Технологические методы лезвийной обработки резанием

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1.Технологический процесс обработки резанием
1.1.Сущность и схемы способов обработки
1.2.Параметры технологического процесса резания
Глава 2.Технологические методы лезвийной обработки
2.1.Поступательная обработка
2.2.Осевая обработка
2.3.Фрезерование
Заключение
Списоклитературы

Введение
Обработка резанием является универсальным методом размерной обработки.Метод позволяет обрабатывать поверхности деталей различной формы и размеров свысокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Онобладает малой энергоемкостью и высокой производительностью. Вследствие этогообработка резанием является основным, наиболее используе­мым в промышленностипроцессом размерной обработки деталей[1].
Согласно действующему в нашей стране стандарту (ГОСТ 25761—83) все видымеханической обработки металлов и материалов резанием подразделяются налезвийную и абразивную обработку. К лезвийной обработке относятся все видыобработки резанием, которые осуществляются лезвийным инструментом. Абразивнаяобработка производится абразивными инструментами[2].
По назначению можно выделить следующие основные виды обработки:
— отрезание — обработка резанием заключающаяся в отделении заготовки вкачестве части от целого вдоль одной ее стороны;
— вырезание — обработка резанием, заключающаяся в отделении заготовки вкачестве части целого вдоль двух или нескольких ее сторон;
— разрезание — обработка резанием, заключающаяся в разделении заготовкина части;
— снятие фаски — обработка резанием, заключающаяся в образовании фаски;
— резьбонарезание — обработка резанием, заключающаяся в образованиирезьбы;
— зубонарезание — обработка резанием, заключающаяся в образовании зубьев;
— зубозакругление — обработка резанием концов зубьев вблизи торцазубчатого колеса, заключающаяся в придании им формы, облегчающей ввод колеса взубчатое зацепление;
— затылование — обработка резанием, заключающаяся в образовании заднихповерхностей затылованных зубьев.
К обработке резанием также относится слесарная обработка: опиливание,резка, рубка, шабрение.
Вид лезвийной обработки определяется видом и направлением главногодвижения резания, сообщением его инструменту или заготовке, видом инаправлением движения подачи, формой получаемой поверхности, видом и типомрежущего инструмента. С учетом перечисленных признаков существующие видыобработки резанием условно можно подразделить на поступательные, токарные,осевые, фрезерные и т.д. Условность такого подразделения обусловленамногообразием и сложностью видов обработки резанием, затрудняющих их включениев ту или иную группу. В настоящее время применяются виды обработки,представляющие собой комбинации признаков из вышеперечисленных групп, например,фрезеточение, резьбофрезерование, резьбопротягивание и т.п.
Целью данной курсовой работы является освещение вопросов методологиии практики технологических методов лезвийной обработки резанием.
В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующиезадачи:
— рассмотреть параметры технологического процесса обработки резанием;
— изучить сущность и схемы обработки резанием;
— охарактеризовать технологические методы лезвийной обработки лезвием.
Цель и задачи работы обусловили выбор ее структуры. Работа состоитиз введения, двух глав, заключения, списка использованной при написании работылитературы.
Глава 1. Технологическийпроцесс обработки резанием 1.1. Сущность и схемы способов обработки
Обработка резанием — это процесс получения детали требуемой гео­метрическойформы, точности размеров, взаиморасположения и шерохова­тости поверхностей засчет механического срезания с поверхностей заготов­ки режущим инструментомматериала технологического припуска в виде стружки (рис. 1.1).
Основным режущим элементом любого инструмента является режу­щий клин(рис. 1.1, а). Его твердость и прочность должны существенно превосходитьтвердость и прочность обрабатываемого материала, обес­печивая его режущиесвойства. К инструменту прикладывается усилие резания, равное силесопротивления материала резанию, и сообщается перемещение относительнозаготовки со скоростью ν. Под действием приложенного усилия режущийклин врезается в заготовку и, разрушая обрабатываемый материал, срезает споверхности заготовки стружку. Стружка образуется в результате интенсивнойупругопластической дефор­мации сжатия материала, приводящей к его разрушению урежущей кром­ки, и сдвигу в зоне действия максимальных касательных напряженийпод углом φ. Величина φ зависит от параметров резания и свойствобрабатываемого материала. Она составляет ~30° к направлению движения резца[3].
