Обрабатываемость металлов резанием

Требования к обработке резанием:

1. Высокое качество и точность обработанных поверхностей

2. Высокая производительность труда

3. Экономичность.

Выполнение этих требований зависит от ряда факторов:

1.акторы, связанные с физической природой и структурным состоянием мате­риала обрабатываемой заготовки

2. Факторы, определяемые свойствами материала режущей части инструмента, его конструкцией и качеством исполнения

3. Факторы, отражающие условия проведения процесса резания. Обрабатываемость металлов резанием - это свойство конструкционных материалов подвергаться обработке резанием.

Основные показатели, определяющие обрабатываемость металлов резанием:

1.Сила резания (момент вращения) по сравнению с эталонным металлом (сталь45) измеренная в равных режимных условиях

2. Эффективная мощность, затрачиваемая на резание, по сравнению с эталон­ные металлом в равных режимных условиях

3.Усадка стружки (продольная и поперечная) как мера пластической деформа­ции для срезания стружки и образования новых поверхностей.

4. Наличие или отсутствие склонности к наростообразованию в равных условия) резания, а также форма нароста

5. Качество поверхностей, оцениваемое шероховатостью и остаточными напряжениями

6. Интенсивность изнашивания инструментального материала

7. Теплота, выделяющаяся при деформации срезаемого слоя

8. Вид, форма и размеры срезаемой стружки,; удобство ее отвода; безопасность рабочих.

9. Энергозатраты на срезание единицы массы стружки,

Количественные выражения показателей обрабатываемости металла определятся:

1.Твердостью

2. Пределом прочности

3. Относительным удлинением

4. Коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом

5. Теплопроводностью.

Заготовки, предназначенные для изготовления деталей машин, имеют исходные поверхности:

обрабатываемые поверхности - это поверхности на заготовках., срезаемые за каждый очередной проход инструмента.

обработанные поверхности - это поверхности на заготовках, вновь образуемые во время очередного прохода инструмента.

поверхность резания - это промежуточная поверхность, временно существую­щие в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Режимы резания

Режимы резания - это совокупность числовых значений следующих параметров:

1. Глубина резания

2. Подача

3. Скорость резания

4. Геометрические параметры режущей части инструмента

5. Стойкость инструмента

6. Мощность процесса резания.

Глубина резания - это величина проникновения лезвий в металл заготовки во время каждого прохода. Глубина резания обозначается буквой t и, измеряется в миллиметрах. Глубина резания определяется расстоянием между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеряемое в направлении перпендикулярном обра­ботанной поверхности.

Скорость резания может сообщаться как инструменту» так и заготовке, скорость резания обозначается V и измеряется в м/мин. Если главное движение является вращательным, то скорость резания равна линейной скорости точек заготовки или инструмента.

Подача - это отношение расстояний, пройденных точками режущего лезвия в направлении движения подачи, к соответствующему числу циклов главного движения (оборотов).

Подача может выражаться:

1.В мм на оборот, если перемещение соответствует одному обороту инструмента или заготовки во вращательном главном движении (мм/об) - S₀

2.В мм на зуб, если перемещение соответствует повороту инструмента на один шаг зубьев (мм/зуб) - S₂

3.В мм на двойной ход, если перемещение соответствует одному двойному ход заготовки или инструмента мм/дв.ход - 3₂х

При выполнении некоторых операций удобно задавать подачу в мм в минуту, т.< подача, совершаемая в течение одной минуты (мм.мин) - Sмин

Точение

При точении формообразование заготовки осуществляется путем снятия слоя металла на токарных станках. Металлорежущим инструментом при точении являются резцы, закрепляемые в резцедержателях.

Кинематика процесса точения характеризуется быстрым вращением заготовки вокруг своей оси (главное движение резания) и медленным движением подачи резца.

Прямолинейное поступательное движение подачи может быть направлено вдоль оси заготовки. В этом случае резцом обрабатывают круглые цилиндрические поверхности или цилиндрические поверхности отверстий.

Движение подачи может быть направлено перпендикулярно к оси заготовки. Это соответствует подрезке торцев, отрезке заготовок , точению фасонных поверхностей.

Движение подачи резца может быть направлено наклонно к оси заготовки (при обработке конических поверхностей) или иметь строгую кинематическую связь с вращением заготовки (при нарезании резьбы). В зависимости от вида выполняемой работы применяют резцы различных типов.

