Омельченко И.В., Держук В.А. Процесс резания как источник электрических явлений. Явления, сопровождающие процесс резания Физические явления в зоне резания

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)

Процесс резания при фрезеровании сложнее, чем при точении. При точении резец непрерывно находится в контакте с заготовкой и срезает стружку постоянного сечения. При всех видах фрезерования с заготовки срезается прерывистая стружка переменной толщины.

Кроме того, при фрезеровании каждый зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой заготовкой и выходит из контакта при каждом обороте фрезы. Вход зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой сопровождается ударом.

Таким образом, условия работы фрезы значительно тяжелее условий работы резца при точении. Поэтому важно знать основные закономерности процессов фрезерования, чтобы в каждом конкретном случае производить обработку при наивыгоднейших условиях с наибольшей производительностью.

Как указывалось выше, процесс резания металлов при фрезеровании не имеет принципиальных отличий от процесса резания при точении. Остановимся на некоторых явлениях, сопровождающих процесс резания.

Срезанный слой металла в виде стружки, как известно, может иметь различный вид в зависимости от условий обработки. По классификации проф. И. А. Тиме стружка может быть следующих типов: сливная, скалывания и надлома.

Нарост при резании металлов . При резании вязких металлов в некоторых случаях на передней поверхности инструмента образуется так называемый нарост. Это прикрепившийся (приварившийся) к передней поверхности резца сильно деформированный кусочек обрабатываемого материала в виде клина большой твердости (рис. 182). Этот кусочек металла непрерывно сходит со стружкой и снова образуется. Он по существу является режущей частью инструмента и предохраняет режущую кромку от износа. Однако если на передней поверхности инструмента образовался нарост, то ухудшается качество обработанной поверхности. Поэтому при чистовой обработке металлов, а также при нарезании резьбы нарост является вредным явлением. Для его ликвидации следует тщательно доводить переднюю поверхность инструмента или изменять скорость резания (чаще в сторону ее увеличения до 30 м/мин и выше), а также применять соответствующие условиям обработки смазывающе-охлаждающие жидкости.

Рис. 182. Нарост при резании металлов

Усадка стружки . При резании металлов стружка деформируется и оказывается короче того участка, с которого она срезана (рис. 183).

Рис. 183. Усадка стружки

Это явление укорочения стружки по длине называется продольной усадкой стружки.

Объем металла при деформировании практически не меняется. Следовательно, укорачивание стружки по длине должно сопровождаться увеличением площади поперечного сечения стружки. Увеличение площади поперечного сечения называется поперечной усадкой стружки.

Деформирование стружки приводит к ее завиванию. Канавки режущих инструментов (сверл, протяжек, фрез и др.) должны обеспечивать возможность свободного размещения завивающейся стружки.

Тепловые явления при резании металлов . В процессе резания металлов обрабатываемая деталь, режущий инструмент и стружка нагреваются. При увеличении скорости резания, особенно во время снятия тонких стружек, температура в зоне резания увеличивается до 60°.

При дальнейшем повышении скорости резания в ряде случаев можно наблюдать сходящую стружку, нагретую до ярко-красного каления (900°С).

На обработанной поверхности стальной детали при этом могут быть заметны оттенки всех цветов побежалости, свидетельствующие о высокой температуре тончайшего поверхностного слоя детали в момент соприкосновения ее с задней поверхностью инструмента. Повышение температуры в зоне резания происходит в результате превращения затрачиваемой на процесс резания механической энергии в тепловую. Еще Я. Г. Усачев установил, что в стружку входит от 60 до 86% общего количества теплоты, образующейся при резании, в режущий инструмент - от 10 до 40% общего количества теплоты, а в обрабатываемую заготовку - от 3 до 10%. Необходимо отметить, что как в стружке, так и в инструменте теплота распределяется неравномерно. В режущем инструменте при непрерывной его работе устанавливается постоянный тепловой режим за несколько минут работы. Практически выравнивание температуры в обрабатываемой детали заканчивается уже после ее обработки. Образующееся в зоне резания тепло оказывает большое влияние на весь процесс резания и связанные с ним явления (наростообразование, износ инструмента и др.). Поэтому в теории резания металлов тепловым явлениям при резании металлов уделяется большое внимание.

