кристаллов относительно друг друга. Это происходит, когда возникающие напряжения превосходят предел прочности обрабатываемого материала. Сдвиговые деформации происходят в зоне стружкообразования АВС , причем они начинаются в плоскости АВ и заканчиваются в плоскости АС – скалыванием элементарного объема металла и образованием стружки. Далее процесс повторяется и образуется следующий элемент стружки и т.д.

Условно принято считать, что сдвиговые деформации происходят по плоскости ОО , которую называют плоскостью сдвига. Плоскость сдвига ОО располагается примерно под углом = 30? к направлению движения резца. Угол называют углом сдвига. Он не зависит от геометрических параметров режущего инструмента и свойств обрабатываемого материала.

Срезанный и превращенный в стружку слой металла дополнительно деформируется вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента.

Рис.1. Схема упругонапряженного состояния металла при обработке резанием

Структура металла зоны АВС и стружки резко отличаются от структуры основного металла. Структура основного металла состоит из равноосных зерен. В зоне АВС зерна сильно измельчены и вытянуты в определенном направлении, совпадающем с направлением плоскости О1 О1 , которая с плоскостью сдвига составляет угол . Для хрупких материалов пластическая деформация практически отсутствует и угол близок к нулю, а при резании деталей из пластичных материалов значение угла доходит до 30 град. У передней поверхности резца слои стружки искривляются и располагаются почти параллельно ей.

Следовательно, резание может быть представлено как процесс последовательного упругого и пластического деформирования срезаемого слоя металла, а затем его разрушения.

1.3. Виды стружек

В зависимости от обрабатываемого материала, условий резания, геометрии режущего инструмента изменяется характер стружки. Стружка при резании может быть (рис.2):

сливная – сходит в виде ленты, закручивающейся в спираль. Поверхность ее, обращенная к резцу, чистая и гладкая. С обратной стороны она имеет небольшие зазубрины. Образуется при обработке пластичных материалов (мягкой стали, латуни, алюминия и др.) со значительными скоростями скольжения и небольшими подачами инструмента с оптимальными передними углами. Образованию сливной стружки способствует увеличение переднего угла , уменьшение толщины среза a , повышение скорости резания, а также увеличение пластичности обрабатываемого материала;

скалывания – состоит из отдельных связанных между собой элементов. Обращенная к резцу сторона ее гладкая, а противоположная имеет большие зазубрины. Образуется при обработке металлов средней твердости с невысокими скоростями резания и значительными подачами резцов, имеющих небольшие передние углы;

надлома – состоит из отдельных не связанных или слабо связанных между собой элементов стружки. Образуется при обработке хрупких материалов (чугуна, бронзы, некоторых сплавов алюминия). Обработанная поверхность имеет большие неровности.

Рис.2. Виды стружек:

a - сливная; б - скалывания; в - надлома

Стружка, образующаяся в процессе резания, подвергается значительной деформации, одним из проявлений которой является ее усадка .

Усадка состоит в том, что длина стружки становится меньше длины обработанной поверхности, а толщина – больше толщины срезанного с заготовки слоя металла. Ширина стружки при этом практически не изменяется. Величина усадки характеризуется коэффициентом усадки:

где Lo – длина обработанной поверхности; L – длина стружки; ho –толщина срезаемого с заготовки слоя; h – толщина стружки.

Величина усадки стружки зависит от свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрических параметров инструмента и др. Для хрупких материалов , для пластичных . Использование СОЖ усадку стружки меньшает.

1.4. Силы резания

При обработке резанием металл оказывает сопротивление режущему инструменту. Это сопротивление преодолевается силой резания, приложенной к передней поверхности инструмента. Сила резания направлена перпендикулярна передней поверхности резца. Сила резания затрачивается на отрыв элемента стружки от основной массы металла и его деформацию, а также на преодоление трения стружки о переднюю поверхность резца и задней поверхности резца о поверхность резания.

В результате сопротивления металла процессу деформирования возникают реактивные силы, действующие на режущий инструмент (рис.3а).

Рис.3. Схема сил, действующих на резец (а ), и разложение силы резания на составляющие (б )

Это силы упругого (Ру1 и Ру2 ) и пластического (Рп1 и Рп2 ) деформирования, векторы которых направлены перпендикулярно к передней и главной задней поверхностям инструмента. Наличие нормальных сил обуславливает возникновение сил трения Т1 и Т2 , направленных по передней и главной задней поверхностям инструмента. Всю указанную систему сил приводят к равнодействующей силе резания: .

Точка приложения силы R находится на рабочей части главной режущей кромки инструмента. Абсолютная величина, точка приложения и направление в пространстве силы R под влиянием ряда факторов (неоднородность структуры и твердости заготовки, непостоянство срезаемого слоя металла и др.) являются переменными. Поэтому для расчетов используют не равнодействующую силу резания R , а ее составляющие, действующие по трем взаимно перпендикулярным направлениям – Рх , Ру , Рz . Для токарной обработки

ось Х – линия центров станка; ось У – горизонтальная линия, перпендикулярная линии центров станка; ось Z – линия, перпендикулярная плоскости ХОУ (рис.3б).

Сила РZ –вертикальная составляющая силы резания или просто сила резания. Действует в плоскости резания в направлении главного движения. По силе Рz определяют крутящий момент на шпинделе станка, эффективную мощность резания, деформацию изгиба заготовки в плоскости ХОZ , изгибающий момент, действующий на стержень резца, а также ведут динамический расчет механизмов коробки скоростей станка.

Сила РУ – радиальная составляющая силы резания. Действует перпендикулярно оси обрабатываемой заготовки в плоскости ХОУ. По силе Ру определяют величину упругого отжатия резца от заготовки, ведут расчет технологической системы на жесткость. Сила Ру стремится оттолкнуть резец от заготовки и деформировать ее. Учитывается при расчете прочности станины и суппорта, способствует появлению вибраций.

Сила РХ – осевая составляющая силы резания. Действует вдоль оси заготовки параллельно направлению продольной подачи. По силе Рz рассчитывают механизм подачи станка, а также изгибающий момент, действующий на стержень резца.

Равнодействующая силы резания определяется как диагональ параллепипеда, построенного на составляющих сил:

Каждая из составляющих силы резания определяется по эмпирическим формулам вида: , Н

где – коэффициент, учитывающий физико-механические свойства материала обрабатываемой заготовки;

– коэффициент, учитывающий факторы, не вошедшие в формулу (величины углов резца, материал резца и др.)

– глубина резания, мм;

S – подача, мм/об;

V – скорость резания, м/мин;

Показатели степеней.