На станках токарной группы обрабатывают в основном наружные и внутренние поверхности, имеющие форму тел вращения, а также плоские (торцовые) поверхности. На специальных и специализированных станках можно обрабатывать и более сложные поверхности, например, поверхности, описываемые уравнением спирали Архимеда, циклоиды, а также плоские многогранники (четырех-, шестигранные плоские поверхности и т.д.).

Под термином точение (обтачивание), как правило, понимают обработку наружных поверхностей. Разновидностями точения являются:

1. Растачивание – обработка внутренних поверхностей.

2. Подрезание – обработка плоских (торцовых) поверхностей.

3. Разрезание – разделение заготовки на части или отрезание готовой детали от ее заготовки – пруткового проката.

В машиностроении большинство деталей получает окончательные формы и габаритные размеры в результате механической обработки заготовки резанием, которое осуществляется путем последовательного удаления режущим инструментом с поверхности заготовки тонких слоев материала в виде стружки.

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.

Фрезерование

Фрезерование является одним из высокопроизводительных и распространенных методов обработки поверхностей заготовок многолезвийным режущим инструментом – фрезой на фрезерных металлообрабатывающих станках.

Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи, которое может быть:

1. Прямолинейно-поступательным

2.Вращательным

3. Винтовым.

При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей.

При вращательном движении подачи фрезерованием обрабатываются поверхности вращения, а при винтовом – различные винтовые поверхности, например, стружечные канавки инструментов, впадины косозубых колес и т.п.

Технологический метод формообразования поверхностей фрезерованием характеризуется главным вращательным движением инструмента и обычно поступательным движением подачи. Подачей может быть и вращательное движение заготовки вокруг оси вращающегося стола или барабана (карусельно- фрезерные и барабанно-фрезерные станки).

На фрезерных станках обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля.

Фреза представляет собой исходной тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали, и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела вращения зависит от формы обработанной поверхности и положения оси фрезы относительно поверхности детали.

Особенностью процесса фрезерования является прерывистость резания каждым зубом фрезы. Зуб фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота. Затем зуб фрезы продолжает движение до следующего врезания, не касаясь поверхности заготовки.

Врезание зуба фрезы в заготовку сопровождается ударами, что приводит к неравномерности процесса резания, вибрациям и повышенному износу зубьев. Это отрицательно сказывается на точности и шероховатости поверхности.

В качестве режущего инструмента при обработке на фрезерных станках используется многолезвийный режущий инструмент – фреза. Фрезы изготовляют цельными или сборными с напайными и вставными ножами. Режущие лезвия могут быть прямыми или винтовыми.

Сверление

Сверление – распространенный метод получения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия с целью увеличения их размеров. Качество поверхности полученного отверстия после сверла – черновое.

Сверление осуществляют при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси – главного движения и поступательного его движения вдоль оси – движения подачи. Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту. Режущий инструмент для обработки отверстий- свёрла, зенкеры, развёртки.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении. В процессе резания затруднен отвод стружки и подвод СОЖ к режущим лезвиям инструмента.

На сверлильных станках производят сверление, зенкерование, развертывание и обработку сложных комбинированных поверхностей.

Сверлением получают сквозные и глухие цилиндрические отверстия. В зависимости от требуемой точности и величины партии обрабатываемых заготовок отверстия сверлят в кондукторе. Кондуктор - приспособление для крепления детали на станках. Особенностью этого приспособления является тоя. Что каждый кондуктор должен обеспечивать все размеры операции сверления.

Зенкерование – процесс обработки цилиндрических и конических необработанных отверстий в деталях, полученных литьем, штамповкой, ковкой, а также предварительно просверленных, с целью увеличения диаметра, улучшения качества их поверхности, повышения точности (уменьшения конусности, овальности, разбивки). Выполняется зенкерами, которые по внешнему виду напоминают сверло и состоят из тех же элементов, но имеют больше режущих кромок (3–4) и спиральных канавок.

Развертывание – обработка отверстий после сверления, зенкерования или расточки для получения точных размеров и малой шероховатости поверхности. Основным инструментом является развертка, которая состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.

Шлифование

Шлифованием называется процесс обработки заготовок резанием абразивными кругами. С помощью шлифования можно производить чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью. Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания Vк (в м/с) является вращение круга. Подача осуществляется в соответствии с формами деталей машин. Сложностью при шлифовании является закрепление уже готовой детали на шлифовальных станках.

Абразивные круги состоят из абразивных зерен, являющихся режущим инструментом, удерживающихся связующим материалом. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и при вращательном движении в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал. С заготовки срезается очень большое число тонких стружек (до 100 млн. за 1мин). Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Шлифовальные круги работают на очень больших скоростях- до 30м/с и более. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно.