Материалов

Тема 1. Основные понятия, термины и определения теории резания

ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

Дополнительная

1. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.:

Машиностроение, 1984

2. Панкин А.В. Обработка металлов резанием. М.: Машгиз, 1961

3. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Высшая

школа, 1974

Цель лекции. Изучить основные понятия, термины и определения теории

резания материалов.

Ключевые слова: обработка резанием, Кинематическая схема обработки,

главное движение резания, движение подачи, свободное ортогональное резание,

косоугольное резание, несвободное резание, обрабатываемая поверхность,

обработанная поверхность, поверхность резания, передняя поверхность, задняя

поверхность, плоскость резания, передний угол, задний угол, угол заострения,

угол резания.

Обработка резанием — это технологический процесс изготовления

деталей, заключающийся в образовании новых поверхностей отделением

поверхностных слоев материала с образованием стружки. Резание происходит

путем внедрения в обрабатываемую заготовку клинообразного твердого тела —

режущей части инструмента, движение которого осуществляется под действием

сил привода станка. В зоне соприкосновения режущего клина инструмента и

срезаемого слоя заготовки происходит сложный процесс пластического

деформирования и разрушения металла, приводящий к образованию стружки и

отделению ее от заготовки.

Для осуществления резания необходимо относительное движение между

заготовкой и режущим инструментом. Совокупность относительных движений

инструмента и заготовки, необходимых для получения заданной поверхности,

называют кинематической схемой обработки. Все принципиальные схемы

обработки резанием основаны на сочетании двух элементарных движений —

вращательного и прямолинейного. Так, например, при токарной обработке

вращательное движение заготовки и поступательное движение резца,

параллельное оси вращения заготовки, образуют суммарное движение резания

по винтовой спирали (рис. 1, а).

Прямолинейное поступательное или вращательное движение инструмента

или заготовки, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания и

определяющее скорость снятия материала срезаемого слоя, называют главным

движением резания Dг (ГОСТ 25762—83). Скорость главного движения

обозначают буквой v. Прямолинейное поступательное или вращательное

движение инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости

главного движения резания, предназначенное для того, чтобы

распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую

поверхность, называют движением подачи Ds. Скорость движения подачи обоз-

начают буквой vs. Результирующее движение резания De является суммой

векторов двух движений: главного движения резания Dг и движения подачи Ds.

У фрезерных станков главным движением является вращательное движение

инструмента, а движение подачи сообщается, как правило, заготовке (рис. 1,б);

у строгальных станков оба движения являются поступательными (рис. 1,в); у

сверлильных станков оба движения сообщаются инструменту (рис. 1, г).

На обрабатываемой заготовке различают три поверхности: обработанную (3),

образованную на заготовке в результате обработки; обрабатываемую,

подлежащую воздействию в процессе обработки (1); поверхность резания (2),

образуемую режущей кромкой инструмента в результирующем движении резания

(рис.1, а - в).

Рис.1. Схемы обработки заготовок:

а) – точение; б) – фрезерование; в) – строгание; г) - сверление

Резание представляет собой сложный процесс деформирования и

разрушения материалов. При отделении стружки образуются поверхности

деталей заданной формы и размеров, определенной 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 взаимодействии режущего инструмента с обрабатываемым материалом

различают следующие схемы резания: 1) свободное ортогональное резание — в

этом случае в работе участвует только одна прямолинейная режущая кромка,

перпендикулярная направлению вектора скорости перемещения инструмента

(скорости резания v); направление траекторий перемещения частиц материала,

обтекающего режущую часть инструмента, во всех точках одинаково (рис. 2 а); 2)

косоугольное резание, при котором вектор скорости движения инструмента не

перпендикулярен режущей кромке (рис. 2, б); 3) несвободное (осложненное,

стесненное) резание, когда в работе участвуют две или более сопряженные

режущие кромки (рис. 2, в), имеющие разное направление.

Рис. 2. Основные схемы резания:

а – свободное ортогональное, б – косоугольное, в - несвободное

Основные закономерности физики резания будут рассмотрены на примере

наиболее простого свободного ортогонального резания.

Для описания процесса резания прежде всего необходимо установить

основные понятия и определения, характеризующие взаимное расположение

заготовки и инструмента, а также геометрию режущего клина. На рис. 3

обрабатываемая поверхность - I (а - толщина и b - ширина стружки),

обработанная поверхность - II (а1 - толщина и b1 - ширина стружки),

поверхность резания - III (показана штриховой линией).

Передняя поверхность режущей части инструмента (А) -

поверхность, по которой сходит стружка.

Задняя поверхность (В) - обращена в процессе резания к

обработанной поверхности детали. Пересечение передней и задней

поверхностей образует режущую кромку. Если инструмент имеет несколько

режущих кромок, то одна из них, наиболее нагруженная в процессе

несвободного резания, является главной.

Главные углы режущей части инструмента рассматриваются в

сечении, перпендикулярном к главной режущей кромке и относительно

координатной плоскости, называемой плоскостью резания. Плоскость резания

проходит через главную режущую кромку и совпадает с направлением

вектора скорости резания. В рассматриваемом случае свободного

ортогонального резания плоскость резания (С) совпадает с

поверхностью резания (III) (рис. 3, а). При обработке тел вращения

плоскость резания касательна к поверхности резания (рис. 3, б).

Различают следующие главные углы:

передний угол γ - угол между передней поверхностью инструмента А

и плоскостью D), перпендикулярной плоскости резания;

задний угол α - угол между задней поверхностью инструмента В и

плоскостью резания С;

угол заострения β - угол между передней А и задней В поверхностями

инструмента;

угол резания δ - угол между передней поверхностью А инструмента и

плоскостью резания С.

Рис.3. Геометрические параметры, характеризующие свободное ортогональное

резание:

а - обработка плоскостей; б - обработка тел вращения

В случае несвободного резания, когда режущие кромки располагаются по

разным направлениям, дополнительно рассматриваются вспомогательные углы γ1

, α 1 и углы в плане.

Геометрические параметры инструментов влияют на характеристики

процесса резания и физические явления, возникающие при стружкообразовании

и формировании поверхностного слоя детали.

Вопросы для самоконтроля по теме 1.

1. В чем заключается технологический процесс обработки резанием?

2. Что такое – кинематическая схема обработки?

3. Какая поверхность называется задней?

4. Какие углы называются главными?

5. Какой угол называется углом резания?

Л.: [ 1 ] с. 5 - 7; [ 2 ] с. 15 - 17

Дата добавления: 2014-12-17