ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ.. I основы резания металлов

• Название: I основы резания металлов
• Анкор: ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ..doc
• Дата: 12.03.2019
• Размер: 8.19 Mb.
• Имя файла: ОБР.ЛЕКЦ.ЛЕНТ..doc
• Тип: Глава; #25614
• страница: 7 из 8

Толщина среза а при развертыва­нии (рис. 63) обычно незначительна и составляет 0,02—0,05 мм.

Машинное время (в. мин) при зенкеровании и развертывании



где L — путь, проходимый инструмен­том в направлении подачи, мм; l— глубина зенкерования или развертывания, мм; У— величина врезания, мм (рис. 62,6); =1—3 мм—величина перебега, мм.




Рис. 63. Элементы резания при развертывании


Глава 1.5 ПРОТЯГИВАНИЕ

§1. Особенности процесса протягивания.

Протягивание является одним из наиболее производительных видов обработки металлов резанием и широко распространено в серийном и массовом производстве. Высокая производительность при протягивании объясняется большой суммарной длиной режущих кромок, одновременно участвующих в срезании материала.

Протягиванием обеспечивается получение обработанной по­верхности в пределах первого - третьего классов точности, с шероховатостью Ra 2,5 - 0,16 мкм, таким образом, протягива­ние является не только высокопроизводительным, но и высокоточ­ным методом обработки.

Протяжками обрабатывают сквозные отверстия любой формы, прямые или винтовые канавки, наружные поверхности разнообразной формы, зубчатые колеса наружного и внутреннего зацепления.

Протяжки являются сложным и дорогостоящим специальным инструментом. Поэтому экономическая эффективность от их примене­ния может быть достигнута только при условии их применения в массовом или крупносерийном производстве, либо при нормали­зации формы и размеров обрабатываемых поверхностей в мелкосерийном производстве.

. Движение резания при протягивании - прямолинейное, реже -круговое или винтовое. Наиболее распространенной является схема протягивания с прямолинейным движением (рис.21). Для осуще­ствления процесса резания заготовке и инструменту сообщается относительное поступательное движение. При этой поступательное движение протяжки является главным движением резания.

протягивания ( а - наружная протяжка, б - внутренняя протяжка, в - прошивка; г - круглая протяжка).

Рис.21. Схемы

Протяжки (рис.21) подразделяют на внутренние и наружные. Внутренние протяжки предназначены для обработки отверстий, т.е. замкнутых поверхностей, а наружные - для обработки незамкнутых поверхностей. Кроме этого, к протяжным инструментам относятся прошивки и круглые протяжки, применяемые для обработки тел вра­щения.

Работа протяжки может быть уподоблена работе ряда стро­гальных резцов, смещенных относительно друг друга на небольшую величину, которая называется подъемом и определяет толщину сни­маемого каждым зубом слоя металла (а_z).

При протягивании заготовка своей торцовой поверхностью опирается на приспособление станка и остается неподвижной. Пе­редняя направляющая часть протяжки вставляется в предварительно просверленное отверстие заготовки и присоединяется к тяго­вому патрону станка.

Скорость резания V при протягивании подсчитывается по формуле



где а_z - толщина срезаемого слоя (им), k – коэффициент, учитывающий влияние марки инструментального материала ( для ХВГ k=1; P18 k=1,4). Величины c, m и y определяются по таблицам [ 21].

Подача S_z - это величина, равная разности между высотой опорных зубьев режущей части протяжки. Величина подачи заложена в самой конструкции протяжки и не зависит от станка, измеряется в мм/зуб.

Глубина резания t представляет собой проекцию активной длины режущей кромки на плоскость, перпендикулярную направлению движения протяжки,



где b -.длина активной части режущей кромки, мм; - угол наклона режущей кромки.

Толщина срезаемого слоя ? при про­тягивании равна подаче на зуб а_z= S_z . Суммарная толщина среза определяется как a=a_zz где z- число зубь­ев, одновременно находящихся в работе, определяемое по формуле:



Площадь поперечного сечения среза f определяется как произведение толщины среза на ширину f=a_zb.

Основное время обработки детали Т_о на протяжном станке определяется по формуле:



где L - длина рабочей части протяжки в мм;

l₀ - длина обрабатываемой поверхности детали в мм;

V_px,V_xx - скорости рабочего и холостого ходов станка в м/мин соответственно.
Усилие резания P_z равно:



где l - длина режущего периметра в мм;

k -. количество стружкоразделительных канавок;

V - скорость резания м/мин;

- передний угол; - задний угол; 1,15 - коэффи­циент, учитывающий влияние величины износа ( h =0,4 мм). Коэффициенты с₁, с₂, с₃, с₄, с₅ определяются по таблицам

Методы протягивания

Протягиванием могут обрабатываться поверхности как свобод­но расположенные относительно базовых поверхностей заготовки, так и связанные с ними определенным допуском (линейным или угловым ). В соответствии с этим различают два метода протяги­вания.