Величины коэффициентов и показателей степеней выбираются из справочников для конкретных условий обработки. Аналогичные формулы существуют и для определения сил Ру и Рz .

Между указанными силами имеется примерно следующее соотношение:

Крутящий момент на шпинделе станка: , н·м,

где D заг –диаметр заготовки, мм

Эффективной мощностью N е называют мощность, расходуемую на процесс деформирования и срезания с заготовки слоя металла. При точении цилиндрическойповерхности на токарно-винторезном станке эффективная мощность

, кВт

где n –частота вращения заготовки, об/мин.

Величина мощности от силы составляет 1-2% от всей мощности. Поэтому ею пренебрегают и мощность N е определяют по формуле:

Мощность, расходуемая электродвигателем ,

где - к.п.д. станка, равный 0,7 – 0,8.

1.5. Тепловые явления процесса резания

При резании вся механическая работа превращается в тепловую энергию. Количество теплоты Q , выделяющееся при резании в единицу времени (тепловая мощность), определяется по формуле: , Дж,

где РZ - сила резания, V - скорость резания.

Образующееся в зоне резания тепло распределяется между заготовкой, стружкой, режущим инструментом и окружающей средой.

Причинами образования теплоты являются упругопластическое деформирование в зоне стружкообразования, трение стружки о переднюю поверхность инструмента, трение задних поверхностей инструмента о заготовку. Тепловой баланс процесса резания можно представить следующим тождеством:

где: Q Д – количество теплоты, выделяющейся при упругопластическом деформировании обрабатываемого материала;

Q П.П – количество теплоты, выделяющейся при трении стружки о переднюю поверхность инструмента;

Q З.П . – количество теплоты, выделяющейся при трении задних поверхностей инструмента о заготовку;

Q С – количество теплоты, отводимое стружкой;

Q И – количество теплоты, отводимое режущим инструментом;

Q Л – количество теплоты, переходящее в окружающую среду (теплота лучеиспускания).

По данным многих исследований, количество теплоты, отводимое стружкой, составляет (25-85)% всей выделяющейся теплоты, заготовкой (10-50)%, режущим инструментом (2-8)%. Количественное распределение теплоты зависит главным образом от скорости резания (рис.4). С увеличением скорости резания отводимое стружкой тепло увеличивается, а заготовкой, инструментом, окружающей средой – уменьшается.

Рис.4. Распределение теплоты резания в зависимости от скорости резания

Соотношение членов в уравнении теплового баланса не постоянны и изменяются в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, условий резания и материала инструмента, условий обработки и др.

Увеличение подачи S повышает температуру в зоне резания, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания V . Еще меньшее влияние на температуру оказывает глубина резания t .

Влияние геометрии резца:

1.С увеличением угла резания и угла в плане температура в зоне резания возрастает.

2.С увеличением радиуса закругления при вершине температура в зоне резания уменьшается.

Теплообразование отрицательно влияет на процесс обработки. Обработка должна производится без перегрева режущего инструмента. Так для работы инструмента из углеродистой стали температура в зоне резания не должна превышать (200-250)град C, из быстрорежущей стали (550-600) град C, инструментом, оснащенным твердыми сплавами – (800-1000) град C, а минералокерамикой – (1000-1200) град C; абразивными материалами – (1800-2000) град C. Нагрев инструмента выше указанных температур вызывает структурные превращения в материале, из которого инструмент изготовлен, снижение его твердости и потерю его режущих способностей. Также происходит изменение геометрических размеров инструмента, что влияет на точность размеров и геометрическую форму обработанных поверхностей. Нагрев заготовки вызывает изменение ее геометрических размеров. Вследствие жесткого закрепления заготовки на станке она начинает деформироваться. А это приведет к снижению точности обработки.

Для уменьшения отрицательного влияния теплоты на процесс резания обработку следует вести в условиях применения смазочно-охлаждающих сред (СОЖ).

1.6. Наростообразование при резании

При резании пластичных материалов (сталь, латунь) происходит явление, получившее название наростообразования, когда на передней поверхности резца у режущей кромки образуется плотное скопление частиц металла, прочно укрепляющееся на передней поверхности инструмента. Образование нароста объясняется тем, что при некоторых условиях обработки (высокие давления, значительные температуры в зоне контакта стружки с резцом) силы трения между передней поверхностью инструмента и срезанным слоем металла становятся больше сил внутреннего сцепления, и при определенных температурных условиях металл прочно оседает на передней поверхности инструмента. Размеры и форма нароста постоянно меняются. Он периодически разрушается, уносится стружкой и образуется вновь.

Рис.5. Схема образования нароста

Металл нароста деформирован, и твердость его значительно (иногда в 2-3 раза) превосходит твердость обрабатываемого металла.

Угол резания на наросте меньше угла резания на резце , вследствие этого несколько уменьшаются затраты мощности на резание. Нарост защищает вершину резца и режущую кромку от преждевременного изнашивания. Точность и качество обработки поверхностей при наросте ухудшаются. Возрастает шероховатость поверхностей. Поэтому при черновой обработке, где качество поверхности не имеет особого значения, нарост благоприятно влияет на резание, а при чистовой обработке, когда качество обработанной поверхности важно, образование нароста вредно и его следует избегать.

Установлено, что интенсивность образования нароста в значительной степени зависит от скорости резания. Наибольшее наростообразование имеет место при скоростях резания 18-30 м/мин, а при скоростях резания до 10-12 м/мин и более 50-70 м/мин нарост на режущем инструменте практически не образуется. Поэтому чистовую обработку выполняют на повышенных скоростях резания.

С увеличением подачи S размеры нароста увеличиваются. Поэтому при чистовой токарной обработке рекомендуются подачи 0,1 - 0,2 мм/об.

Глубина резания t существенного влияния на размеры нароста не оказывает.

С увеличением угла резания нарост увеличивается. Применение СОЖ уменьшает нарост.

При прерывистом резании (строгание, фрезерование) нарост обычно не удерживается на режущей кромке.

1.7. Вибрации при резании

Вследствие нежесткости элементов технологической системы СПИД (станок–приспособление–инструмент–деталь) всегда возникают колебания инструмента относительно заготовки, которые называют вибрациями при резании.

Вибрации отрицательно влияют на процесс резания:

• снижают качество обработанной поверхности
• усиливается динамический характер силы резания, а нагрузки на движущиеся детали и сборочные единицы станка усиливаются в десятки раз – особенно в условиях резонанса, когда частота собственных колебаний системы СПИД совпадает с частотой колебаний при обработке резанием
• резко снижается стойкость инструмента, особенно с пластинками из твердых сплавов
• возникает шум, утомляюще действующий на окружающих людей, и производительность труда снижается.