Внешний вид стружки характеризует процессы деформирования и раз­рушенияматериала, происходящие при резании. Различают четыре возмож­ных типаобразующихся стружек: сливная, суставчатая, элементная и струж­ка надлома (рис.1.1, б).
В процессе резания режущий клин, испытывая интенсивное трение,контактирует с материа­лом стружки и обработанной по­верхностью в контактныхзонах. Для снижения сил трения и на­грева инструмента применяют принудительноеохлаждение зо­ны резания смазочно-охлаждающими средами (СОС), подавая их в зонурезания специальными устройствами.
/>
Рис. 1.1. Условная схема процесса резания:
а – 1 – обрабатываемый материал; 2 – стружка; 3– подача смазочно-охлаждающих средств; 4 – режущий клин; 5 –режущая кромка; φ – угол сдвига, характеризующий положение условнойплоскости сдвига (П) относительно плоскости резания; γ – главный переднийугол режущего клина; Рz – силарезания; Рy – сила нормальногодавления инструмента на материал; Сγu, Сγl – длины пластичного и упругого контактов; Сγ,Сa – длина зон контактноговзаимодействия по передней и задней поверхностям инструмента; LOM– область главного упругопластичного деформирования при стружкообразовании; FKPT – область вторичной контактной упруго–пластичнескойдеформации металла; h – глубина резания; Н– толщина зоны пластического деформирования (наклепа) металла.
Детали и инструменты закрепляются в специальных орга­нах станка илиприспособлениях. Станок, приспособление, инстру­мент и деталь образуют силовуюсистему (СПИД), передающую усилие и движение резания от привода станка режущемуинструменту и детали.
Реальные схемы различных способов обработки резани­ем, используемыйинструмент, а также виды движения инструмен­та и заготовки в процессе обра­боткиприведены на рис. 1.2. В зависимости от используемого типа инструмента способымеха­нической обработки подразделя­ются на лезвийную и абразивную.
Отличительной особенно­стью лезвийной обработки явля­ется наличие у обрабатываемогоинструмента острой режущей кромки определенной геометрической формы, а дляабразивной обработки – наличие различным образом ориентированных режущих зеренабразивного инструмента, каждое из которых представляет собой микроклин.
/>
Рис. 1.2. Схемы способов обработки резанием:
а – точение; б – сверление; в – фрезерование; г– строгание; д – протягивание; е – шлифование; ж –хонингование; з – суперфиниширование; Dr– главное движение резания; Ds –движение подачи; Ro – обрабатываемаяповерхность; R – поверхность резания; Rоп – обработанная поверхность; 1 – токарныйрезец; 2 – сверло; 3 – фреза; 4 – строгальный резец; 5– протяжка; 6 – абразивный круг; 7 – хон; 8 – бруски; 9– головка.

/>
Рис. 1.3. Конструкция и элементы лезвийных режущих инструментов:
а – токарного резца; б – фрезы; в – сверла; 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.
Рассмотрим конструкцию лезвийных инструментов, используемых при резании(рис. 1.3). Инструмент состоит из рабочей части, включающей ре­жущие лезвия,образующие их поверхности, режущие кромки и крепежной части, предназначеннойдля установки и закрепления в рабочих органах станка.
Основными способами лезвийной обработки являются точение, сверле­ние,фрезерование, строгание и протягивание. К абразивной обработке относятсяпроцессышлифования, хонингования и суперфиниша. В основу классификации способов механическойобработки заложен вид используемого инструмента и кинематика движений. Так, вкачестве инструмента при точении используются токарные резцы, при сверлении –сверла, при фрезеровании – фрезы, при строгании – строгальные резцы, припротягивании – протяжки, при шлифовании – шлифовальные круги, при хонинговании– хоны, а при суперфинише – абразивные бруски. Любой способ обработки включаетдва движения (рис. 1.2.): главное – движене резания Dr– и вспомогательное – движение подачи Ds.Главное движение обеспечивает съем металла, а вспомогательное – подачу в зонуобработки следующего необработанного участка заготовки. Эти движенияосуществляются за счет перемещения заготовки или инструмента. Поэтому приоценках движение инструмента во всех процессах резания удобно рассматривать принеподвижной заготовке как сум­марное (рис. 1.4).