Метод свободного протягивания должен обеспечить только точне размеры обрабатываемой площади поверхности, независимо от его расположения относительно базовых поверхностей.

Метод координатного протягивания различных поверхностей заготовок должен обеспечить не только соблюдение допуска на выдерживаемый размер, но и точное взаимное расположение базо­вой и обрабатываемой поверхностей, которое обеспечивается ра­циональной конструкцией приспособления для установки заготовки.

При обработке отверстий наблюдается явление «разбивания» отверстия, заключающееся в отклонение получаемого размера от ожидаемого. Величина, «разбивания» зависит от качества изго­товления протяжки и предварительного отверстия в заготовке, раз­меров детали и инструмента, состава СОЖ и не соосности предварительного отверстия и протяжки.

Следует отметить, что при обработке тонкостенных деталей может иметь место «усадка» отверстия. Величина «разбивания» и «усадки» определяется экспериментально и учитывается при изго­товления и проектировании протяжки.

Схемы резания при протягивании (рис.22)

Рис.22 Схемы резания при протягивании

Схема резания при протягивании определяется последова­тельность удаления припуска на обработку. При протягивании распространены следующие схемы резания: профильная, генератор­ная и прогрессивная.

При профильной схеме резания. (а) профиль режущих кромок зубьев протяжки подобен профилю обработанной поверхности. Все peжущие зубья протяжки снимают припуск, окончательная форма поверхности обеспечивается последним зубом. Профильная схема резания обеспечивает высокое качество обра­ботанной поверхности, но имеет следующие недостатки: трудность изготовления и заточки фасонного профиля режущих кромок зубьев, возникновение в ряде случаев большой силы резания из-за большой ширины среза.

При генераторной схеме резания (б) профиль режущих кромок протяжки не подобен профилю обработанной поверхности и представляет собой прямые иди дугообразные линии, расположенные по концентрическим окружностям вокруг оси инструмента. При этом каждый зуб протяжки формирует небольшую часть обработанной поверхности, поэтому обработанная поверхность образуется суммированием или генерированием отдельных участков поверхности, обработанных соответствующим зубом. Шероховатость обработанной поверхности при генераторной схеме большая, чем при профильной схеме резания , так как могут оставаться следа от обработки отдельными зубьями. Протягивание и заточка гене­рируемой протяжки значительно проще, чем профильной.

Прогрессивная схема резания (в) осуществляется протяжкой, у которой режущая часть разделена на несколько секций по два-четыре зуба в каждой группе с общим подъемом каждой группы относительно предыдущей. Внутри группы зубья не имеют подъема относительно друг друга. При таком метода весь срезаемый слой подразделяется на небольшое количество толстых и узких слоев. Такое распределение работы зубьев позволяет значительно снизить силу резания. Прогрессив­ную схему резания применяют для обработки заготовки с твердой коркой , а также для обработки с большими припусками. К недо­статкам прогрессивного протягивания следует отнести высокую сложность изготовления протяжек.

Для дробления стружки и лучшего размещения ее во впади­нах на режущих кромках протяжки делают специальные стружкоразделительные канавки, которые располагают в шахматном порядке. На последнем зачищающем и всех калибрующих зубьях канавки не де­лаются.

Прошивание подобно протягиванию и отличается от него способом приложения усилия. Прошивка проталкивается через черновое отверстие заготовки, таким образом, протяжка при работе подвергается деформациям растяжения, а прошивка - деформациям сжатия, поэтому для обеспечения устойчивости протяжки, работающей как сжатая стойка ее длина не должна превышать 15 диаметров . Схемы резания и параметры прошивки аналогичны протяжке.
§2. Особенности конструкции протяжек и прошивок
Наиболее полно конструкция протяжных инструментов пред­ставлена круглой протяжкой для внутреннего протягивания (рис.23).