Основные меры борьбы с вибрациями:

• повышение жесткости технологической системы
• уменьшение массы колебательных систем
• применение виброгасителей (динамических, гидравлических, упругих)
• подбор оптимальных режимов резания и геометрии режущего инструмента.

Однако при обработке труднообрабатываемых материалов вибрации играют положительную роль. Для обработки таких материалов применяют вибрационное резание. Сущность вибрационного резания состоит в том, что в процессе обработки создаются искусственные колебания инструмента с регулируемой частотой и заданной амплитудой в определенном направлении. Источники колебаний – механические вибраторы или высокочастотные генераторы. Частоту колебаний задают от 200 до 20000 Гц, амплитуду колебаний – от 0,02 до 0,002 мм. Колебания задают по направлению подачи или по направлению скорости резания.

Обработка резанием представляет совокупность действий, направленных на изменение формы заготовки путем снятия припуска режущим инструментом на металлорежущих станках с целью получения детали требуемой формы и размеров. Припуском на обработку называется слой металла, который срезается с заготовки в процессе изготовления де-тали. Величина припуска определяется разностью размеров заготовки и обработанной детали.

Кроме общего припуска различают промежуточный припуск. Промежуточный припуск — это слой металла, необходимый для осуществления определенной технологической операции. На величину припуска оказывают влияние такие факторы, как вид заготовки (отливка, штамповка, поковка, прокат и др.), материал заготовки, технологический процесс обработки, сложность конфигурации детали, требуемые точность и чистота обрабатываемых поверхностей и т. д.

При резании снятием стружки усилие резания воспринимается только одной (передней) поверхностью резца, благодаря чему отгибается и отводится в сторону слой снимаемого материала, т. е. образуется стружка. Вторая поверхность (задняя) оказывает давление на деталь и скользит по уже обработанной поверхности.

Пластической деформации подвергается весь отделяемый слой металла, превращающийся в стружку, а также те слои, которые непосредственно примыкают к острию клина инструмента, т. е. впереди стружки и на подрезцовой поверхности.

В зоне соприкосновения рабочих поверхностей инструмента и срезаемого слоя заготовки происходят упруго-пластические деформации, развивающиеся вплоть до отделения частиц металла и образования элементов стружки.

Токарные станки служат вот именно для такой обработки, при воздействии резца передней поверхностью на элемент срезаемого слоя вначале происходят упругие, а затем пластические деформации в ограниченной области вплоть до отделения стружки. В связи с относительной малостью упругой деформации в сравнении с пластической первой обычно пренебрегают и считают, что резание представляет процесс пластической деформации, доведенной до разрушения срезаемого слоя металла.

В процессе обработки резанием под влиянием внешней силы станка, приложенной к инструменту, на передней и задних поверхностях инструмента возникают нормальные силы и силы трения, которые вызывают деформацию срезаемого слоя и образование стружки, трение по передней и задней поверхностям инструмента, деформацию поверхностного слоя заготовки.

Процесс резания сопровождается выделением большого количества тепла, образуемого в результате деформации и трения по контактирующим поверхностям инструмента.

Деформации и тепловые явления определяют силы резания, расходуемую мощность, влияют на износ и стойкость инструмента, на характер температурного поля в зоне ре-зания, что приводит к изменению механических свойств обрабатываемого слоя металла около режущего инструмента.

Процесс стружкообразования сопровождается большим трением, завиванием и усадкой стружки, наростообразованием и износом режущего инструмента, упрочнением по-верхностного слоя и детали.

Для увеличения стойкости режущих инструментов , повышения класса чистоты обработанных поверхностей, уменьшения сил резания, облегчения процесса пластического де-формирования и удаления стружки при обработке резанием применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Виды движений при токарной обработке. Для осуществления процесса резания при токарной обработке необходимо иметь два одновременно действующих рабочих движения, одно из которых вращательное, а второе - поступательное. Вращение обрабатываемой заготовки называется главным движением, а скорость ее вращения — скоростью резания.

Поверхности на обрабатываемых деталях. В процессе резания на детали различают три поверхности:

1. обрабатываемая поверхность, т. е. поверхность детали, которая подлежит обработке;
2. поверхность резания, которая образуется на детали непосредственно режущей кромкой резца;
3. обработанная поверхность, полученная после снятия стружки.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Процесс резания и явления, сопровождающие его

2. Характеристика детали

3. Характеристика станка

4. Режущий инструмент для токарной обработки

5. Способы обработки конических поверхностей

6. Выбор рациональных режимов резания

7. Контрольно-измерительные инструменты, применяемые при токарной обработке

8. Организация рабочего места токаря

9. Правила безопасности труда при работе на токарном станке

1. Процесс резания и явления, сопровождающие его

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла при образовании стружки, износом режущего инструмента и наростообразованием на резце. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и обрабатывать детали более качественно, производительно и экономично.

В процессе резания различных материалов могут образовываться следующие основные виды стружек: сливные, скалывания и надлома.

Рис 1. Типы стружек: а -- сливная, б -- скалывания, в -- надлома

Сливная стружка (рис. 1 а) образуется при резании вязких и мягких материалов, например мягкой стали, латуни. Резание протекает обычно при высокой скорости. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого металла, меньше угол резания и толщина среза, выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной.

Стружка надлома (рис. 1 в) образуется при резании хрупких металлов, например серых чугунов. Такая стружка состоит из отдельных, почти не связанных между собой элементов. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. В определенных условиях, например при обработке чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец. Сходство со сливной стружкой здесь только внешнее, так как достаточно слегка сжать такую стружку в руке и она легко разрушится на отдельные элементы.

Стружка скалывания (рис. 1 б) занимает промежуточное положение между сливной стружкой и стружкой надлома и образуется при обработке некоторых сортов латуни и твердых сталей с большими подачами и относительно малыми скоростями резания. С изменением условий резания стружка скалывания может перейти в сливную и наоборот.

Под действием режущего инструмента срезаемый слой металла подвергается сжатию. Процессы сжатия (как и процессы растяжения) сопровождаются упругими и пластическими деформациями.

При обработке режущий инструмент деформирует не только срезаемый слой, но и поверхностный слой материала обрабатываемой детали. Глубина деформации поверхностного слоя металла зависит от различных факторов и может достигать от сотых долей до нескольких миллиметров.

Под действием деформации поверхностный слой металла упрочняется, увеличивается твердость и уменьшается пластичность, происходит так называемый наклеп обрабатываемой поверхности.

Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем большему наклепу он подвергается. Чугуны обладают значительно меньшей способностью к упрочнению, чем стали. Величина и глубина наклепа увеличиваются с увеличением подачи и глубины резания и уменьшаются с увеличением скорости резания. Глубина наклепа увеличивается примерно в 2--3 раза при работе тупым режущим инструментом, чем при работе острым. Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают глубину и степень упрочнения.

При некоторых условиях резания на передней поверхности режущей кромки резца налипает обрабатываемый материал, образуя так называемый нарост . Он имеет клиновидную форму, по твердости превышает в 2--3 раза твердость обрабатываемого материала. Являясь как бы продолжением резца, нарост изменяет его геометрические параметры (д 1 <д), участвует в резании металла, влияет на результаты обработки, износ резца и силы, действующие на резец.

Усадка стружки является важным параметром, определяющим ход протекания процесса резания. Так, изменение усадки стружки влечет за собой изменение сил резания, качества обработанной поверхности, стойкости режущего инструмента и т. п. Коэффициент усадки стружки определяется отношением длины обработанной поверхности к длине стружки и может быть в пределах от 1,1 до 10. Чем больше коэффициент усадки стружки, тем ниже твердость материала, выше пластичность, а обрабатываемость резанием - лучше.

На коэффициент усадки стружки влияют различные параметры резания, например, при увеличении переднего угла резца коэффициент усадки уменьшается, а при увеличении радиуса закругления вершины резца - увеличивается, при увеличении толщины среза коэффициент усадки уменьшается.

2. Характеристика детали

Данная деталь относится к ступенчатым валам. Вал имеет конический участок длиной 160 мм, большим диаметром 40и конусностью 1:10. Также имеется цилиндрический участок диаметром 30 и длиной 35 мм. С другой стороны вала расположен участок с резьбой М18-8h. Для выхода резьбового и проходного упорного резцов предусмотрены канавки шириной 5мм.

Конический участок выполняется по способу поворота верхних салазок. Для этого необходимо рассчитать угол поворота верхних салазок, который равен углу конуса и определяется по формуле:

tgб = K/2, где К - конусность

tgб= 1/10/2 =0,5.

Зная тангенс угла, по таблице находим численное значение угла. Угол равен 26 30.

Под нарезание резьбы определяем диаметр стержня по формуле:

dст. = d р. - 0,2 = 18 - 0,2 = 17,8 мм

Резьба нарезается резцом за четыре черновых и два чистовых прохода.

Вал изготавливается из материала Сталь 35. Это сталь качественная, углеродистая, конструкционная, которая содержит 0,35% углерода.

Эта сталь обладает достаточно высокой твердостью, прочностью и износостойкостью. Она хорошо обрабатывается резанием, хорошо сваривается и паяется. Повысить твердость можно с помощью закалки.

Стали качественные применяются для изготовления валов, осей, зубчатых колес, звездочек и других деталей.

При маркировке этих сталей записывается полностью слово «Сталь» и двухзначное число, которое указывает содержание углерода в сотых долях.

3. Характеристика станка

Токарно-винторезный станок 16К20 является универсальным оборудованием для точной обработки металлических изделий в полном соответствии с международными стандартами качества. К объективным преимуществам станков данного типа можно отнести удобное управление, широкие функциональные возможности и превосходные эксплуатационные показатели, которые гарантируют высокие результаты и максимальную эффективность при правильном использовании на ремонтных, производственных и других металлообрабатывающих предприятиях. Как правило, станки токарные винторезные применяются для выполнения технологических операций различной сложности с наружными и внутренними поверхностями деталей, включая тела вращения, имеющих разнообразный профиль оси. Помимо этого, станок токарный 16К20 очень часто используется для быстрой и удобной нарезки левой и правой резьбы (метрической, дюймовой, модульной и питчевой), полностью обеспечивая нужды предприятий всех отраслей современной промышленности. Станок токарно-винторезный 16К20 имеет расширенную комплектацию, которая включает в себя все необходимое оборудование для обеспечения успешной работы:

· коробку передач;

· электрический шкаф;

· коробку подач;

· переднюю бабку;

· ограждение патрона;

· станину;

· каретку и суппорт;

· фартук;

· ограждение суппорта;

· заднюю бабку.

Технические характеристики

4. Режущий инструмент для токарной обработки

При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки, фасонный инструмент и др.

Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом и применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д. (Рис 1.2).

На рисунке изображены токарные резцы для различных видов обработки: а -- наружное обтачивание проходным отогнутым резцом; б -- наружное обтачивание прямым проходным резцом; в -- обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом; г -- прорезание канавки; д -- обтачивание радиусной галтели; е -- растачивание отверстия; ж и з -- нарезание резьбы наружной и внутренней соответственно

Сверление является одним из распространенных методов обработки на токарных станках и осуществляется для предварительной обработки отверстий. Предварительно обработать резанием отверстие в сплошном материале можно только с помощью сверла. В зависимости от конструкции и назначения различают сверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторные и др. Наибольшее распространение при токарной обработке получили спиральные сверла.

Развертки

Для обработки данной детали применяются следующие инструменты:

1. Резец проходной отогнутый. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для подрезки торца и снятия фаски.

2. Резец проходной упорный. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для точения наружных поверхностей.

3. Сверло центровочное. Материал режущей части - Р18. Применяется для центрования заготовки.

4. Резец отрезной (канавочный). Материал режущей части - ВК8. Применяется для создания узких канавок на внешних цилиндрических поверхностях.

5. Резец резьбовой. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для нарезания наружной резьбы.

5. Способы обработки конических поверхностей

Обработку конусов на токарно-винторезных станках осуществляют несколькими способами.

Обработка конуса с помощью конусной линейки (Рис 2)позволяет получать точные конусы с углом б до 18°, длина которых не превышает длины линейки. На кронштейнах 4, привернутых сзади к станине, укрепляют линейку 2, которую устанавливают под требуемым углом б к линии центров станка. По линейке перемещается ползун 1, связанный с поперечным суппортом 5, который предварительно отсоединен от нижней каретки. При включении продольной механической подачи резец получит два перемещения: продольное - от каретки, поперечное - от ползуна. Результирующая перемещения направлена параллельно оси линейки.

Величину смещения линейки m измеряют по шкале 3 и определяют по формуле m = A tg б.

Обработку конусов широким резцом (рис. 3, а) применяют для конических поверхностей длиной не более 15-20 мм, при больших углах наклона и невысоких требованиях к точности обработки.