/>
Рис. 1.4. Схемы определения максимальной скорости режущей кромкиинструмента υе, формы поверхности резания Rи глубины резания h при обработке: а –точением; б – сверлением; в – фрезерованием; г –строганием; д– протягиванием; е – хонингованием; ж –суперфинишированием.
Тогда полная скорость перемещения (ve)произвольной точки Мрежу­щей кромки складывается из скоростиглавного движения (v) и скорости подачи (vs):
ve = v+ vs   (1)
Поверхность резания R представляетсобой поверхность, которую описывает режущая кромка или зерно при осуществлениисуммарного движения, включающего главное движение и движение подачи. Приточении, сверлении, фрезеровании, шлифовании поверхности резания —пространственные линейчатые, при строгании и протягивании — пло­ские,совпадающие с поверхностями главного движения; при хонинговании исуперфинишировании они совпадают с поверхностями глав­ного движения.
Поверхности RoиRoп называются,соответственно, обрабатывае­мой поверхностью заготовки и обработаннойповерхностью детали (см. рис. 1.2).
В процессах точения, сверления, фрезерования и шлифования глав­ноедвижение и движение подачи выполняются одновременно, а в про­цессах строгания,хонингования движение подачи выполняется после главного движения.

1.2. Параметры технологического процессарезания
К основным параметрам режима резания относятся скорость главного движениярезания, скорость подачи и глубина резания[4].
Скорость главного движения резания (или скорость ре­зания) определяетсямаксимальной линейной скоростью главного движения режущей кромки инструмента.Эта скорость выражается в м/с.
Если главное движение резания вращательное, как при точении, сверлении,фрезеровании и шлифовании, то скорость резания будет определяться линейнойскоростью главного движения наиболее удаленной от оси вращения точки режу­щейкромки — максимальной линейной скоростью главного движения (см. рис. 1.4):
v = ωD/2    (2)
где D — максимальный диаметробрабатываемой поверхности заготовки, определяющий положение наиболее удаленнойот оси вращения точки режущей кромки, м; ω - угловая скорость,рад/с.
Выразив угловую скорость ω через частоту вращения шпинделястанка, получим:
v = πnD      (3)
При строгании и протягивании скорость резания v определяется скоро­стью перемещения строгального резца ипротяжки в процессе резания отно­сительно заготовки.
При хонинговании и суперфинишировании скорость резания определя­ется сучетом осевого перемещения (см. рис. 1.4, е, ж)инструмента.
Скорость резания оказывает наибольшее влияние на производительностьпроцесса, стойкость инструмента и качество обработанной поверхности.
Подача инструмента определяется ее скоростью vs.В технологических расчетах параметров режима при точении, сверлении,фрезеровании и шлифовании используется понятие подачи на один оборот заготовки Soи выражается вмм/об. Подача на оборот численно соответству­ет перемещению инструмента завремя одного оборота:
So= vs/ n    (4)
При строгании подача определяется на ход резца. При шлифовании по­дачаможет указываться на ход или двойной ход инструмента. Подача на зуб прифрезеровании определяется числом зубьев Z инструмента иподачей на оборот:
Sz = So/ Z   (5)
Глубина резания А определяется расстоянием по нормали от обработан­нойповерхности заготовки до обрабатываемой, мм. Глубину резания задают на каждыйрабочий ход инструмента. При точении цилиндрической поверх­ности глубинурезания определяют как полуразность диаметров до г: после обработки:
h = (Dur — d) / 2             (6)
где d — диаметр обработанной поверхностизаготовки, мм. Величина подачи и глубина резания определяют производительностьпро­цесса и оказывают большое влияние на качество обрабатываемой поверхности.
К технологическим параметрам процесса относятся геометрия режущего ин­струмента,силы резания, производительность обработки и стойкость инструмента.
Геометрические параметры режущего инструмента определяются углами,образуемыми пересечением поверхностей лезвия, а также положением поверхностейрежущих лезвий относительно обрабаты­ваемой поверхности и направлением главногодвижения. Указанные пара­метры идентичны для различных видов инструмента, чтопозволяет рассмот­реть их на примере резца, используемого при точении.
Углы резца по передним и задним поверхностям измеряют в определен­ныхкоординатных плоскостях. На рис. 1.5 а изображены координатные плоскостипри точении, а на рис. 1.5, б углы резца в статике.
