- •Резание материалов
- •Введение
- •1. Краткий исторический очерк развития науки о резании материалов
- •2. Геометрические параметры режущей части ИнСтрумента
- •2.1. Кинематическая схема резания
- •Резания при обтачивании
- •2.2. Части и поверхности резца
- •2.3. Координатные плоскости
- •2.4. Геометрические параметры резца
- •Контрольные вопросы
- •3. Элементы резания и срезаемого слоя
- •3.1. Элементы резания
- •3.2. Геометрия срезаемого слоя
- •Следовательно, действительное сечение
- •3.3. Свободное и осложненное резание. Прямоугольное и косоугольное резание
- •Контрольные вопросы
- •4. Физические основы процесса резания металлов
- •4.1. Процесс разрезания и резания
- •4.2. Процесс пластической деформации металлов
- •4.3. Основные методы экспериментального изучения стружкообразования при резании металлов
- •4.4. Типы стружек, различия в механизме их образования
- •4.5. Нарост на режущем инструменте
- •4.6. Усадка стружки
- •5.2. Система сил в условиях свободного резания
- •5.3. Длина зоны контакта между стружкой и передней поверхностью инструмента и напряженное состояние в этой зоне
- •5.4. Касательные напряжения на плоскости сдвига
- •5.5. Особенности трения в зоне контакта стружки с передней поверхностью инструмента
- •5.6. Факторы, обусловливающие величину угла скольжения
- •5.7. Взаимодействие задней поверхности инструмента с поверхностью резания. Силы на задней поверхности инструмента
- •Переходная пластически деформируемая зона (ппдз)
- •6. Силы резания при точении
- •6.1. Силы, действующие на резец и заготовку
- •6.2. Влияние различных факторов на силы , и при точении
- •Поэтому
- •6.3. Методы измерения сил резания
- •7. Теплообразование и температура резания
- •7.1. Источники образования тепла и его распределение
- •7.2. Температура резания
- •7.3. Влияние на температуру различных факторов процесса резания
- •7.4 Оптимальная температура резания
- •7.5. Экспериментальные методы исследования тепловых явлений
- •8. Износ инструментов и критерии затупления
- •8.1. Физическая природа изнашивания инструментов
- •8.2. Внешняя картина изнашивания лезвий инструментов
- •8.3. Критерии затупления режущих инструментов
- •9. Стойкость инструментов и допускаемая ими скорость резания
- •10. Влияние обработки резанием на качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин
- •10.1. Понятие качества поверхностей деталей машин
- •10.2. Механизм возникновения шероховатости поверхности
- •10.3. Формирование физико-механических свойств поверхностного слоя металла при обработке резанием
- •10.4. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей
- •11. Процесс резания как система
- •11.1. Взаимосвязь, взаимовлияние и взаимообусловленность явлений в процессе резания
- •11.2. Система резания, ее элементы и структура
- •11.3. Оптимизация функционирования системы резания
- •12. Обрабатываемость материалов резанием
- •12.2. Обрабатываемость различных конструкционных материалов
- •Коэффициенты обрабатываемости различных сталей
- •12.3. Технологические методы повышения обрабатываемости материалов
- •13. Инструментальные материалы
- •13.1. Требования к инструментальным материалам
- •13.2. Виды инструментальных материалов и области их применения
- •Сравнительные характеристики стм на основе нитрида бора
- •13.3. Абразивные материалы
- •Химический состав абразивных материалов, %
- •Механические свойства алмазных шлифпорошков
- •Зернистость абразивных материалов
- •14. Сверление, зенкерование и развертывание
- •14.1. Сверление
- •14.2. Зенкерование и развертывание
- •Ключевые слова и понятия
- •Контрольные вопросы
- •15. Фрезерование
- •15.1. Кинематика фрезерования и координатные плоскости
- •15.2. Геометрические элементы режущей части фрезы
- •15.3. Элементы режима резания и срезаемого слоя при фрезеровании
- •Шаг винтовой канавки фрезы
- •16. Шлифование
- •16.1. Общие сведения о шлифовании
- •16.2. Шлифовальный круг как режущий инструмент
- •16.3. Формирование обработанных поверхностей при шлифовании связанным абразивом
- •16.4. Шлифование свободным абразивом
- •Контрольные вопросы
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
14.2. Зенкерование и развертывание
Элементы зенкера. На рис. 14.20 показаны элементы и части цилиндрического зенкера. По форме режущей части зенкер напоминает спиральное сверло, но в отличие от сверла он имеет не две, а три или четыре главные режущие кромки, расположенные на режущей части; кроме того, зенкер не имеет поперечной кромки.