Добавить

Точение конусов поворотом верхних салазок суппорта (рис.3, б) применяют при обработке точных внутренних и наружных конусов небольшой длины, так как ход резцовых салазок ограничен. Резцовые салазки поворачивают на угол а, равный половине угла при вершине конуса, и сообщают им чаще ручную, реже механическую подачу.

Точение конуса смещением центра задней бабки применяют для обработки длинных деталей с небольшой конусностью (рис. 3, в).

6. Выбор рациональных режимов резания

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным. Кроме этого, такой режим должен соответствовать экономической стойкости инструмента. Для повышения производительности следует стремиться работать с возможно большими режимами резания. Однако их увеличение ограничивается стойкостью инструмента, жесткостью и прочностью обрабатываемой детали, узлов станка и его мощностью.

Рассматривая влияние элементов режима резания на стойкость резцов, мы установили, что выгоднее в первую очередь вести обработку с наибольшей глубиной резания, затем выбирать максимально допустимую подачу и только после этого принимать допустимую скорость резания. Это основное правило резания металлов также соответствует условию наиболее производительной работы. Всегда выгодно при возможности срезать весь припуск за один проход. В этом случае уменьшаются потери времени на возвращение резца в исходное положение и установку его на размер обрабатываемой поверхности. Чем больше подача, тем выше скорость движения суппорта и, следовательно, короче время обработки детали.

Увеличение скорости резания также способствует росту производительности обработки и, кроме того, повышению чистоты обрабатываемой поверхности.

Скорость резания, наиболее сильно влияющая на износ и стойкость инструмента, выбирается в зависимости от всех условий резания: свойств материалов обрабатываемой детали и резца, глубины резания, подачи, геометрии резца, качества и способа смазки и охлаждения. Так, скорость резания при обработке чугуна, сопровождающейся сильным абразивным износом инструмента, принимается в 1,5--2 раза меньшей, чем при обработке конструкционных сталей. Еще более низкие скорости следует принимать при резании труднообрабатываемых нержавеющих и жаропрочных сталей. Для твердосплавных резцов скорость резания можно увеличить в 4--5 раз по сравнению с ее значением для быстрорежущих резцов. С увеличением глубины резания и подачи скорость резания следует уменьшать. Для резцов с малыми углами в плане и большим радиусом закругления вершины скорость резания может быть принята большей.

Применение смазывающе-охлаждающих жидкостей и интенсивных способов охлаждения позволяет увеличить скорость резания. При назначении режимов резания руководствуются нормативными таблицами и исходными данными: чертежом детали, родом и размерами заготовки, типом, материалом и геометрией инструмента, паспортными сведениями о станке. Используя эти данные, назначают элементы режима резания в следующем порядке: вал токарный обработка инструмент

1. Глубину резания принимают в зависимости от величины припуска, жесткости детали и точности обработки. Если условия позволяют, весь припуск следует срезать за один проход инструмента. Точные поверхности обрабатывают вначале предварительно, затем окончательно. Чистовой проход в этом случае выполняют с небольшой глубиной резания -- 0,5--1 мм.

2. Подачу выбирают из нормативных таблиц. При черновой обработке ее величина ограничивается жесткостью детали, инструмента и допустимым усилием предохранительного механизма подачи станка. Подача для чистовой обработки определяется главным образом чистотой обрабатываемой поверхности. Для получения более высокого класса чистоты подачу следует принимать меньшую. На величину подачи при чистовом точении влияют также радиус закругления вершины резца и углы в плане. Чем больше радиус при вершине и меньше углы в плане, тем большую подачу можно применять. Окончательно подачу корректируют по станку и принимают ближайшую из имеющихся.

3. Скорость резания, соответствующую экономической стойкости инструмента, назначают из нормативных таблиц в зависимости от принятых значений глубины резания, подачи. Такие таблицы составлены для определенных условий работы. Поэтому, если действительные условия резания отличаются от нормативных, выбранную скорость надо умножить на поправочные коэффициенты, прилагаемые к таблицам.

4. Зная скорость резания, определяют частоту вращения шпинделя из формулы:

n= 320 v/D об/мин

и подбирают ближайшее меньшее значение или большее (если оно не превышает 5% расчетного) по станку.

5. По принятому числу оборотов подсчитывается действительная скорость резания

V= Dn/320 м/мин.

7. Контрольно-измерительные инструменты, применяемые при токарной обработке

Средства измерений -- технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. Средства измерений делят на меры и измерительные приборы.

Мера -- средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера, например концевая мера длины, гиря -- мера массы. Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера, а многозначная мера -- ряд одноименных величин различного размера. Специально подобранный комплект мер, применяемых не только в отдельности, но и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда одноименных величин различного размера, называется набором мер .

Измерительные приборы -- средства измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. По характеру показаний измерительные приборы делят на аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие, самопишущие и печатающие, а по принципу действия -- на приборы прямого действия, приборы сравнения, интегрирующие и суммирующие приборы.

По назначению измерительные приборы делят на универсальные - предназначенные для измерения одноименных физических величин различных изделий, и специализированные - служащие для измерения отдельных видов изделий (например, размеров зубчатых колес) или отдельных параметров изделий (например, шероховатости, отклонений формы поверхностей).

По конструкции универсальные приборы для линейных измерений делят на:

1. Штриховые приборы, снабженные нониусом (штанген-инструменты);

2. Приборы, основанные на применении микрометрических /винтовых пар (микрометрические инструменты);

3. Рычажно-механические приборы, которые по типу механизма подразделяют на рычажные (миниметры), зубчатые (индикаторы часового типа), рычажно-зубчатые (индикаторы или микромеры), пружинные; (микрокаторы и микаторы) и рычажно-пружинные (миникаторы); 4) оптико-механические (оптиметры, оптикаторы, контактные интерферометры, длиномеры, измерительные машины, измерительные микроскопы, проекторы).

По установившейся терминологии простейшие измерительные приборы -- штангенциркули, микрометры называют измерительным инструментом.

Для выполнения операций контроля в машиностроении широко используются калибры , которые представляют собой тела или устройства, предназначенные для проверки соответствия размеров изделий или их конфигурации установленным допускам. К ним относятся гладкие предельные калибры (пробки и скобы), резьбовые калибры, шаблоны и т.д.