Рис.23.Конструкция прогяяки для внутреннего протягивания
Конструктивные элементы круглой протяжки

Круглая внутренняя протяжка состоит из следующих основных элементов:

• 
  - хвостовой части с замком для закрепления протяжки в патроне протяжного станка (l₁);
  

- шейка. (l₂);

- переходного конуса (l₃);

- передняя направляющей части для управления протяжки в нача­ле ее работы по предварительно обработанному отверстию (l₄),

- режущей части, на которой расположены режущие и чистовые зубья, срезающие основной припуск, и канавки для размещения стружки (l₅);

- калибрующей части, на которой расположены зубья, калибрую­щие отверстие и обеспечивавшие необходимую шероховатость обработанной поверхности (l₆);

- задняя направляющая части, служащей для устранения переко­са заготовки в момент резания последним калибрующим зубом и для удержания протяжки от провисания (l₇).

Геометрические параметры зубьев протяжки

Профиль зубьев протяжки в сечении, к режущей кроме, имеет следующие элементы: - шаг зубьев, определяе­мый как расстояние между вершинами двух соседних зубьев; h -высота зуба; d - длина спинки, определяемая как длина глав­ной задней поверхности, ч - радиус закругления дна впадины для размещения стружки, , где l - длина протяги­ваемой поверхности в направлений движения протяжки; tр - шаг между зубьями режущей части. Ширина срезаемого слоя в опре­деляется как длина активной части режущей кромки одного зуба.

К геометрическим параметрам зуба протяжки относятся: пе­редний угол ; задний угол ; угол заострения ; угол резания ; угол наклона главной режущей кромки - . Величина заднего угла выбирается небольшой ( поряд­ка 3°; = 1,5°) для сохранения размеров при переточках.

На калибрующих зубьях имеются цилиндрические ленточки для калибрования обрабатываемой поверхности f=0,05 - 0,3 мм. После перетачивания по передней поверхности высота калибрую­щих зубьев уменьшается, зубья начинает работать как переходные, а затем как режущие.

Особенности конструкции прошивок сводятся к отсутствию замковой части, шейки, переходного конуса.

Наружные протяжки (рис.24) не имеют направляющих, шейки и переходного конуса. Задний угол таких протяжек может назначаться до 10°, гак как возможны регулировки высоты зубьев за счет прокладок или клиньев, располагаемых между столом и протяжкой. Переточки таких протяжек могут вестись как по пе­редней, так и по задней поверхностям.

Конструктивное оформление протяжных инструментов разнообразно. Некоторые конструкции даны на рис.23.



Рис.24 Протяжки. а) для наружного протягивания; б) внутренняя протяжка профильной схемы; в) внутренняя протяжка генераторной схемы; г) винтовая протяжка для глу­бокого отверстия

Протяжка для глубокого протягивания (рис.24,г) имеет двухзаходные зубья на конической поверхности с углом конусности . Для лучшего отвода стружки протяжке сообщается винтовое движение. Износ зубьев протяжки происходит по задней и передней поверхностям, по ленточке калибрующих зубьев и по уголкам.

Критерием износа служит величина износа по задней грани h₃. Наибольшая величина износа h₃ имеет место в местах со­пряжения стружкоразделительной канавки с задней поверхностью зубьев. Объясняется это тем, что на этих участках температура нагрева режущей кромки несколько выше, чем на всей остальной части зуба из-за увеличения здесь сил трения, возникающего в результате образования радиусов округления режущих кромок.

Допустимая величина износа по задней поверхности – h₃ составляет 0,2 - 0,3 мм, при повышенных требованиях к шероховатости в пределах в Ra 0,63 - 0,16 мкм величина h₃ не дол­жна превышать 0,08 - 0,1 мм.

Стойкость протяжек определяется материалом их режущей части, обрабатываемым материалом, размерами протяжек и заданной точностью обработки.

Несмотря на то, что протяжки и работают на небольших ско­ростях резания ( 0,5 - 14 м/мин), их целесообразно изготовлять из быстрорежущих сталей. В отдельных случаях применяют сталь ХВГ, которая технологична при термической обработке. При обра­ботке чугунных деталей, а также труднообрабатываемых материа­лов находят применение твердосплавные протяжки. Такие протяжки делаются сборными. Стойкость твердосплавных протяжек в несколь­ко раз выше стойкости протяжек из быстрорежущей стали, однако технологические трудности их изготовления и заточки препятству­ет их широкому применению.

За точку протяжек выполняют только по передней поверхности зуба. Заточка производится тарельчатыми кругами на специ­альных заточных станках.
Глава 1.6. Шлифование и отделочные виды обработки
§1. Шлифование

Шлифование - процесс обработки заготовок резанием абра­зивными инструментами - позволяет получить точность 2-1 клас­сов до Ra - 0,16 мкм. Наряду с этим применяются обдирочное и глубинное шлифование, обеспечивающие высокую производительность и экономичность.

