Элементы резания и размеры срезаемого слоя при продольном точении

Классификация основных видов резания

Разнообразие способов обработки резанием, конструкций и геометрии инструментов, широкие пределы изменения режимов резания обусловливают практически бесконечное число возможных комбинаций условий резания. Однако все они могут быть сведены к сравнительно небольшому числу основных случаев работы режущего лезвия. Их классификация может быть проведена по следующим признакам.

1. По форме и количеству участков режущих кромок.

а) свободное резание – если в работе участвует только одна прямолинейная режущая кромка АВ (рис. 1.20). В данном случае процессы пластического деформирования стружки можно рассматривать как процесс плоского деформирования в любой точке режущей кромки.

1 – направление движения стружки.

Рисунок 1.20 – Схема свободного резания:

б) несвободное резание – если в работе участвуют две (АО и ОВ) и более сопряженных режущих кромок (рис. 1.21). В данном случае наблюдаются сложные деформационные процессы при образовании стружки, так как здесь отдельные элементы стремятся передвигаться по передней поверхности в различных направлениях.

Рисунок 1.21 – Схема несвободного резания:

2. По ориентации режущей кромки относительно вектора скорости резания V (рис. 1.22)

На виде А, схемы (а) и (б),резец убран; АВ) главная режущая кромка;

а) прямоугольная схема резания; б) косоугольная схема резания:

Рисунок 1.22 – Схемы резания

а) прямоугольное резание, происходит если вектор скорости резания V перпендикулярен режущей кромке АВ;

б) косоугольное резание, происходит если вектор скорости резания V не перпендикулярен режущей кромке АВ. Так как расположение режущей кромки А В рассматривается в плоскости резания P_n, то угол отклонения режущей кромки АВ от

перпендикуляра к вектору скорости резания V, будет равным углу наклона главной режущей кромки l.

3. По количеству одновременно участвующих в работе лезвий одно- и многолезвийное. К первому виду относятся точение и строгание; ко второму – сверление, фрезерование и т.д.

4. По форме сечения среза с постоянным и переменнымсечениями. К первому виду относятся точение и сверление; ко второму – фрезерование.

5. По времени и условиям контактирования режущего лезвия с заготовкой – непрерывное, прерывистое и нестационарное резание. Первый вид характеризуется непрерывным контактом рабочих поверхностей лезвия с заготовкой при постоянных условиях резания. Прерывистый процесс резания осуществляется путем периоди-

ческого повторения цикла (резание – отдых) лезвия (рис. 1.23, а).

а) прерывистое резание; б) нестационарное резание.

Рисунок 1.23 – схемы резания.

Обработка поверхностей на станках с ЧПУ (числовым программным управлением) при непрерывном и одновременном изменении нескольких параметров (диаметра D, глубины t, скорости V и углов в плане j и j₁) называется нестационарным резанием (рис. 1.23, б).

На обрабатываемой заготовке при снятии стружки различают три поверхности: обрабатываемую, которая частично или полностью удаляется при обработке; обработанную, образованную на заготовке в результате обработки; поверхность резания, образуемую режущей кромкой в результирующем движении резания. Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями (рис. 1.24).

1) обрабатываемая поверхность; 2) поверхность резания; 3) обработанная поверхность.

Рисунок 1.24 – Продольное точение:

При продольном точении различают два движения (рис. 1.24):

- главное движение D_r – это равномерное вращательное движение заготовки с числом оборотов n [об/мин];

- движение подачи D_s – это равномерное поступательное движение резца вдоль оси детали со скоростью S_мин [мм/мин] (минутная подача резца).

Путь, проходимый резцом вдоль оси детали за один ее оборот называется подачей на один оборот – S₀ [мм/об]. Эта подача рассчитывается по формуле

. (1.8)

Подача инструмента направленная вдоль оси детали называется продольной подачей S_пр.

Скорость резания V численно равна окружной скорости вращения точки Е детали, расположенной на диаметре D обрабатываемой поверхности (рис 1.24).

Скорость резания рассчитывают по формуле

, [м/мин]. (1.9)

Под глубиной резания t понимают размер слоя, удаляемого с обрабатываемой поверхности за один проход инструмента, измеренный по нормали к направлению подачи. Глубину резания определяют по формуле

, [мм], (1.10)

где D – диаметр обрабатываемой поверхности;

d – диаметр обработанной поверхности.

При отрезке, глубина резания равна ширине реза (рис. 1.25), а подача – направленная перпендикулярно оси вращения детали, называется поперечной подачей S_поп.

t) г лубина резания при отрезке.

Рисунок 1.25 – Точение при отрезке.

Для более детального изучения элементов сечения среза рассмотрим зону I (приведенную на рис. 1.24) в более увеличенном изображении, представленном на рис. 1.26.