Рассмотрим подробнее следующие измерительные приборы:

1) Штангенциркули предназначены для измерения наружных и внутренних размеров изделий. Они выпускаются четырех типов: ШЦ--I (рис.4, а);

ШЦТ--I (ШЦ--1 без верхних губок и с нижними губками, оснащенными твердым сплавом); ШЦ--II (рис.4, б) и ШЦ--111 (ШЦ--П без верхних губок). Основные части штангенциркулей: штанга 1, измерительные губки 2, рамка 3, зажим рамки 4, нониус 5, глубомерная линейка 6 и микрометрическая подача 7 для установки на точный размер. При измерениях наружной стороной губок штангенциркулей ШЦ--II размер Ь = 10 мм прибавляется к отчету.

2) Микрометры гладкие типа МК предназначены для измерения наружных размеров изделий. Основные узлы микрометра: скоба, пятка и микрометрическая головка -- отсчетное устройство, основанное на применении винтовой пары, которая преобразует вращательное движение микровинта в поступательное движение подвижной измерительной пятки. Пределы измерений микрометров зависят от размера скобы и составляют 0--25; 25--50; 275--300, 300--400; 400--500 и 500--600 мм.

Микрометры для размеров более 300 мм оснащены сменными (рис. 26) или переставными пятками, обеспечивающими диапазон измерений 100 мм. Переставные пятки крепятся в требуемом положении фиксатором, а сменные пятки -- гайками 6.

3) Измерительные головки - относятся к рычажно-механическим приборам применяются для измерения размеров, а также отклонений от заданной геометрической формы.

4) Оптико-механические приборы (Рис.4) (оптиметры, оптикаторы, контактные интерферометры, длиномеры, измерительные машины, микроскопы и проекторы) предназначены для высокоточных измерений размеров и отклонений геометрической формы изделий дифференциальным методом. Конструктивно они представляют собой измерительные трубки (головки), устанавливаемые на стойках. В измерительном механизме трубок оптиметров и оптикаторов сочетаются механический и оптический рычаги, поэтому такие приборы иногда называют рычажно-оптическими.

5) Линейки поверочные изготовляются следующих типов: ЛД -- лекальные с двухсторонним скосом; ЛТ -- лекальные трехгранные; ЛЧ--лекальные четырехгранные; ШП -- с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения; ШД -- с широкой рабочей поверхностью двухтаврового сечения; ШМ -- с широкой рабочей поверхностью, мостики; УТ -- угловые трехгранные.

8. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ТОКАРЯ

Планировка рабочего места предусматривает рациональное расположение оборудования и оснастки, наиболее эффективное использование производственных площадей, создание удобных и безопасных условий труда, а также продуманное расположение инструментов, заготовок и деталей на рабочем месте.

Все предметы и инструменты располагают на рабочем месте в пределах досягаемости вытянутых рук, чтобы не делать лишних движений-наклонов, поворотов, приседаний и др., вызывающих дополнительные затраты времени и ускоряющих утомляемость рабочего. Все, что приходится брать левой рукой, располагают слева; то, что берут правой, располагают справа. Материалы и инструменты, которые берут обеими руками, располагают с той стороны станка, где во время работы находится токарь.

Планировка рабочего места должна обеспечивать условия для выработки привычных движений Если предметы труда располагать в строго определенном порядке и всегда на одних и тех же местах то у рабочих появится навык и даже автоматизм движений, что ведет к снижению напряжения и утомляемости.

В механических цехах единичного и мелкосерийного производства на рабочем месте токаря хранится много инструментов и приспособлений.

Для хранения используется организационно-техническая оснастка, в которую входят инструментальная тумбочка с планшетом, прикрепленным с задней стороны тумбочки и служащим для вывешивания документации (чертежей, карт технологического процесса, инструкций по технике безопасности); приемный столик, на верхней полке которого устанавливают тару с заготовками, а на нижней хранят приспособления и принадлежности.

При односменной работе на рабочем месте устанавливается тумбочка с одним отделением, при работе в две смены -- с двумя отделениями, при трехсменной работе -- две инструментальные тумбочки: одна с двумя отделениями, другая с одним.

Рабочее место токаря должно соответствовать принципам рациональной организации труда и типовым схемам планировки рабочих мест. Это -- основа обеспечения наивысшей производительности при токарных работах.

Правильное размещение оборудования является основным звеном в организации безопасной работы производственного участка и цеха. При размещении оборудования необходимо соблюдать установленные минимальные разрывы между станками, между станками и отдельными элементами здания, правильно определять ширину проходов и проездов. Невыполнение правил и норм размещения оборудования приводит к загромождению помещений и травматизму.

Расположение оборудования на площади цеха или участка определяется в основном технологическим процессом и местными условиями.

При автоматизированном производстве (комплексные автоматические заводы или цеха, автоматические линии, поточное производство) оборудование размещается по ходу технологического процесса в единую цепочку с соблюдением расстояний между оборудованием и конструктивными элементами здания. На автоматических и поточных линиях большой протяженности для перехода с одной стороны линии на другую устраивают переходные мостики.

При многостаночном обслуживании оборудование располагают с учетом максимально возможного сокращения расстояний между рабочими местами. Если по условиям технологического процесса необходимо предусмотреть стеллажи или столы для заготовок и готовых изделий, то для этого отводится дополнительная площадь в соответствии с особенностями производства.

9. Правила безопасности труда при работе на токарном станке

При работе на токарных станках из-за несоблюдения правил безопасности могут произойти несчастные случаи вследствие ранения стружкой, при прикосновении к вращающимся патронам, планшайбам и зажимным приспособлениям на них, а также к обрабатываемым деталям.

Большое значение для безопасной работы токаря имеет установка режущего инструмента. Устанавливать резец можно только в исправном суппорте с применением подкладки, равной по длине и ширине опорной поверхности резца. Токарю необходимо иметь набор подкладок разной толщины, длины и ширины. Это позволит выбрать нужные подкладки соответственно закрепляемому в суппорте резцу. Резец должен устанавливаться на высоте центров. Более двух подкладок под резец не устанавливается, и зажиматься он должен не менее чем тремя болтами.

Во избежание поломок резец зажимают с минимально возможным вылетом; подводят резец к обрабатываемой детали медленно и осторожно. Не следует устанавливать сразу большую глубину резания. Быстрое врезание на большую глубину может привести к поломке резца, выкрашиванию режущей кромки или вылету плохо напаянных на резец режущих пластин из быстрорежущей стали или твердых сплавов.

Уборка стружки непосредственно руками связана с опасностью их травмирования и не должна допускаться. Поэтому при уборке стружки вручную необходимо применять специальные крючки и металлические щетки, а также стальные совки, вилы и лопаты.

Во время работы станка производить с него уборку стружки не допускается. Намотавшаяся стружка удаляется с инструмента, патрона или планшайбы, а также с обрабатываемой детали только после полного останова станка.Для дробления стружки и ее безопасного удаления из рабочей зоны применяют специальные резцы, обеспечивающие стружколомание и стружкозавивание, а также специальные стружкоотводчики.

