Билет№17.

1.Обработка шлицев на валах.

Шлицы на валах обрабатываются фрезерованием, строганием, протягиванием, шлифованием, накатыванием.

Фрезерование шлицев на валах небольших диаметров (до 100 мм) обычно произ­водят за один переход, больших диаметров (более 100 мм) - за два перехода. Фрезерова­ние шлицев может производиться методом копирования (фасонными фрезами) или ме­тодом обкатки (червячными фрезами). Для повышения производительности труда при черновом шлицефрезеровании применяют многозаходные червячные фрезы. В серийном производстве применяют более совершенный процесс фрезерования прямобочных шли­цев, а именно, предварительное фрезерование фасонными дисковыми фрезами и чисто­вое фрезерование боковых поверхностей шлицев торцевыми фрезами, оснащенными пластинами из твердого сплава.

Шлицестрогание производится набором фасонных резцов, собранных в головке, и применяется в крупносерийном и массовом производствах. Шероховатость обработан­ной поверхности после шлицестрогания -Ra = 1,0 ... 2,5 мкм.

Шлицепротягивание осуществляется двумя блочными протяжками одновременно двух диаметрально противоположных впадин на валу с последующим его поворотом после каждого хода протяжки на один шлиц. Данный метод применяется в массовом производстве и позволяет получить шероховатость Ra = 0,63 ... 1,2 мкм. По производи­тельности шлицестрогание и шлицепротягивание в 5 — 8 раз выше шлицефрезерования.

Шлифование шлицев может производиться фасонными кругами всей впадины; от­дельно за две операции; одним кругом внутреннего диаметра и двумя кругами боковых поверхностей прямобочных шлицев; одновременно внутреннего диаметра и боковых поверхностей прямобочных шлицев тремя кругами. Достигаемая шероховатость шлицев -Ra = 0,32 ... 0,63 мкм. Наиболее распространенным и производительным, но менее точ­ным, является шлифование фасонными кругами.

Накатывание шлицев может производиться как в горячем (т > 5 мм), так в холод­ном состоянии (m < 5 м). Накатывание шлицев может производиться роликами, рейками и многороликовыми головками. При накатывании шлицев обеспечивается шерохова­тость -Ra = 0,32 ... 0,63 мкм и значительно повышается их долговечность.

Для фрезерования шлицев и зубьев валов-шестерен наиболее целесообразно ис­пользовать полуавтоматы 5В370, 5В373П и 5А352ПФ2. Более прогрессивными процес­сами образования шлицев методом снятия стружки является контурное шлицестрогание и шлицепротягивание. Строгание шлицев на валах производят набором фасонных рез­цов, собранных в головке. Оно эффективно может быть применено в крупносерийном и массовом производстве. Шлицестрогание выполняют на станке МА4. Шлицепротягива­ние производят двумя блочными протяжками одновременно двух диаметрально проти­воположных впадин на валу с последующим поворотом вала на определенный угол по­сле каждого хода протяжки. При холодном накатывании шлицы образуются пластиче­ским деформированием без снятия стружки. Накатка выполняется роликами, рейками и многороликовыми профильными головками.

В мелкосерийном и серийном производстве для обработки валов широко исполь­зуются различные роботизированные комплексы и типовые комплексно-автоматизи­рованные участки типа АСВ из оборудования с ЧПУ с применением ЭВМ и гибкие про­изводственные системы.

Тепловые явления при резании.

В процессе резания металлов около 80 % работы затрачивается на пластическое и упругое деформирование срезаемого слоя и слоя, прилегающего к обработанной поверхности и поверхности реза­ния, и около 20 % работы — на преодоление трения по передней и задней поверхностям инструмента. Примерно 85 ...90 % всей рабо­ты резания превращается в тепловую энергию, количество которой (в зоне резания) существенно влияет на износ и стой­кость инструмента, на шероховатость обработанной поверхности.

Установлено, что свыше 70% этой теплоты уносится струж­кой, 15...20% — поглощается инструментом, 5... 10% — деталью и только 1 % теплоты излучается в окружающее пространство.