Параллелограмм АВСЕ называется площадью сечения срезаемого слоя f.

f) площадь сечения срезаемого слоя.

Рисунок 1.26 – Элементы сечения среза

При резании различают технологические размеры срезаемого слоя (глубина резания - t, подача на 1 оборот детали - S₀) и физические размеры срезаемого слоя (ширина срезаемого слоя - b, толщина срезаемого слоя - a).

Физические и технологические размеры срезаемого слоя связаны соотношениями:

, . (1.11)

При одних и тех же технологических параметрах S₀ и t, размеры срезаемого слоя a и b зависят от главного угла в плане j (рис. 1.26). При уменьшении угла в плане - j¢ отношение ширины среза b¢ к толщине среза a¢ (b¢ / a¢) увеличивается, несмотря на то, что площадь сечения среза f остается той же.

Физические размеры дают лучше представление о форме срезаемого слоя, нежели технологические, а также позволяют точнее оценивать физические процессы, происходящие при резании.

Еще раз рассмотрим зону площади сечения срезаемого слоя с учетом продольного перемещения инструмента за каждый оборот детали (рис. 1.27).

Рисунок 1.27 – Схема формирования остаточного рельефа на обработанной поверхности

Из рис. 1.27 видно, что не весь металл, перекрываемый площадью сечения срезаемого слоя АВСЕ удаляется в стружку, часть его в виде остаточных гребешков площадью BDC остается на обработанной поверхности. В связи с этим различают:

- номинальное сечение среза (площадь АВСЕ);

- действительное сечение среза (площадь ABDE) удаляемое резцом (в виде стружки);

- остаточное сечение среза (площадь BCD), которое остается на обработанной поверхности детали и в дальнейшем в основном определяет ее шероховатость R_{z расч}.

Если резец имеет не остроконечную вершину лезвия, а округление радиусом r_b, то формирование остаточного сечения среза будет происходить по схеме приведенной на рис. 1.28.

Рисунок 1.28 – Схема формирования остаточного рельефа на обработанной поверхности резцом с радиусом при вершине Rb.

Высоту остаточных гребешков R_{z расч} можно рассчитать по формулам:

- для резца с острой вершиной, рис. 1.27

; (1.12)

- для резца с закругленной вершиной (имеется радиус при вершине резца r_b), рис.1.28

; (1.13)

Из приведенных схем формирования остаточного рельефа и формул расчета высоты остаточного сечения среза можно сделать вывод о том, что чем больше подача S₀, главный j и вспомогательный j₁ углы в плане и меньше радиус при вершине r_b, тем высота неровностей R_{z расч} больше, т.е. шероховатость обработанной поверхности выше.

Контрольные вопросы по теме 1

1. Какая из рассматриваемых скоростей V, V_e и V_s имеет наибольшее значение?

2. В какой плоскости расположены направления скоростей главного движения резания - V и движения подачи - V_s?

3. В какой системе координатных плоскостей возникает необходимость учитывать угол скорости резания h?

4. Какая координатная плоскость расположена перпендикулярно направлению скорости главного (или результирующего) движения резания?

5. Перпендикулярно какой линии, проводится главная секущая плоскость?

6. Как определить на резце, какая режущая кромка является главной, а какая вспомогательной?

7. Чему равна сумма всех углов резца измеряемых в основной плоскости?

8. Какие углы резца не могут принимать нулевое значение: a, g, j, b, l и e?

9. Напишите условие соотношения между углами g и a, при котором угол заострения b будет больше 90°?

10. Если угол схода стружки n = 0, то какой знак (положительный или отрицательный) будет иметь угол наклона главной режущей кромки l при свободном резании?

11. Может ли угол наклона главной режущей кромки l быть равным нулю при косоугольном резании?

12. Чему равна скорость резания в различных точках поверхности резания: скорости обрабатываемой поверхности или скорости обработанной поверхности?

13. При определении скорости резания по формуле , диаметр какой поверхности: обработанной, резания или обрабатываемой принимают для расчета?

14. При изменении главного угла в плане j будут ли изменяться толщина и ширина срезаемого слоя и площадь сечения среза f?

15. Какое сечение среза больше по площади: номинальное или действительное?

16. Как изменится высота остаточного сечения среза при увеличении углов в плане j и j₁ и подачи на оборот S₀?

17. Увеличится ли высота остаточного сечения среза при увеличении величины радиуса вершины лезвия r_b?

Литература к теме 1

1. ГОСТ 25761-83 Виды обработки резанием. Термины и определения общих понятий.

2. ГОСТ 25762-83 Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий.

3. ГОСТ 25751-83 Инструменты режущие. Термины и определения общих понятий.

4. ГОСТ 3.1109-82 Единая система технологической документации. Термины и определения основных понятий.

Дата добавления: 2014-12-08