Рис. 14.20. Элементы и части цилиндрического зенкера
Цилиндрический зенкер имеет следующие части: 1) режущая (заборная) часть, несущая режущие кромки, расположенные под углом в плане φ = 45…60°; она выполняет основную работу резания; 2) калибрующая (направляющая) часть, имеющая узкие фаски и служащая для направления зенкера в отверстии в процессе резания; 3) хвостовик, служащий для закрепления зенкера.
Геометрические параметры зенкера показаны на (рис. 14.21). Передний угол γ измеряется в главной секущей плоскости Pτ – Pτ, перпендикулярной к проекции режущей кромки на основную плоскость; в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и материала зенкера γ назначается от 0 до 15°. Задний угол α измеряется также в плоскости Pτ – Pτ и делается в пределах 8…10°. Угол наклона винтовой канавки ω принимают в пределах 10…30°. Зенкер имеет обратный конус под углом φ1 = 1…2,0°.
Рис. 14.21. Геометрические параметры зенкера
Элементы развертки. Развертка (рис. 14.22) внешне похожа на зенкер, но отличается от него большим числом режущих кромок (от 6 до 12) и более пологой режущей (заборной) частью; нагрузка, приходящаяся на режущие кромки развертки, значительно меньше, чем у зенкера. Все это влияет на повышение точности и уменьшение шероховатости стенок отверстия после развертывания.
Развертка, как и зенкер, состоит из рабочей части, шейки и хвостовика.
Рабочая часть развертки состоит из трех элементов: режущей части, цилиндрической (калибрующей) части и обратного конуса; в длину рабочей части входит и направляющий конус, имеющий угол при вершине 90°. Режущая часть является главным элементом рабочей части зуба; она производит основную работу развертывания при помощи главных режущих кромок, наклоненных к оси под углом в плане φ и образующих угол заборного конуса 2φ. У ручных разверток φ = 0,5…1,5°, а у машинных при обработке сквозных отверстий в стальных заготовках φ = 15° и в чугунных заготовках φ = 5°. Для твердосплавных разверток φ = 30…45°.
Рис. 14.22. Элементы цилиндрической развертки
Цилиндрическая часть служит для калибрования отверстия и направления развертки в отверстии. Обратный конус делают для уменьшения трения рабочей части развертки о стенки отверстия.
Режущие зубья развертки должны иметь правильно подобранные углы – передний γ и задний α. Эти углы измеряют в плоскости Pτ–Pτ, перпендикулярной к режущей кромке; выбирают их в зависимости от обрабатываемого материала и назначения развертки.
Для разверток из инструментальных сталей при черновой обработке вязких металлов передний угол γ выбирают в пределах 5…10°, а при чистовой обработке γ = 0°. Для разверток, оснащенных пластинками из твердого сплава, оптимальным передним углом является γ = 0…15°. Задний угол на режущей части измеряют также в плоскости Pτ – Pτ; выбирают этот угол в зависимости от обрабатываемого материала: от 10 до 12° для алюминия и его сплавов и от 6 до 10° для углеродистой и легированной сталей с σв > 500 Н/мм².
Углы на калибрующей части развертки измеряют в плоскости N–N.
Глубина резания равна полуразности диаметров отверстия до и после обработки (рис. 14.23), т. е.:
мм.
Подача при зенкеровании или развертывании выражается в миллиметрах за один оборот инструмента (мм/об). Если обозначить подачу зенкера или развертки через s, а число зубьев через z, то подача на один зуб (режущую кромку):
мм/зуб.
Рис. 14.23. Схема работы зенкера (а) и развертки (б)
Толщина среза, снимаемая каждым зубом зенкера (развертки):
мм.
Ширина среза:
мм.
Площадь поперечного сечения среза, приходящаяся на одну режущую кромку зенкера (развертки):
мм².