Главный передний угол γ— угол между передней поверхностью лезвияи плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания; главный задний угол α– угол между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания; угол заострения β– угол между передней и задней поверхностями. Из принципа построения угловследует, что
α + β + γ = π/2.
Угол наклона режущей кромки X— угол в плоскости резания между режущей кромкой и основнойплоскостью.
Углы в плане: главный угол в плане φ – угол в основной плоскости ме­ждуследом плоскости резания и направлением продольной подачи; вспомогательный уголв плане φ' – угол в основной плоскости между вспомога­тельной режущейкромкой и обработанной поверхностью.
/>
Рис. 1.5. Геометрические параметры токарного резца:
а – координатные плоскости; б – углы резца в статике; 1– плоскость резания Рп; 2 – рабочая плоскость Рs;3 – главная несущая плоскость Рt; 4 – основная плоскость Pv
Геометрические параметры режущего инструмента оказывают сущест­венноевлияние на усилие резания, качество поверхности и износ инструмен­та. Так, сувеличением угла у инструмент легче врезается в материал, сни­жаютсясилы резания, улучшается качество поверхности, но повышается износ инструмента.Наличие угла а снижает трение инструмента о поверх­ность резания, уменьшая егоизнос, но чрезмерное его увеличение ослабляет режущую кромку, способствуя ееразрушению при ударных нагрузках.
Силы резания Р представляют собой силы, действующие на ре­жущийинструмент в процессе упругопластической деформации и разруше­ния срезаемойстружки.
Силы резания приводят к вершине лезвия или к точке режущей кромки ираскладывают по координатным осям прямоугольной системы координат xyz (рис. 1.6.). В этой системекоординат ось z направленапо скорости глав­ного движения и ее положительное направление соответствуетнаправлению действия обрабатываемого материала на инструмент. Ось у направленапо радиусу окружности главного движения вершины. Ее положительное на­правлениетакже соответствует направлению действия металла на инстру­мент. Направлениеоси х выбирается из условия образования правой системы координат. Значениеусилия резания определяется несколькими факторами. Оно растет с увеличениемглубины h резания искорости подачи s (сечениясрезаемой стружки), скорости резания ν, снижением переднего угла γрежу­щего инструмента. Поэтому расчет усилия резания производится по эмпири­ческимформулам, установленным для каждого способа обработки (см. спра­вочники пообработке резанием). Например, для строгания эта формула имеет вид Р = СphXpsYpXn где коэффициенты Ср, Хр, Yp, n характеризуют материал заготовки, резца и вид обработки.
Мощность процесса резания определяется скалярным про­изведением:
N = Pve       (7)
Выразив это произведение через проекции по коорди­натным осям, получим:
N = Pzvz + Pyvy+ Pxvx   (8)
где vx, vy,vz—проекции на оси координат скорости движения точки приложения равнодействующейсил резания. В практических расчетах используется приближенная зависимость N= Pzv. Это упрощение обусловленотем, что составляющие Руи Рхполной силырезания малы по сравнению с Р2, а скорость подачи относительноско­рости резания составляет всего 1 — 0,1%.
/>
Рис. 1.6. Схема действия сил резания на режущую кромку инструмента вточке, имеющую максимальную скорость перемещения νе, приобработке: а – точением; б – сверлением; в –фрезерованием; г – строганием; д– протягиванием; е –хонингованием; ж – суперфинишированием.
Производительность обработки при резании определяется числом деталей,изготовляемых в единицу времени: Q =\/Тт. Время изготовления одной детали равно Тт= Тд + Тт + Ткп, где То— машинное время обработки, затрачиваемое на процесс резания, определяетсядля каждого технологического способа; Тт— время подвода иотвода инструмента при обработке одной детали; Гвсп —вспомогательное время установки и на­стройки инструмента.
Таким образом, производительность обработки резанием в первую оче­редьопределяется машинным временем То. При токарной обработке,мин: То= La/(nsoh), где L — расчетная длина хода резца, мм; а — величинапри­пуска на обработку, мм.
Отношение a/h характеризует требуемое число проходов инструмента приобработке с глубиной резания И. Поэтому наибольшая производитель­ностьбудет при обработке с глубиной резания h = а, наибольшей подачей s0и максимальной скоростью резания. Однако при увеличении производительностиснижается качество поверхности и повышается износ инструмента. Поэтому приобработке резанием решается задача по установлению максимально допустимой производительностипри сохранении требуемого качества поверхности и стойкости инструмента[5].