Температура в зоне резания зависит от физико-механи­ческих свойств обрабатываемого материала, режимов резания, гео­метрических параметров режущего инструмента и применяемой СОЖ.

При обработке стали теплоты выделяется больше, чем при об­работке чугуна. С увеличением прочности и твердости обрабатыва­емого материала температура в зоне резания повышается и при тяжелых условиях работы может достигать 1000... 1100 "С.

При увеличении подачи температура в зоне резания также по­вышается, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания. Глубина резания оказывает наименьшее (по сравнению со скоростью и подачей) влияние на температуру в зоне резания.

При увеличении угла резания и главного угла в плане тем­пература в зоне резания возрастает, а при увеличении радиуса скругления режущей кромки — уменьшается. Применение СОЖ существенно уменьшает температуру в зоне резания.

Резцы являются одними из самых распространенных режущих инст­рументов. Они применяются при работе на токарных, расточных, стро­гальных, долбежных и других типах станков при обработке наружных и внутренних поверхностей самых разнообразных форм. Резцы можно классифицировать, например, по следующим основным признакам:

1) тип станка - токарные, расточные, строгальные и др.;

2) вид операции - проходные, подрезные, отрезные, фасонные, резьбонарезные и др.;

3) направление подачи - радиальные, тангенциальные;

4) конструкция - цельные; сборные: сварные, с напайкой или ме­ханическим закреплением режущих пластин;

5) материал режущей части - быстрорежущие, твердосплавные, с пла­стинами из керамики или сверхтвердых материалов (алмаз, эльбор и др.).

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОХОДНЫХ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ

Из всех видов токарных резцов наиболее распростра­ненными являются проходные резцы. Они предназначены для точения наружных поверхно­стей, подрезки торцов, уступов и т.д.

Призматическое тело про­ходного резца (рис. 2.1), как и любого другого, состоит из режущей части (головки) и державки. Головка резца со­держит переднюю 1, главную заднюю 2 и вспомогательную заднюю 3 поверхности. Пере­сечения этих поверхностей об­разуют главную 4 и вспомога­тельную 5 режущие кромки.

По передней поверхности сходит снимаемая резцом стружка. Глав­ная задняя поверхность обращена к поверхности резания, образуемой главной режущей кромкой, а вспомогательная задняя поверхность - к обработанной поверхности детали.

Указанные поверхности и режущие кромки после заточки распола­гаются под определенными углами относительно двух координатных плоскостей и направления подачи, выбираемыми с учетом кинематики станка.

За координатные плоскости (рис. 2.2) принимают две взаимно пер­пендикулярные плоскости:

1) плоскость резания, проходящую через главную режущую кром­ку, и вектор скорости резания, касательный к поверхности резания;

2) основную плоскость, проходящую через эту же кромку и нор­маль к вектору скорости резания.

Есть другое определение основной плоскости: это плоскость, прохо­дящая через векторы продольной S_пр и радиальной S_p подач; в частном случае может совпадать с основанием резца, и в этом случае возможно измерение углов резца вне станка в его статическом положении.

На рис. 2.2 представлены вид заготовки и резца в плане и геометри­ческие параметры, обязательно указываемые на рабочих чертежах рез­цов: ,,₁,,,₁.Ниже даны определения и рекомендации по назна­чению их величин.

Передний и задний углы главной режущей кромки принято измерять в главной секущей плоскости N-N, проходящей нормально к проекции этой кромки на основную плоскость, которая в данном случае совпадает с плоскостью чертежа. Плоскость N-N выбрана в связи с тем, что именно в ней происходит деформация металла при резании.

Передний угол  - это угол между основной плоскостью и плоско­стью, касательной к передней поверхности. Величина этого угла оказы­вает на процесс резания определяющее влияние, так как от него зависят степень деформации металла при переходе в стружку, силовая и тепловая нагрузки на режущий клин, прочность клина и условия отвода тепла из зоны резания. Оптимальное значение переднего угла  определяется опытным путем в зависимости от физико-механических свойств обраба­тываемого и режущего материалов, факторов режима резания (v, S, t) и других условий обработки. Возможные значения угла  находятся в пре­делах 0...30⁰. Для упрочнения режущего клина, особенно изготовленного из хрупких режущих материалов, на передней поверхности затачивают фаску с нулевым или отрицательным передним углом (_ф = О...-5⁰), ши­риной f , зависящей от подачи.

