Основы теории резания. Основные термины и определения.

При обработке металлов резанием, изделие получается в результате срезания с заготовки слоя припуска, который удаляется в виде стружки. Готовая деталь ограничивается вновь образованными поверхностями. На обрабатываемой заготовке в процессе резания различают обрабатываемую и обработанную поверхности. Кроме того, непосредственно в процессе резания, режущей кромкой инструмента образуется и временно существует поверхность резания (Рис. 1).

Рис. 1 Поверхности, возникающие в процессе обработки.

Для осуществления процесса резания необходимо и достаточно иметь одно взаимное перемещение детали и инструмента. Однако для обработки поверхности одного взаимного перемещения, как правило, недостаточно. В этом случае есть необходимость иметь два и более взаимосвязанных движений обрабатываемой детали и инструмента. Совокупность нескольких движений инструмента и обрабатываемой детали, обеспечивает получение поверхности требуемой формы. При этом, движение с наибольшей скоростью называют главным движением (D_Г), а все остальные движения называются движениями подачи (D_S). Суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение и движение подачи, называется результирующим движением резания (D_e). Геометрическая сумма главного движения резания и скорости движения подачи определяет величину скорости результирующего движения резания (V_e). Плоскость, в которой расположены вектора скоростей главного движения резания и движения подачи, называется рабочей плоскостью (P_S). В этой плоскости измеряются угол скорости резания η и угол подачи μ (Рис. 2). Для случаем токарной обработки, угол подачи μ = 90º.

Рис. 2 Рабочая плоскость при токарной обработке.

Параметры резания.

Интенсивность процесса резания определяется напряженностью режима резания. Режим резания характеризуют три параметра:

1. Глубина резания t (мм);

2. Подача S (мм/об);

3. Скорость резания V (м/мин).

Глубиной резания называется толщина слоя обрабатываемого материала, срезаемого за один проход инструмента.

Подачей называется величина перемещения инструмента или обрабатываемой детали в единицу времени или величина этого перемещения, отнесенная к величине главного движения.

Скоростью резания называется скорость перемещения поверхности резания относительно режущей кромки инструмента. Скорость резания можно представить как путь, пройденный режущим инструментом в единицу времени в направлении главного движения по поверхности резания.

Величины подачи и глубины резания определяют величину площади сечения срезаемого слоя (сечения среза):

(1)

Процесс пластической деформации срезаемого слоя и напряженность процесса резания наиболее полно оценивается не величиной площади поперечного сечения среза, а величинами ширины a и толщины b поперечного сечения срезаемого слоя (Рис. 3):

Рис. 3 Иллюстрация к формуле (1).

Толщиной срезаемого слоя a называют расстояние между двумя последовательными положениями поверхности резания. Шириной срезаемого слоя b называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по поверхности резания.

Форма поперечного сечения среза зависит от формы режущей кромки инструмента и от расположения ее относительно направления движения подачи. При резании инструментом с прямолинейной режущей кромкой, толщина среза a постоянная на всей ширине среза, а при резании инструментом с криволинейной режущей кромкой толщина среза неодинакова в разных точках по ширине среза. Из Рис. 3 видно, что при постоянных значениях подачи S и глубины резания t, ширина среза b и толщина среза a изменяется в зависимости от положения режущей кромки, а также в зависимости от угла φ между режущей кромкой и направлением подачи.

Из Рис. 3 видно, что:

В результате того, что режущий инструмент имеет вспомогательный угол φ₁ не равный нулю, фактическая площадь среза f_факт меньше номинальной на величину площади среза оставшихся на обработанной поверхности гребешков. Их величина Δf несоизмеримо мала по сравнению с номинальной f и для каких-либо расчетов ею можно пренебречь.

Производительность обработки резанием может характеризоваться объемом металла, срезаемого в единицу времени. Этот объем может быть определен как произведение площади поперечного сечения среза и длины пути, пройденного режущим инструментом в единицу времени:

(2)

Кроме того, производительность механической обработки может оцениваться также величиной площади поверхности, обработанной в единицу времени или по другим показателям.

От выбора режима резания зависит производительность труда, качество и стоимость изготовления деталей.

Рекомендации по выбору режимов резания:

1. Глубина резания: припуск на обработку можно в один или несколько проходов; выгоднее работать с возможно меньшим количеством проходов. Следует весь припуск снимать за один проход, если мощность и прочность станка, а также прочность инструмента и жесткость обрабатываемой детали допускают это. Если же припуск на обработку велик, а обработанная поверхность должна быть точной и чистой, следует припуск разделить на два прохода, оставляя на чистовую обработку минимальную его часть;

2. Подача: для получения наибольшей производительности следует работать с возможно большими подачами. Величина подачи при черновой обработке ограничивается жесткость детали, прочностью инструмента и слабых звеньев механизма подачи станка. Величина подачи при получистовой и чистовой обработке определяется требованиями чистоты поверхности и точности детали;

3. Скорость резания: скорость резания зависит главным образом от обрабатываемого материала, материала и стойкости инструмента, глубины резания, подачи и способа охлаждения.