Глава 2. Технологическиеметоды лезвийной обработки 2.1. Поступательная обработка
К поступательным видам обработки относятся строгальные, долбежные ипротяжные виды обработки.
Строгание и долбление — обработка резанием осуществляемая однолезвийныминструментом с возвратно-поступательным главным движением резания. Строгание идолбление обычно применяются при обработке несложных профильных поверхностей спрямолинейными образующими, а также для обработки вертикальных и горизонтальныхплоскостей в единичном и массовом производствах. Для этого процесса характернодействие на инструмент ударных нагрузок, небольшие скорости резания (1…1,5 м/c)и низкая производительность обработки вследствие инерционности движущихся частейстанков и наличия холостого хода стола или инструмента.
Протягивание — обработка многолезвийным инструментом с поступательнымглавным движением резания, распространяемая на всю обрабатываемую поверхностьбез движения подачи. Срезание припуска осущетсвляется за счет превышения(подъема) последующего зуба над предыдущим. Производительность этого процесса,несмотря на низкие скорости резания (до 0,2…0,3м/с), в 5…10 раз вышефрезерования и в 10…15 раз — зенкерования и развертывания. Применяется вмассовом и серийном производствах при получении отверстий, обработке плоских ицилиндрических наружных поверхностей с точностью до 7…9 квалитетов ишероховатостью Rz=6,3…0,8 мкм. К особенностям протягивания относитсяпрерывистый характер работы лезвий инструмента, ударные нагрузки на зуб,срезание припуска большим количеством зубьев.
Внутреннее протягивание — протягивание внутренней замкнутой поверхности иее элемента. Наружное протягивание — протягивание наружной или незамкнутойвнутренней поверхности. 2.2. Осевая обработка
Осевая обработка — лезвийная обработка с вращательным главным движениемрезания при постоянном радиусе его траектории и движением подачи только вдольоси главного движения резания. Основные виды осевой обработки — это сверление,зенкерование и развертывание.
Зенкерование и развертывание — осевая обработка соответственнозенкером и разверткой. Зенкерование применяется для обработки предварительнопросверленных, прошитых или отлитых отверстий с целью повышения их точности(11…9-й квалитеты) и снижения шероховатости до Ra=2 мкм. Развертываниепредназначено для окончательной (чистовой) обработки предварительнопросверленных или расточенных резцом или зенкером цилиндрических и коническихотверстий с точностью до 7-го квалитета и шероховатостью до Ra=0,6 мкм.Процессы зенкерования и разверывания протекают в более благоприятных условиях,чем сверление, так как у зенкера и развертки нет поперечной режущей кромки;глубина резания сравнительно небольшая и скорость резания вдоль режущих кромокпостоянна. Вместе с тем, наблюдаются большие силы трения на ленточках и неудовлетворительныеусловия размещения и отвода стружки.
Зенкование и цекование — осевая обработка соответственно зенковкой и цековкой.
Сверление — осевая обработка сверлом. Сверление применяется для полученияотверстий в сплошном материале, а также для рассверливания на больший диаметруже имеющихся отверстий и получения центровочных отверстий. Сверлениемобеспечивается 11…12-й квалитеты точности и шероховатость обработаннойповерхности Rz=80…20 мкм. Процесс резания при сверлении во многом аналогиченточению, но имеет ряд особенностей, обусловленных: 1) переменностью переднегоугла, принимающего малые и даже отрицательные значения у поперечной кромки, чтоприводит к повышению деформации срезаемого слоя, силы и температуры резания; 2)изменением скорости резания по длине режущей кромки, сказывающимся на изменениидеформации в смежных элементах; 3) ухудшением отвода стружки и затруднениемпроникновения СОЖ в зону резания; 4) отсутствием задних углов навспомогательных режущих кромках, что повышает силы трения.
Сверлами обычно обрабатываются отверстия в сплошном материале, когдатребуется получить отверстия невысокой точности. Более точные отверстия послесверления обрабатываются зенкерами и развертками. В этом случае точностьотверстий обеспечивается лучшим центрированием инструмента (благодаря наличиюбольшего числа режущих лезвий), повышенной жесткостью инструмента и болеелегкими условиями работы каждого лезвия.
Сопоставление условий работы инструментов при сверлении, зенкеровании иразвертывании может быть представлено таблицей.