Зона обработки на токарных станках должна ограждаться защитным устройством (экраном). При этом экранируется зона обработки не только со стороны рабочего места, но также и со стороны, противоположной рабочему месту. Должны иметь ограждения также зажимные патроны универсальных токарных и токарно-револьверных станков. Ограждения должны быть подвижными и легко отводиться при установке и снятии заготовок, не ограничивая технологических возможностей станков.

Деталь следует надежно закреплять в кулачковом патроне или на планшайбе. Недопустимо, чтобы после закрепления детали кулачки выступали из патрона или планшайбы за пределы их наружного диаметра. Если же кулачки выступают, следует заменить патрон или установить специальное ограждение. При установке (навинчивании) патрона или планшайбы на шпиндель рекомендуется подкладывать под них на станок деревянные подставки с выемкой по форме патрона (планшайбы). Устанавливать тяжелые патроны и планшайбы на станок и снимать их со станка надо при помощи подъемного устройства и специального захватного приспособления. Не разрешается свинчивать патрон (планшайбу) резким торможением шпинделя.

В кулачковом патроне можно закреплять только короткие, длиной не более двух диаметров, уравновешенные детали. При установке более длинных деталей для подпора следует пользоваться задней бабкой. При обработке очень длинных деталей в центрах (длиной, равной 12 диаметрам и более), а также при скоростном и силовом резании деталей длиной, равной 8 диаметрам и более, следует применять дополнительные опоры (люнеты), а также безопасные поводковые патроны или хомутики. Нельзя пользоваться зажимными патронами, если в них изношены рабочие плоскости крепежных кулачков. Деталь следует захватывать в патроне кулачками на наибольшую возможную глубину, чтобы избежать выброса ее во время работы.

Перед установкой детали в центрах проверяют исправность центров и их совпадение по центровой линии. Нужно периодически смазывать центровые отверстия. Не следует применять центры с изношенными или забиты конусами. Размеры токарных центров должны соответствовать центровым отверстиям обрабатываемой детали. Нельзя туго затягивать задний центр. Заднюю бабку и пиноль надо надежно закреплять, чтобы деталь опиралась на центр всей конусной частью центрового отверстия, при этом не допускать упора центра в дно центрового отверстия детали.

При зачистке или полировке напильником детали, обрабатываемой на токарном станке, необходимо отвести суппорт с резцом на безопасное расстояние. Ручку напильника следует держать левой рукой, а его конец правой. При зачистке деталей наждачной бумагой пользуются специальными прижимными колодками (при зачистке наружных поверхностей) или круглой оправкой (при зачистке внутренних поверхностей).

Нельзя поддерживать деталь руками, в частности, при отрезании детали, закрепленной в центрах или в патроне. В этом случае необходимо пользоваться специальными деревянными подкладками для поддержки детали.

Недопустимо во время работы станка измерять детали, проверять рукой чистоту наружной или внутренней поверхностей обрабатываемой детали, устанавливать или сменять резцы, чистить и смазывать станок, передавать через станок детали, инструмент, техническую документацию и пр. После окончания обработки детали суппорт с резцом необходимо отвести в сторону, станок и двигатель отключить. Для ускорения остановки выключенного станка нельзя тормозить рукой патрон или планшайбу.

Список использованной литературы

1. Бергер И.И. Справочник молодого токаря - 365, с. ил. 17 см 2-е изд., перераб. и доп. Минск Вышэйш. шк. 1987 г.

2. Бруштейн Б.Б., Дементьев В.И. Токарное дело. Учебник для проф.-техн. училищ. Изд. 6-е,1967 г.

3. Фещенко В.Н. Токарная обработка. Издательство: М. «Высшая школа», 2005 г.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Анализ технологичности конструкции ступенчатого вала, его служебное назначение. Определение типа производства и его характеристика. Выбор маршрута механической обработки заготовки, подбор инструментов, расчет режимов резания и наладки станков с ЧПУ.

курсовая работа , добавлен 23.09.2011


Конструкция и назначение детали "Вал". Способ получения заготовки и расчет ее себестоимости. Определение технологических базовых поверхностей. Выбор приспособлений, режущего и мерительного инструментов. Расчет режимов резания и нормирование операций.

дипломная работа , добавлен 19.05.2011


Анализ детали на технологичность. Проектирование токарных операций. Расчет глубины резания, выбор станка. Режимы резания при фрезеровании. Выбор режущего инструмента при проектировании операции протягивания. Параметры резьбы и материала, отделка.

курсовая работа , добавлен 04.02.2012


Динамический расчет вертикально-фрезерного станка 675 П. Расчет обработки вала ступенчатого. Динамическая модель основных характеристик токарно-винторезного станка 16Б16А. Определение прогиба вала, параметров резца, режимов резания и фрезерования.

практическая работа , добавлен 31.01.2011


Выбор станка и инструментального обеспечения. Габарит рабочего пространства, технические характеристики и электрооборудование фрезерного станка с ЧПУ 6Р13Ф3. Расчет режимов резания для операции фрезерования. Скрины этапов обработки. Описание NC-110.

курсовая работа , добавлен 08.04.2015


Выбор глубин резания, определение размеров заготовки детали. Выбор оборудования для токарной и шлифовальной операций. Расчет режимов резания. Нормирование операций технологического процесса. Выбор вспомогательного оборудования и разработка планировки.

курсовая работа , добавлен 14.06.2011


Выбор станка, типа резца и его характеристик для обработки заданной поверхности. Влияние параметров режима резания на протекание процесса точения. Расчёт режимов резания при черновом и чистовом точении. Уравнения кинематического баланса токарного станка.

курсовая работа , добавлен 18.12.2013


Расчет параметров режимов резания при сверлении отверстия в заготовке и при шлифовании вала на круглошлифовальном станке. Сравнительный анализ эффективности обработки плоских поверхностей с заданной точностью при процессах строгания и фрезерования.

контрольная работа , добавлен 19.11.2014


Полный аналитический расчет режимов резания. Выбор геометрических параметров резца. Определение подач, допускаемых прочностью пластинки, шероховатостью обработки поверхности. Расчет скорости, глубины, силы резания, мощности и крутящего момента станка.

курсовая работа , добавлен 21.10.2014


Служебное назначение и технические требования детали. Технологический контроль чертежа и анализ технологичности конструкции. Выбор способа получения заготовки. Проектирование маршрутной технологии обработки детали. Расчет режимов резания и норм времени.