Общая площадь поперечного сечения среза:
мм².
Скорость резания при зенкеровании (развертывании) определяется по той же формуле, что и при сверлении, т. е.:
м/мин,
где D – диаметр зенкера (развертки), мм;
п – число оборотов в минуту.
Силы резания. Равнодействующую сил сопротивления резанию при зенкеровании (развертывании) можно разложить так же, как и при сверлении, на составляющие силы Pz, Py и Рх, действующие в трех направлениях.
Касательные силы, действующие в плоскости вращения зенкера (развертки), создают момент сопротивления резанию М, преодолеваемый механизмом главного движения станка. Силы, действующие вдоль оси, преодолеваются приложением в механизме подачи соответствующей осевой силы Р0. Силы Py, противоположные по направлению, взаимно уравновешиваются.
Момент и силу подачи при зенкеровании (развертывании) можно определить по формулам:
Нм;
Н,
где См и Ср — коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал и условия резания;
D – диаметр зенкера (развертки), мм;
s – подача, мм/об;
t – глубина резания (припуск на обработку), мм;
xм, yм, uм, xp, yp и up – показатели степеней.
Значения коэффициентов и показателей степеней приведены в соответствующих справочниках.
При зенкеровании стальных заготовок, имеющих σв = 750 Н/мм², зенкером, оснащенным пластинками из сплава Т15К6, См = 943; хм = 0,75; yм= 0,95; uм = 0,8.
Эффективную мощность, затрачиваемую на зенкерование (развертывание), определяют по формуле
кВт.
Износ зенкеров. Зенкеры обычно изнашиваются по задней поверхности, по передней поверхности (с образованием небольшой лунки), по уголкам и по ленточке (рис. 14.24). За критерий затупления зенкеров из быстрорежущей стали принимают: а) при обработке конструкционных углеродистых и легированных сталей с охлаждением – износ по задней поверхности hз = 1,2…1,5 мм; б) при обработке жаропрочной стали Х18Н9Т с охлаждением – износ по задней поверхности hз = 0,4 мм; в) для зенкеров, оснащенных пластинками из твердого сплава, за критерий затупления принимают износ по задней поверхности у ленточки; величина допустимого износа приведена в промышленных нормативах. Например, при обработке хромокремниемарганцовистой стали, имеющей
σв =1 150…1700 Н/мм² с охлаждением, допустимый износ hз = 0,6 мм.
а) б)
Рис. 14.24. Износ зенкеров: а – быстрорежущего;
б – оснащенного пластинками из твердых сплавов
Износ разверток. Развертки, срезающие очень тонкие слои металла, изнашиваются в основном по задней поверхности и уголку в месте перехода режущей части в цилиндрическую (калибрующую) часть (рис. 14.25). При этом вследствие изменения размеров развертки увеличивается шероховатость обработанной поверхности и уменьшается точность размеров отверстия. Поэтому за критерий затупления развертки принимают такую величину износа, при которой обработанное разверткой отверстие перестает удовлетворять техническим условиям, т. е. выходит за пределы допуска и перестает удовлетворять требованиям шероховатости. Это так называемый технологический критерий износа инструмента.
Рис. 14.25. Износ зубьев развертки
Максимально допустимыми величинами износа разверток из быстрорежущей стали являются hз = 0,6…0,8 мм при обработке углеродистых и легированных машиноподелочных сталей с охлаждением и hз = 0,25…0,3мм при обработке жаропрочной стали Х18Н10Т с охлаждением.
За критерий затупления твердосплавных разверток принимают: а) при обработке незакаленных машиноподелочных сталей износ по задней поверхности hз = 0,4…0,7 мм; б) при обработке закаленной стали с σв = 1800Н/мм² hз = 0,4…0,35 мм.
Скорость резания при зенкеровании и развертывании зависит от обрабатываемого материала и материала инструмента, диаметра инструмента D, периода стойкости Т, глубины резания t, подачи s и других факторов.
Скорость резания, допускаемая режущими свойствами зенкеров и разверток, определяется по формуле:
.
Значения коэффициентов, показателей степеней и рекомендуемой стойкости приводятся в справочниках по режимам резания.