Билет №19.

1. Кинематика резания. Инструментальные материалы, их физико-механические свойства и выбор. Формообразование поверхности на станках.

Резание представляет собой сложный процесс деформирования и разрушения материалов. При отделении стружки образуются поверхности деталей заданной формы и размеров, определённой точности и необходимого качества. Наивыгоднейшей формой режущей части инструментов является клин. У разных инструментов режущая часть имеет разную форму, например: острый или тупой несимметричный клин, криволинейный клин и клин сложной формы.

При внедрении в материал режущего инструмента на его переднюю и заднюю поверхности действуют нормальные силы N₁, N₂ и силы трения F₁, F₂. Считая клин абсолютно жёстким телом, можно после сложения всех сил получить общую равнодействующую силу Р, являющейся силой сопротивления резанию Для удобства расчета технологических параметров процесса резания силу Р раскладывают на составляющие, которые измеряют динамометром или рассчитывают по формулам. При свободном ортогональном резании таких составляющих две: в направлении вектора скорости резания Р_z и перпендикулярно поверхности резания Р_y. Под действием сил происходит деформирование и разрушение обрабатываемого материала.

Резец состоит из рабочей части I и державки II.

На рабочей части: 1 - передняя поверхность инструмента - поверхность, по которой сходит стружка; 2 - главная задняя поверхность - поверхность, обращенная в сторону резания; 3 - вспомогательная задняя поверхность – поверхность, обращенная в сторону обработанной поверхности. Пересечение передней и главной задней поверхностей образует главную режущую кромку. Пересечение передней и задней вспомогательной поверхностей образует вспомогательную режущую кромку Пересечение главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину инструмента.

Элементы режимов резания. К режимам резания относятся: скорость, подача, глубина резания.

• Под скоростью резания понимается окружная скорость в точке наиболее удаленная от оси резания: v = dn/1000 м/мин, где d - диаметр обрабатываемой поверхности, n - частота.

• Величина подачи – это величина линейного перемещения инструмента за один оборот заготовки или в единицу времени относительно обрабатываемой заготовки Подача s может быть может быть продольная, поперечная и угловая (Например, для нарезания метрической резьбы продольная подача равна шагу нарезаемой длины.)

• Глубина резания - это расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренная по перпендикуляру к поверхностям: t=(d-d₁)/2.

Инструментальные материалы, их физико-механические свойства и выбор.

Одним из главных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента является правильный выбор материала для его изготовления, технологии термической обработки и методов заточки и доводки рабочих поверхностей. При выборе материала для режущих инструментов исходят из условий достижения высокой производительности, требований точности обработки и качества обрабатываемой поверхности.

К инструментальным материалам, применяемых для изготовления режущей части инструмента, предъявляются следующие требования: 1) высокие механические свойства (особенно прочность на изгиб и твёрдость); 2) высокая износостойкость, заключающаяся в способности инструментальных материалов сопротивляться изнашиванию в работе, 3) высокая теплостойкость - свойство инструментальных материалов сохранять свою твёрдость, а следовательно, и режущие свойства при высокой температуре нагрева в течении длительного периода времени.

Существует ряд инструментальных материалов, которые обладают указанными свойствами, а именно: углеродистые и легированные инструментальные стали; быстрорежущие стали; металлокерамические твёрдые сплавы; минералокерамика; абразивные материалы и алмазы.

Инструментальные углеродистые стали (У10А, У11А, У12А) применяются для изготовления метчиков, плашек, развёрток, напильников и других режущих инструментов, работающих с малыми скоростями резания.

Быстрорежущие стали делятся на две группы: 1) обеспечивающие нормальную производительность (Р18, Р12, Р9М, Р18Ф2); 2) обеспечивающие повышенную производительность (Р18К5Ф2, Р10К5Ф5) Быстрорежущие стали первой группы имеют универсальное применение; стали второй группы, обладающие рядом специфических свойств, имеют более узкое, специализированное назначение - применяются для обработки нержавеющих и жаропрочных сплавов.

Металлокерамические твёрдые сплавы (ВК2, ВК8, Т5К10, ТТ7КК12) преимущественно используют для оснащения резцов, свёрл, зенкеров, развёрток и некоторых конструкций фрез. Основная особенность инструмента, оснащённого пластинкой из твёрдого сплава, заключается в том, что его режущие свойства не снижаются при температуре нагрева в зоне резания до 800-900°С.