Сравнение условия работы осевых инструментов
/>
При сверлении в сплошном материале глубина резания t равна половинедиаметра сверла, а при рассверливании – половине разности диаметров до и послесверления.
/>; />;
Подачей при сверлении (зенкеровании и развертывании) является величинаосевого перемещения инструмента за время одного его оборота. Поскольку резаниеодновременно ведется двумя режущими лезвиями, то каждое из них работает сподачей Sz, равной половине осевого перемещения сверла за время его одногооборота.
Скорость резания при сверлении равна окружной скорости периферийных точекрежущих кромок сверла.
/>,
/>
Рис 2.1. Элементы резания при сверлении и геометрические параметры сверла
/>
Рис 2.2. Элементы резания: а) — при зенкеровании, б) – развертывании; в)– профиль режущей и г) – калибрующей частей зуба развертки.
В отличие от других процессов резания имеет свои особенности. Онизаключаются в том, что резание ведется инструментом, передний угол которогоразличен в разных точках режущего лезвия. Скорость резания здесь также непостоянна и меняется от 0 в центре сверла до какого-то максимального значенияна периферии сверла. В центре отверстия, под перемычкой сверла, резание кактаковое отсутствует, производится смятие и выдавливание обрабатываемогоматериала к периферии под режущие кромки. Особенностью геометрии сверлаявляется наличие пятой поперечной режущей кромки. Ленточка сверла не имеетвспомогательного заднего угла, что вызывает повышенно трение с обработаннойповерхностью. Особенностью процесса является также и то, что сверло, окруженноеобрабатываемым материалом, работает в стесненных условиях. Это затрудняет отводстружки и циркуляцию внешней среды, что приводит к худшим условиям охлаждения.
При зенкеровании и развертывании элементы режима резания определяются также, как при рассверливании. Каждый зуб зенкера или развертки работает сподачей, равной доле осевой подачи. Поскольку зенкеры и развертки имеют главныеуглы в плане меньше, чем у сверла, толщина среза меньше, чем при сверлении.
/>,
/>;
При расчете режима резания глубина резания назначается в указанных вышепределах. Подача выбирается по справочным таблицам с уч¨том глубинысверления, характера последующей обработки, жесткости системы СПИД и свойствинструментального материала. Скорость резания рассчитывается при сверлении:
/>;
при зенкеровании, рассверливании и развертывании:
/>,
/>
Крутящий момент рассчитывается как произведение силы резания Pzполовины размера диаметра инструмента:
/>, Н.м,
а эффективная мощность резания, определяется по формуле:
/>,кВт.
Основное технологическое время рассчитываются с учетом врезания иперебега:
/>,
/>
Для сверления: L= lo + 0,3D;
для зенкерования: />;  l2 = 1 –4, мм.
для развертывания: />;   l2 = 0,5lk;
где lk – длина калибрующей части развертки, lo– длина обрабатываемого отверстия, D – диаметр сверла. 2.3. Фрезерование
Фрезерование — лезвийная обработка с вращательным главным движениемрезания при постоянном радиусе его траектории, сообщаемым инструменту, и хотябы одним движением подачи, направленным перпендикулярно оси главного движениярезания.
Фрезерование применяется при обработке плоскостей, пазов с прямолинейными винтовым направлением, шлицев, тел вращения, разрезки заготовок, образованиярезьбы, а также для получения фасонных поверхностей. Фрезерованиемобеспечивается 11…9-ый квалитеты точности и шероховатость обработаннойповерхности с Rz=40…3,2мкм. К особенностям процесса фрезерования относятся: 1)периодически повторяющееся чередование рабочего и холостого циклов движениязуба фрезы; 2) переменность толщины срезаемого слоя и рабочей длины лезвия. Напрактике используются: периферийное и торцевое фрезерование — фрезерованиесоответственно периферийным и торцевым лезвийным инструментом (см. рис.2.5, а, б); круговое фрезерование — фрезерование поверхности вращения (см. рис.2.5,в); охватывающее фрезерование — фрезерование инструментом, зубья которого расположенына внутренней поверхности его корпуса. В зависимости от направления векторовскоростей главного движения и подачи различают попутное и встречное фрезерование.Если векторы скоростей главного движения резания и движения подачи в местеконтакта инструмента и заготовкой направлены в одну сторону, то это попутноефрезерование, а если — в противоположные стороны, то встречное фрезерование.Встречное и попутное фрезерование различаются целым рядом физических итехнологических особенностей. Например, попутное фрезерование более спокойныйпроцесс в смысле вибраций, более благоприятно с точки зрения действующих назаготовку сил и уменьшения температуры резания, а также устранения явлениянаклепа.