Задний угол  - это угол между плоскостью резания и плоскостью, касательной к задней поверхности. Фактически это угол зазора, препят­ствующего трению задней поверхности резца о поверхность резания. Он влияет на интенсивность износа резца и в сочетании с углом у влияет на прочность режущего клина и условия отвода тепла из зоны резания.

Чем меньшую нагрузку испытывает режущий клин и чем он проч­нее, тем больше значение угла а, величина которого зависит, таким обра­зом, от сочетания свойств обрабатываемого и режущего материалов, от величины подачи и других условий резания. Например, для резцов из быстрорежущей стали при черновой обработке конструкционных сталей  = 6...8°, для чистовых операций  = 10..12°.

Угол наклона главной режущей кромки  - это угол между ос­новной плоскостью, проведенной через вершину резца, и режущей кром­кой. Он измеряется в плоскости резания и служит для предохранения вершины резца А от выкрашивания, особенно при ударной нагрузке, а также для изменения направления сходящей стружки. Угол  считается положительным, когда вершина резца занижена по сравнению с другими точками главной режущей кромки и в контакт с заготовкой включается последней. Стружка при этом сходит в направлении обработанной по­верхности (от точки В к точке А), что может существенно повысить ее шероховатость. При черновой обработке это допустимо, так как после нее следует чистовая операция, снимающая эти неровности. Но при чис­товых операциях, когда нагрузка на режущий клин невелика, первосте­пенное значение приобретает задача отвода стружки от обработанной поверхности. С этой целью назначают отрицательные значения угла (-). При этом вершина резца А является наивысшей точкой режущей кромки, а стружка сходит в направлении от точки А к точке В.

Наличие угла  усложняет заточку резцов, поэтому практические значения этого угла невелики и находятся в пределах  = +5.. .-5°.

Углы в плане  и  ₁(главный и вспомогательный) - это углы между направлением продольной подачи S_пр. и, соответственно, проекция­ми главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Главный угол в плане  определяет соотношение между толщиной и шириной срезаемого слоя. При уменьшении угла стружка становится тоньше, улучшаются условия теплоотвода и тем самым повышается стойкость резца, но при этом возрастает радиальная составляющая силы резания.

При обточке длинных заготовок малого диаметра вышесказанное может привести к их деформации и вибрациям, и в этом случае принима­ется  = 90°.

Для других случаев рекомендуется:

- при чистовой обработке  = 10.. .20°;

- при черновой обработке валов (l/d = 6...12) = 60. ..75°;

- при черновой обработке более жестких заготовок  = 30.. .45°. Вспомогательный угол в плане ₁ оказывает влияние на высоту h

У проходных резцов обычно угол ₁ = 10...15°. С уменьшением угла ₁ до 0 величина h также уменьшается до 0, что позволяет значительно увеличить подачу, а следовательно, и производительность процесса резания.

Вспомогательный задний угол ₁, измеряемый в сечении N₁ – N₁ перпендикулярном к вспомогательной режущей кромке, принимается примерно равным ; ₁образует зазор между вспомогательной задней поверхностью и обработанной поверхностью заготовки.

Вспомогательный передний угол ₁ определяется заточкой перед­ней поверхности и на чертеже обычно не указывается.

С целью повышения прочности режущей части резца предусматри­вается также радиус скругления его вершины в плане: r = 0,1...3,0 мм. При этом большее значение радиуса применяется при обработке жестких заготовок, так как с увеличением этого радиуса возрастает радиальная составляющая силы резания.

_{При изготовлении и заточке резцов, кроме углов}  и  в сечении N-N, часто возникает необходимость в определении этих же углов в нор­мальном и продольном сечениях державки.