Абразивный инструмент содержит огромное количество режущих зерен разнообразной формы. Каждое зерно, снимая стружку, ра­ботает по схеме фрезерования как режущий клин (рис.25). Если ра­диус округления зерна меньше глубины резания t, то про­исходит резание. Если >t, то пластическое деформирование.

Рис.25 Схема процесса шлифования

При шлифовании возникают те же физические явления, что и при других видах обработки ( упругие и пластические деформации зерен и связки, наростообразование, тепловые процессы и т.д.).

Главным движением при всех видах шлифования является ок­ружная скорость круга V_k [м/с]

,

где D_k - диаметр шлифовального круга в мм; n_k - частота вращения круга в мин ^-1.

Подача при шлифовании могут быть различными в зависимости от вида шлифования, определяемого совокупностью необходи­мых движений.

Различают следующие вида шлифования:

1. 
   Круглое шлифование;
   

а. Наружное круглое шлифование в центрах

б. Внутреннее шлифование

в. Бесцентровое шлифование

2. Плоское шлифование

3. Специальные вида шлифования (зубошлифование, резьбошлифование и др.).

Круглое шлифование в центрах применяется для обработки наружных цилиндрических , конических и фасонных поверхностей. Имеется три разновидности шлифования в центрах: методом про­дольной подачи, глубинное и врезное.

а) При шлифовании методом продольной подачи (рис.26,а) вращающийся круг, I обрезает с заготовки 2, установленной в цен­трах 3 за каждый проход часть припуска, равного глубине ре­зания.

б) При глубинном шлифовании круг I срезает с заготовки 2 весь припуск за один проход ( рис.26,6) при наличии только про­дольной подачи.

в) При врезном шлифовании ( рис.26,в) круг I последовательно срезает припуск с заготовки 2 при наличии только поперечной подачи.



Рис.26 Схемы круглого наружного шлифования

2. При внутреннем шлифовании (рис.27) заготовка I, уста­новленная в зажимном приспособлении 2, вращается относительно круга 3, который, вращаясь и перемещаясь в направлении подачи, снимает за каждый проход часть припуска, равного глубине реза­ния.

Рис.27 Схема внутреннего кругло шлифования

3. При бесцентровом наружном шлифовании на проход (рис. 28) заготовка 1, располагаясь между шлифующим кругом 2 и веду­щим другом 3, опирается на нож 4. Для обеспечения предельного перемещения заготовки V_s ось ведущего круга установлена под углом ( = 1 - 5°) к оси шлифующего круга.



Рис.28 Схема бесцентрового наружного шлифования

Внутреннее бесцентровое шлифование (рио.29) целесообразно применять для обработки тонкостенных деталей, т.к. крепле­ние их в патроне может вызвать деформации, что приведет к по­грешностям обработки.



Рис.30 Схемы плоского шлифования

Рис.29 Схема бесцентрового внутреннего шлифования

4. При плоском шлифовании обрабатываются обычно плоские поверхности заготовок как торцем круга, так и периферией его (рис.30).

Последняя разновидность шлифования дает наибольшую точность. Вращающийся круг 1 за каждый проход срезает с поверхно­сти заготовки 2, перемещающейся вместе со столом 3 часть припуска, равного глубине резания. Величина поперечной подачи измеряется в долях ширины круга В и составляет (0,2 - 0,8)В.
Абразивные инструменты изготавливаются из абразивных ма­териалов естественного или искусственного происхождения.

Абразивные инструменты могут быть изготовлены со связан­ными зернами (шлифовальные круги, головки, сегменты, бруски, шкурки) и в виде несвязанных, свободных зерен (пасты, суспензии, порошки).

Абразивные инструменты характеризуются материалом зерен и их величиной, видом связки, твердостью, структурой, формой и размерами.

Алмазные круги и бруски характеризуются маркой алмазов, зернистостью, концентрацией, связкой, профилем, размерами, но­мером круга и шифром завода -изготовителя. Стойкость шлифоваль­ных кругов.

Абразивные материалы делятся на искусственные (синтетичес­кие) и естественные (природные). В промышленности для изготовле­ния абразивных инструментов используются главным образом искусственные абразивные материалы: электрокорунд, карбид кремния, кар­бид бора синтетические алмазы, кубический нитрид бора (эльбор).