Минералокерамические сплавы (ЦМ332) обладают высокими твёрдостью и теплостойкостью, но уступает металлокерамическим сплавам по пределу прочности на изгиб и поэтому имеет ограниченное применение на операциях получистового и чистового точения чугунов и сталей.

Алмазы применяют для оснащения лезвийных и абразивных режущих инструментов, отличаются исключительно высокой твёрдостью.

Резание представляет собой сложный процесс деформирования и разрушения материалов. При отделении стружки образуются поверхности деталей заданной формы и размеров, определённой точности и необходимого качества. Наивыгоднейшей формой режущей части инструментов является клин. У разных инструментов режущая часть имеет разную форму, например: острый или тупой несимметричный клин, криволинейный клин и клин сложной формы.

Элементы режимов резания. К режимам резания относятся: скорость, подача, глубина резания.

• Под скоростью резания понимается окружная скорость в точке наиболее удалённая от оси резания: v = dn/1000 м/мин, где d – диаметр обрабатываемой поверхности; n - частота.

• Величина подачи - это величина линейного перемещения инструмента за один оборот заготовки или в единицу времени относительно обрабатываемой заготовки. Подача s может быть может быть продольная, поперечная и угловая. (Например, для нарезания метрической резьбы продольная подача равна шагу нарезаемой длины.)

• Глубина резания - это расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренная по перпендикуляру к поверхностям: t = (d-d₁)/2.

Для повышения производительности целесообразно работать с возможно большими подачами Минимальная стоимость получается также при повышенных скоростях резания.

Формообразование поверхности на станках; кинематическая структура станков; компоновка станков.

Для осуществления процесса резания на станке необходимо наличие относительного движения между заготовкой и режущим инструментом. Поэтому каждый станок имеет ряд рабочих органов, которым сообщаются движения, определяемые назначением станка и характером выполняемых на нем работ. Рабочими органами станка являются шпиндель, суппорт, стол, инструментальная го­ловка и др. Требуемое относительное перемещение может совершаться либо инструментом, либо заготовкой или чаще всего сочетанием движений обрабатываемой заготовки и инструмента. Движения на станках делятся на две категории: основные движения (движения формообразования), к которым относятся главное движение, движение подачи, а в некоторых группах станков также движение деления, движение огибания, движение дифференциала, и вспомогательные движения.

Несмотря на большое количество и разнообразие конструкций станков, в их механизмах и движениях есть много общего и сходного. Для анализа движений различных органов станков применяют упрощенные, условные схемы механизмов, дающие наглядное представление о кинематике станков и в некоторой степени представление об их конструкции. Такие схемы называются кинематическими., и для их вычерчивания применяют условные обозначения. Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей, представляющих собой систему последовательно расположенных взаимодействующих звеньев, связывающих движение одного рабочего органа станка с другим или с источником движения. Взаимодействующими звеньями чаще всего являются зубчатые колеса, шкивы, звездочки, ходовой винт и гайка, кулачки, поводки и др.

Кинематические цепи могут иметь как постоянные взаимодействующие звенья, так и сменные. Группа сменных взаимодействующих элементов называется узлом настройки. Сменными элементами чаще всего являются зубчатые колеса, ку­лачки, шкивы. Под настройкой станка понимается координирование движений отдельных его органов для осуществления необходимого относительного движения между обрабатываемой заготовкой и режущим инструментом.

В качестве примера рассмотрим упрощённую кинематическую схему токарно-винторезного станка для нарезания резьбы (рис. 1).

На схеме обозначено: n₁ - частота вращения электродвигателя в об/мин; n - частота вращения обрабатываемой детали в об/мин; s -величина продольной подачи резца в км/об; t_р - шаг нарезаемой резьбы в мм; t_x - шаг ходового винта в мм; d₁ и d₂ - диаметры шкивов соответственно ведущего и ведомого в мм; z₁, z₂,..., z_q - числа зубьев колес, находящихся в постоянном зацеплении; а', b' - сменные колеса цепи главного движения; а, b, с, d - числа зубьев сменных зубчатых колес цепи подачи; 1 - шпиндель; 2 - суп­порт.