Фрезерование является распространенным видом механической обработки.Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонныелинейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструментами –фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубьярасположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости отэтого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а самовыполняемые ими фрезерование – цилиндрическим или торцовым. Главное движениепридается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, номожет придаваться и инструменту – фрезе. Чаще всего оно являетсяпоступательным, но может быть вращательным или сложным.
Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, чтокаждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малыйпромежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производярезания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличительнойособенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фрезы срезаетстружку переменной толщины.
/>
Рис.2.3. Виды фрезерования: а) – против подачи, б) – по подаче, в) –торцовой фрезой, г) – концевой фрезой.
Фрезерование может производиться двумя способами: против подачи и поподаче (рис.2.3). Первое фрезерование называется встречным, а второе –попутным. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.
Встречное фрезерование является основным. Попутное фрезерованиецелесообразно вести лишь при обработке заготовок без корки и при обработкематериалов, склонных к сильному обработочному упрочнению, так как прифрезеровании против подачи зуб фрезы, врезаясь в материал, довольнозначительный путь проходит по сильно наклепанному слою. Износ фрез в этомслучае протекает излишне интенсивно.
При работе торцовыми или концевыми фрезами различают симметричное инесимметричное резание. При симметричном резании ось фрезы совпадает сплоскостью симметрии обрабатываемой поверхности, а при несимметричном – несовпадает.
Основными элементами режима резания при фрезеровании являются глубинарезания, подача, скорость резания и ширина фрезерования.
Глубиной резания t является толщина слоя металла, срезаемого заодин проход. При цилиндрическом фрезеровании она соответствует длине дугиконтакта фрезы с обрабатываемым изделием и измеряется в направлении,перпендикулярном оси вращения фрезы, при торцовом – в параллельном.
Под шириной фрезерования В следует понимать ширину обрабатываемойповерхности, измеренную в направлении, параллельном оси вращения цилиндрическойили концевой фрезы, а при фрезеровании торцовой фрезой – в перпендикулярном.
Скоростью резания v является окружная скорость режущих лезвий фрезы
/>,об/мин,
где: D – диаметр фрезы, мм;  n – частота вращения фрезы,об/мин.
Подачей называется перемещение обрабатываемой заготовки относительнофрезы. При фрезеровании различают три вида подач:
· подача на зуб (sz, мм/зуб) – величинаперемещения заготовки за время поворота фрезы на один зуб;
· подача на оборот фрезы (s0, мм/об) – величинаперемещения заготовки за время одного оборота фрезы;
· подача в минуту (или минутная подача, sм,мм/мин) – величина перемещения заготовки в минуту
· Эти подачи связаны между собой зависимостью:
/>
где: z – число зубьев фрезы, n – частота вращения, об/мин.
Плавность работы фрезы зависит от глубины резания, диаметра фрезы и числазубьев. Она определяется величиной угла контакта фрезы с обрабатываемойзаготовкой. Углом контакта />называется центральный угол, соответствующийдлине дуги соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой–деталью (рис. 2.4).
/>;/>; />; />.
/>
Рис.2.4. Схема расчета: а) – угла контакта фрезы />и б) – максимальной толщиныстружки amax.
Для обеспечения плавности работы фрезы число одновременно работающихзубьев должно быть не менее двух.
/>; />
/>.
Толщина среза при фрезеровании переменная, ее величина зависит от подачина зуб и угла контакта фрезы:
/>.
При расчете режима резания глубина резания t назначается максимальновозможной по условиям жесткости технологической системы, ширина фрезерования Вопределяется размерами обрабатываемой поверхности. Подача на зуб szвыбирается по таблицам справочников в зависимости от вида и размеровприменяемого инструмента, мощности станка и свойств обрабатываемого материала.
Скорость резания v рассчитывается с учетом величины выбранныхэлементов режима резания по формуле:
/>,м/мин,
где: Сv– константа, зависящая от свойствобрабатываемого материла;
D – диаметр фрезы, мм;
Т – стойкость фрезы, которая назначается в пределах от 60 до 400 минутв зависимости от вида и размера фрез, мин;
z – число зубьев фрезы;
Sz – подача на зуб, мм/зуб.