Электрокорунд. Подавляющая часть (около 80%) абразивного инструмента изготовляется из электрокорунда, который имеет несколько разновидностей: электрокорунд нормальный, содер­жащий 91 - 96 Al₂O₃, электрокорунд белый , содержащий 97-99% Al₂O₃, электрокорунд хромистый, монокорунд.

Карбид кремния - химическое соединение крем­ния с углеродом. Зерна его имеют более высокую твердость, чем электрокорунд. Применяются две разновидности карбида кремния: черный, содержащий 95 - 97% SiC и зеленый, cодержащий 98-99% SiC. Недостаток карбида кремния - высокая хрупкость и малая про­чность.

Карбид бора - химическое соединение бора с угле­родом. Он состоит из кристаллического B₄C ( 70 - 92%) и имеет высокую твердость, большую хрупкость и применяется в виде порошков для доводочных процессов.

Синтетические алмазы в зависимости от прочности делятся на пять марок, низкой прочности - АСО, повы­шенной прочности - АСР, высокой прочности - АСВ, монокристальные АСК и ACС.

Кубический нитрид бора (эльбор) состо­ит из 44% бора и 56% азота; твердость его уступает лишь алмазу, а теплостойкость в два раза выше.

Зернистость абразивных материалов

Абразивные материалы подвергаются дроблению, обогащению и классификации на зернистость. Согласно ГОСТ 3647-71 по крупности они делятся на три группы: шлифовальные зерна от 200 до 16 ( имеют зерна основной фракций размером от 2000 до 160 мкм); шли­фовальные порошки от 12 до 3 (имеют зерна от 125 до 28 мкм); микропорошки от М40 до М5 (зерна от 40 до 3 мкм).

Размеры зерен алмазов обозначаются дробью, в которой числитель соответствует наибольшему, а знаменатель - наименьшему размеру зерен основной фракции.

В СССР освоено промышленное производство алмазных субмикропорошков, т.е. порошков с размером зерен 0,7; 0,5; 0,3 и 0,1 мкм. При помощи паст на основе субмикропорошков получают минимальную высоту неровностей и незначительную толщину дефектного слоя.

Связующие вещества ( связки )

Свойства связок оказывают большое влияние на эффективность работы абразивных зерен. Применяются связки трех видов: неорга­нические, органические и металлические. Наиболее распространена керамическая связка, на которой изготавливают более 50% всего абразивного инструмента.

К неорганическим связкам относятся керамическая, магнези­альная и силикатная.

Органические связки - бакелитовая, глифтолиевая и вулкнитовая. Бакелитовая связка наиболее распространена среди органи­ческих связок. Инструмент на бакелитовой связке прочен, эластичен и допускает большие окружные скорости. Однако его химическая и тепловая стойкость невысокие.

Круги на глифталевой связке имеют повышенную упругость и применяются на чистовых и доводочных работах.

Круги на вулканитовой связке можно изготавливать малой толщины (до 0,5 мм). Они используются в основном для отрезных и прорезных операций, а также при бесцентровом шлифовании.

Металлические связки, состоящие из металлической основы (порошки меди, олова и др.) и наполнителя, применяют в алмазных кругах и частично в кругах из карбида кремния для электроалмазного шлифования.

Твердость абразивных инструментов

Под твердостью абразивного инструмента понимается сопротив­ляемость связки вырыванию абразивных зерен а поверхности инстру­мента под действием внешних сил. Твердость абразивного инстру­мента на связана с твердостью абразивного материала, которая ха­рактеризует способность его проникновения в другой материал. На­пример, из зерен твердого абразивного материала можно изготовить твердый и мягкий абразивный инструмент. Мягким кругом будет та­кой, из которого абразивные зерна легко выкрашиваются, а твердым -такой, в котором зерна удерживаются более прочно.

В СССР установлено семь классов твердости ( Таблица I). Обозначения степеней твердости в каждом классе идут в возрастаю­щем порядке.

При выборе твердости абразивных инструментов учитывают фи­зико-механические свойства обрабатываемого материала, требования к точности и качеству поверхности.

Чем тверже обрабатываемый материал, тем быстрее затупится зерно, а поэтому круг должен быть мягче и наоборот.

Таблица I

Шкала твердости абразивных инструментов

Класс твердости	Обозначение	Степень твердости
Мягкий	М	M1, M2, МЗ
Среднемягкий	СМ	CM1, СМ2
Средний	С	C1, C2
Среднетвердый	СТ	СТ1, GT2, СТЗ
Твердый	Т	T1, T2
Весьма твердый	ВТ	ВТ1, ВТ2
Чрезвычайно твердый	ЧТ	ЧТ1, ЧТ2