4.6. Технологии обработки резанием

Обработка резанием – это технологический процесс размерной механической обработки деталей с целью достижения требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхности, осуществляемый путем срезания режущим инструментом с поверхности заготовки материала технологического припуска в виде стружки. Процесс основан на явлении разрушения материала при силовом воздействии режущим инструментом. Обработка может вестись на различных станках, обеспечивающих необходимое усилие резания и управляемое относительное перемещение заготовки и инструмента. Принципы резания сохраняются независимо от того, каким инструментом (резцом, фрезой или сверлом – рис. 4.13) производится обработка, изменяется лишь схема обработки.

Рис. 4.13. Конструкция и элементы лезвийных режущих инструментов: а – токарный резец; б – фреза; в – сверло; 1 – главная режущая кромка; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вершина лезвия; 4 – вспомогательная задняя поверхность лезвия; 5 – вспомогательная режущая кромка; 6 – передняя поверхность; 7 – крепежная часть инструмента

Р езание металлов сопровождается сложной совокупностью различных деформаций – смятия, сдвига и среза, сопровождающихся трением отделившейся стружки о переднюю поверхность резца и трением поверхности резания о заднюю поверхность резца.

Рис. 4.14. Схема образования стружки при резании

На рис. 4.14, а приведена схема образования стружки при резании. Резец 3, перемещаемый в направлении стрелки В, передней поверхностью 2 сминает и скалывает частицы металла, лежащие выше плоскости БА, при этом образующаяся стружка 1 состоит из отдельных элементов а, б, в, г, д. Вначале инструмент режущей кромкой внедряется в тело заготовки около точки А; далее при своем движении инструмент передней поверхностью давит на верхний слой металла и отрывает его от основной массы заготовки (рис. 4.14, б). Срезаемый слой претерпевает сильную пластическую деформацию, и когда создавшиеся в этом слое напряжения превзойдут прочность металла, происходит относительный сдвиг частиц (скалывание) и образуется элемент стружки а. Далее части припуска последовательно переходят в элементы стружки б, в, г, д и т.д.

Плоскость АБ, в которой происходит скалывание элементов, называется плоскостью скалывания, а угол α, образованный этой плоскостью и поверхностью резания, – углом скалывания. Величина угла скалывания α выбирается в зависимости от свойств материала, геометрии инструмента, режима резания и обычно составляет 145–155^о. Внутри каждого элемента стружки из-за сильных сдвиговых деформаций образуется сложная текстура, способствующая дроблению стружки – см. элементы а, б, в (рис. 4.14, а).

Силой резания или силой сопротивления резанию называют равнодействующую всех сил сопротивления при резании. Сила резания зависит от многих факторов – с увеличением твердости, прочности и вязкости обрабатываемого материала возрастает и сила резания. В зависимости от вида применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) сила резания уменьшается на 3–25% по сравнению с работой всухую. Знание сил резания необходимо для расчетов на жесткость и прочность инструментов, приспособлений и станков, а также для определения потребляемой мощности при резании.

Скоростью резания называется линейная скорость перемещения точки поверхности резания относительно главного лезвия инструмента. Эта скорость зависит от скорости движения резания и скорости движения подачи. Чем выше скорость резания, тем больше выделяется тепла в единицу времени и тем быстрее изнашивается лезвие инструмента. В каком бы месте лезвие инструмента ни затупилось, приходится производить переточку всей режущей части.

Выбор режимов резания (скорости резания, глубины резания и скорости подачи) производят в зависимости от вида обрабатываемого материала и его свойств, припуска на механическую обработку; прочности и жесткости станка, приспособления, инструмента и детали; а также исходя из требуемой шероховатости поверхности. К основным способам обработки резанием относятся точение, сверление, фрезерование, строгание, протягивание, шлифование, хонингование и суперфиниширование – р ис. 4.15.

Рис. 4.15. Способы обработки резанием и применяемый инструмент:

а – точение; б – сверление; в – фрезерование; г – строгание; д – протягивание; е – шлифование; ж – хонингование; з – суперфиниширование;

D_r – главное движение резания; D_s – движение подачи; R_o – обрабатываемая поверхность; R – поверхность резания; R_оп – обработанная поверхность; 1 – токарный резец; 2 – сверло; 3 – фреза; 4 – строгальный резец; 5 – протяжка; 6 – абразивный круг; 7 – хон; 8 – бруски; 9 – головка