Шероховатость обработанной поверхности . Проблема улучшения качества выпускаемой продукции наряду с непрерывным повышением производительности труда является важнейшей в машиностроении.

При оценке качества готовой детали учитывают следующие основные показатели: точность размера, точность геометрической формы и шероховатость поверхности.

Шероховатость обработанной поверхности зависит от следующих факторов: правильного выбора геометрических параметров (углов заточки) инструмента и прежде всего переднего угла, углов в плане, правильного выбора подачи, скорости резания, а также применения соответствующих смазывающе-охлаждающих жидкостей.

Для получения высокого класса шероховатости поверхности необходимо также, чтобы передняя и задние поверхности инструмента были тщательно доведены (обработка алмазными или абразивными мелкозернистыми кругами из зеленого карбида кремния).

Вибрации при резании металлов . В процессе резания металлов при определенных условиях возникают вибрации (колебания). Появление вибраций во многих случаях является основной причиной, ограничивающей возможность повышения режимов резания и производительности труда. Вибрации при резании металлов вредно отражаются на стойкости инструмента. Даже слабые вибрации препятствуют достижению высокого класса шероховатости обработанных поверхностей. При прочих равных условиях возможность возникновения вибраций при обработке чугуна значительно меньше, чем при обрабогке стали.

Вибрации можно устранить или уменьшить путем применения инструмента с малыми задними и большими передними углами, а также выбором соответствующих скоростей резания и условий охлаждения, при которых снижается интенсивность колебаний. Для устранения или уменьшения вибраций применяют специальные устройства - виброгасители.

Работа резца. Резание металлов осуществляется инструментами, имеющими, как правило, форму клина. Это объясняется способностью клина создавать выигрыш в силе, необходимой для проникновения инструмента в обрабатываемый материал. Причем этот выигрыш возрастает по мере уменьшения угла заострения клина β (рис 5, а) .

Рис 5. Схемы действий клина (а) и резца (б)

Однако режущая кромка более острого клина менее прочна. Учитывая это, для обработки более твердых материалов необходимо применять клин с несколько большим углом I , а для относительно мягких - клин с меньшим углом заострения.

При резании приходится преодолевать не только силы сцепления частиц металла, но также силы внешнего трения, возникающие в местах контакта клина с обрабатываемым материалом. Силы трения можно уменьшить за счет расположения одной из поверхностей резца под некоторым углом а к обработанной поверхности детали (рис5, б), что учитывается при создании его геометрической формы.

Работу резца при резании можно представить в виде следующего процесса. Внедряясь в обрабатываемый материал, резец сжимает срезаемый слой. При этом небольшой участок этого слоя, наиболее близко расположенный к резцу, деформируется. По мере сдавливания частицы деформируемого участка относительно сдвигаются до тех пор, пока внешняя сила Р не превзойдет силы их сцепления и не наступит скалывания элемента стружки, после чего повторяется аналогичный процесс.

Таким образом, образование металлической стружки можно представить в виде процесса последовательного скалывания ее элементов.

Виды стружки. В зависимости от условий резания металлическая стружка может приобретать различные виды: сливной, скалывания, надлома (рис 6).

Рис 6. Виды стружки

а - сливная; б -скалывания; в – надлома

Сливная стружка образуется при резании с большой скоростью относительно мягких пластичных металлов. Элементы такой стружки не успевают полностью отделиться и сходят в виде прямой или завитой в спираль ленты с гладкой выпуклой и слегка ступенчатой вогнутой сторонами.

При резании с малой скоростью твердых пластичных металлов элементы стружки успевают почти полностью отделиться, но достаточно прочно связаны между собой. Стружка, изгибаясь, ломается на участки небольшой длины. Такую стружку называют стружкой скалывания, вогнутая сторона ее имеет ступенчатую форму с четко различимыми границами элементов. Иногда стружка скалывания отделяется элементами. В таком случае ее называют элементной.

При резании хрупких металлов (чугуны, твердая бронза) стружка сходит в виде не связанных друг с другом элементов произвольной формы. Такая стружка носит название стружки надлома.