После расчета режима резания определяется главная составляющая силырезания PZ, крутящий момент Mкр ипотребляемая на резание мощность N:
/>,Н.
/>,Н.м,
/>,кВт.
/>
Рис.2.5. Схема расчета основного технологического времени при фрезеровании.
Основное технологическое время t0рассчитывается поформуле:
/>,мин,
/>
Величина врезания l1 зависит от диаметра фрезы иглубины резания. Из рис.2.4 видно, что:
/>,
откуда
/>.
Величина перебега l2назначается в зависимости отразмеров обрабатываемого изделия и диаметра фрезы.
Заключение
Кинематика процесса резания реализуется в конкретных видах обработки,подразделяемых на лезвийную и абразивную обработку. Лезвийная обработка — обработка резанием, осуществляемая лезвийным инструментом; абразивная обработка- обработка абразивным инструментом, работающим по любой кинематической схемерезания.
Выбор, назначение или расчет режима резания ведется поэлементно в порядкевлияния каждого из них на стойкость режущего инструмента: сначала назначаетсяглубина резания, затем подача и после этого рассчитывается скорость резания сучетом принятых величин глубины и подачи.
После расчета режима резания определяется основное технологическое время.Основным технологическим временем называется время, которое затрачиваетсянепосредственно на обработку какой-то поверхности, время — в течение которогорежущий инструмент механически перемещается со скоростью подачи.
Современное машиностроение характеризуется широким применениемметаллорежущих станков с числовым программным управлением и автоматизированныхтехнологических комплексов, работающих по принципу «безлюдной технологии». Дляизготовления режущих инструментов используются новые сверхтвердыекомпозиционные материалы, синтетические и природные алмазы. Производственныйпотенциал отечественного машиностроения сильно возрос и был очень велик, однаков настоящее время в связи с переустройством страны он используется чрезвычайномало[6].
Машиностроение является важнейшей отраслью промышленности, производящейразличные машины, станки, приборы и металлические предметы культурно-бытовогоназначения. Уровень развития машиностроения в решающей степени определяетсостояние всех других отраслей промышленности, определяет производительностьтруда в производстве совокупного продукта и, в конечном итоге, уровень жизни людей.
Необходимо отметить, что в настоящее время обнаруживается несоответствиевозможностей металлургической промышленности и металлообработки.Металлургическая промышленность может поставлять нашей промышленности материалывысочайшей прочности, обрабатывать которые обработчики еще не научились иобработка их стоит непомерно дорого. И в этом направлении ведутсяисследовательские работы.
Списоклитературы
1. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. Пер. с англ.В.А. Пастунова — М.: Машиностроение, 2003.
2. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М.: Машиностроение. 2002
3. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов: Учебник для машиностр.и приборостр. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2003
4. Грановский Г.И., Грудов П.П., Кривоухов В.А., Ларин М.Н., Малкин И.П.Резание металлов. – М.: Машгиз, 2000
5. Жолобов А.А. Технология автоматизированного производства: Учебник длявузов. – Мн.: ДизайнПРО, 2000.
6. Клушин М.И. Резание металлов.- М.: Машгиз, 2001.
7. Клушин М.И. Резание металлов. Элементы теории пластического деформированиясрезаемого слоя. — М.: Машгиз, 2001
8. Маталин А.А. Технология машиностроения: Учеб.для вузов по спец. «Технологиямашиностроения, металлорежущие станки и инструменты». -Л.: Машиностроение, 2002
9. Подгорков В.В. Теория резания: Учебн. пособие/ Иван. Гос. ун-т, — Иваново:ИвГУ. 2005
10. Проектирование технологии: Учебник/ И.М. Баранчукова, А.А.Гусев,Ю.Б.Крамаренко и др., Под ред. Ю.М. Соломенцева. -М.: Машиностроение, 2000
11. Развитие науки о резании металлов. Коллектив авторов. — М.: Машиностроение,2004
12. Технология автоматизированного машиностроения. Специальная часть / Подред.А.А. Жолобова.-Мн.: ДизайнПРО, 2004
13. Технология машиностроения (спец.часть): Учебник/А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук,И.М. Колесов и др.- М.: Машиностроение, 2004