Лекция № 3

Сущность процессов резания

3.1.Конструкционные и инструментальные материалы

3.2. Процесс резания

3.3. Физические явления, сопровождающие процесс резания

Конструкционные и инструментальные материалы

Резанием обрабатываются заготовки, полученные из следующих конструкционных материалов – углеродистые стали качественные и обыкновенного качества, легированные стали, теплостойкие стали и труднообрабатываемые материалы.

Широкое распространение имеет углеродистая сталь, как соединение железа (Fe) с углеродом (C), содержание которого в стали не более 0,7%. Эталонной углеродистой сталью является сталь 45, обрабатываемость которой принята за единицу.

Режущие инструменты изготавливаются из инструментальных материалов следующих типов:

Ø инструментальные стали,

Ø твердые сплавы,

Ø металлокерамика,

Ø алмазы,

Ø сверхтвердые материалы (эльбор),

Ø абразивные материалы.

Основные требования к инструментальным материалам – это высокие физико-технические характеристики по прочности, твердости и теплостойкости. Физико-технические характеристики инструментальных материалов должны быть в 2 раза выше таких же характеристик обрабатываемых заготовок.

Инструментальные стали получили широкое распространение для изготовления массовых типов режущего инструмента. Основными инструментальными сталями являются:

Ø Углеродистые стали марок – У7, У8…У13.

Ø Легированные стали марок – ШХ-15, 9ХС, ХВГ.

Ø Быстрорежущие стали марок – Р18, Р6М5, Р6М5К5.

Процесс резания

Процессом резания называется работа, выполняемая режущим инструментом по отделению припуска от заготовки в виде стружки и преодолению сил трения.

Главным элементом режущего инструмента является режущий клин.

Главным параметром режущего клина является угол заострения (β)

Главными углами режущего клина являются:

· передний угол (α)

· задний угол (γ)

β + α + γ= 90°

Рис. 1. Параметры режущего клина

Рис.2. Схема режущего клина

На схеме режущего клина показаны главные поверхности и углы.

Линия 1,2 – это след плоскости, которая называется передней поверхностью.

Линия 3,4 – это след плоскости, которая называется задней поверхностью.

Эти две поверхности фактически никогда не сходятся в точку, так как между ними, при заточке режущего клина образуется радиусное сопряжение величиной до 500 мкм, определяемое кристаллической решеткой инструментального материала.

Такая форма режущего клина характерна для всех видов режущих инструментов, при работе которых происходит отделение припуска в виде стружки.

Стружкообразование

Слой металла, удаляемый с заготовки с целью придания ей формы и размеров готовой детали, называется припуском.

В процессе резания припуск превращается в стружку. Припуск может сниматься как за один , так и за несколько проходов режущего клина.

На обрабатываемой заготовке различают следующие поверхности:

ü обработанную – поверхность, с которой снята стружка;

ü обрабатываемую – поверхность, с которой снимается стружка;

ü поверхность резания , образованную непосредственно режущей кромкой режущего инструмента.

Изобразим графически (Рис.3.) отделение припуска от основной заготовки

Рис.3. Схема отделения припуска от основной заготовки

На схеме обозначены точками следующие элементы:

3,5 – обработанная поверхность

7,8 – обрабатываемая поверхность

3,8,9,2 – зона деформации

2,9,10,11,2 – стружка

1,2,3,4 – режущий клин

6,7,8,3 – припуск

1,2 – передняя поверхность режущего клина

3,4 – задняя поверхность режущего клина

r – радиус закругления режущей кромки

α – передний угол

β – угол заострения

γ – задний угол

В процессе резания на вершине режущего клина возникает сила резания R, преодолевающая силу сопротивления припуска отделению от заготовки и силы трения стружки о переднюю поверхность и трения задней поверхности режущего клина об обработанную поверхность. При этом в снимаемом припуске протекают сложные процессы упругого и пластического деформирования. Укажем на представленном выше рисунке 3. две зоны деформации припуска.

8,9 – зона пластической деформации

9,10 – зона сдвига частиц снимаемого припуска по плоскостям межкристаллических связей (12,13).

Рис. 4. Виды стружки.

В процессе резания заготовка и режущий инструмент находятся в относительном движении. Процесс резания выполняется при наличии основных и вспомогательных движений.

Основные движения, совершаемые заготовкой и режущим инструментом, делятся на главное движение и движение подачи.

Главное движение – это движение заготовки или инструмента, совершаемое с наибольшей скоростью.

Главное движение обозначается Dr. Главное движение - скорость наибольшая.

Движение подачи имеет меньшую скорость – скорость подачи S. Это движение обеспечивает врезание режущего клина инструмента в новые слои металла и обозначается DS. Движение подачи обеспечивает врезание в новые слои металла

По характеру и Dr, и DS могут быть вращательными или прямолинейно-поступательными.

При разных методах обработки главное движение и движение подачи осуществляются или обрабатываемой заготовкой, или режущим инструментом.

Например:

· при точении Dr совершается заготовкой, а DS – режущим инструментом (резцом) рис. 4.

Рис. 4 Схема точения.

· при цилиндрическом фрезеровании Dr совершается режущим инструментом (фрезой), а DS – заготовкой; Рис. 5.

Рис. 5 Схемы обработки резанием

· при сверлении, возможно, что оба движения совершает режущий инструмент (сверло), а заготовка неподвижна.

Совокупность движений Dr и DS обеспечивает получение поверхности требуемой формы. С учетом величины скорости и направлений движений Dr и DS можно рассматривать результирующее движение De.

De – суммарное движение режущего инструмента относительно движущейся заготовки. Движение De характеризуется скоростью результирующего движения Ue .

Эффективность и производительность процесса резания зависит от:

Ø физико-технических свойств металла (материала заготовки и инструмента) HRC, HB, T °C;

Ø геометрических параметров режущей части инструмента;

Ø параметров режима резания (v, s, t);

Ø условий обработки.

Физические явления, сопровождающие процесс резания

В процессе резания выполняется работа, затрачивается энергия. Эта энергия распределяется между двумя видами работ.

N = Aпол + Aвсп, где:

Апол – полезная работа по отделению припуска от заготовки в виде стружки

Авсп – вспомогательная работа по преодолению сил трения, сил сопротивления упругой и пластичной деформации.

Совершаемая работа сопровождается целым комплексом физических явлений.

Основными физические явлениями, сопровождающими процесс резания, являются:

1. сила резания (R)

2. температура резания (T ˚С)

3. износ инструмента (режущего клина) (h3)

4. усадка стружки (l)