Физические явления при резании. Резание металла представляет собой сложный физический процесс, сопровождающийся выделением теплоты, возникновением сил сопротивления резанию и внешним трением.

Теплота выделяется вследствие превращения механической работы, затрачиваемой нарезание, в тепловую энергию. Значительная часть теплоты уносится стружкой, часть ее поглощается заготовкой и резцом. Тем не менее в зоне резания возникает высокая температура, которая наряду с трением способствует износу резца. Кроме того, обрабатываемый материал оказывает сопротивление резанию, прогибая резец, заготовку и части станка, в результате чего ухудшается точность обработки.

Следовательно, для создания благоприятных условий работы токарю необходимо хорошо знать закономерности физических явлений при резании и стремиться к ослаблению их отрицательного действия. Эти вопросы подробно излагаются в главе XV.

Контрольные вопросы:

Чем отличается форма режущей части резца от простого клина?

В чем заключается сущность процесса резания?

Назовите виды стружек и объясните, при каких условиях они образуются.

Укажите физические явления, сопровождающие процесс резания, и их действие на резец и качество обработки.

Токарные резцы

Разновидности резцов. Наиболее часто употребляемые при токарных работах стержневые резцы (см. рис 9) состоят из головки, принимающей непосредственное участие в резании, и стержня прямоугольного сечения, с помощью которого резец закрепляется в резцедержателе суппорта. По форме головки такие резцы делятся на прямые, отогнутые и оттянутые (рис 7); по направлению подачи - на правые и левые (рис 8);по назначению - на проходные, подрезные, отрезные и др.

Элементы резца. У резца различают переднюю и задние поверхности, режущие кромки, вершины (рис 9). По передней поверхности сходит стружка, задние обращены к обрабатываемой детали.

При пересечении передней и задних поверхностей образуются режущие кромки, которые в зависимости от степени участия в процессе резания бывают главными и вспомогательными. Режущая кромка, осуществляющая основную работу резания, называется главной. Остальные кромки, зачищающие поверхности детали, называются вспомогательными.

Резцы имеют обычно только одну переднюю поверхность и одну главную режущую кромку. Соответственно режущим кромкам определяются названия задних поверхностей:образующая главную режущую кромку называется главной, а образующие вспомогательные режущие кромки - вспомогательными.

Рис 9. Стержневой резец:
I-головка; II- стержень;
1-вершина; 2- вспомогательная режущая кромка; 3-передняя поверхность;

4-главная режущая кромка; 5-главная задняя поверхность; 6-вспомогательная задняя поверхность

Вершиной называется точка пересечения режущих кромок. Острая вершина непрочна, поэтому ее округляют некоторым радиусом r.

Расстояние h от вершины до основания резца (опорной поверхности) называется высотой резца.

Материалы резцов. Для изготовления резцов применяются специальные инструментальные материалы, обладающие высокими режущими свойствами. К ним относятся быстрорежущие стали и твердые сплавы.

Быстрорежущие стали после термообработки способны сохранять режущие свойства при температуре до 600 °С. Из них наиболее часто употребляется сталь марки Р6М5, у которой цифры обозначают средний процент содержания легирующего компонента (после буквы Р - вольфрама, после М - молибдена).

Твердые сплавы в виде небольших пластинок припаиваются или механически крепятся к стержням резцов, выдерживают температуру нагрева до 1000°С, имеют высокую твердость, не нуждаются в термообработке и допускают скорости резания в 4-5 раз выше быстрорежущих сталей. Наряду с этим твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью и склонны к образованию трещин при резких изменениях температуры, что следует учитывать при их эксплуатации.

Наиболее часто при обработке чугуна и цветных металлов применяются вольфрамовые сплавы марки ВК8, а при обработке сталей - титановольфрамовые Т15К6. Их состав (кроме карбида вольфрама) обозначен буквами и цифрами, например: сплав Т15К6 состоит из 15% карбида титана, 6% кобальта (связки) и 79% карбида вольфрама.

Контрольные вопросы:

Укажите разновидности стержневых резцов.

Из каких элементов состоит головка токарного резца? Приведите их определение.

Укажите характеристику и марки инструментальных материалов,

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.