Сущность процесса резания

Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных методов воздействия на заготовку с целью придания ей требуемой формы, качества поверхности и точности размеров. Одним из таких способов является обработка резанием. Этот вид обработки осуществляется режущими инструментами и выполняется на металлорежущих станках. Обработка резанием заключается в срезании с поверхности заготовки некоторой массы материала специально оставленной для обработки (припуска).

В результате этого удаляемый материал приобретает особую характерную форму и в таком виде называется стружкой.

Таким образом, характерным признаком обработки резанием является образование стружки. Поэтому все виды и методы обработки, основанные на срезании припуска и превращении его в стружку, составляют группу методов объединенных термином «обработка резанием».

Выпускаемый промышленностью прокат в виде прутков, полос, лент, листов, уголков и т.п. разделяется в заготовительных цехах на мерные куски (заготовки). Часть этих заготовок поступает непосредственно в механические цеха для дальнейшей обработки. Другая часть в кузнечно-прессовых цехах перерабатывается в поковки и штамповки, которые по форме более близки к форме готовых деталей.

Продукция заготовительных производств (кузнечно-прессовых, литейных, сварочных, термических, холодно-штамповочных и др.) предназначенная для последующей механической обработки с целью изготовления из них необходимых деталей, называют заготовками.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем состоит сущность технологии изготовления деталей машин?
2. Что такое стружка?
3. Основной признак метода обработки резанием.
4. Дать развернутую характеристику понятия «обработка резанием».

Элементы резания

Заготовка имеет исходные поверхности. В процессе обработки резанием с заготовки слой за слоем срезается припуск.

Поверхности на заготовке, срезаемые за каждый рабочий ход инструмента, называются обрабатываемыми поверхностями (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Поверхности обрабатываемой заготовки
а – при точении; б – при строгании

Поверхности на заготовке, вновь образуемые во время рабочего хода инструмента, называются обработанными поверхностями.

Промежуточная поверхность, временно существующая в процессе резания между обработанной и обрабатываемой поверхностями, называется поверхностью резания.

Глубина проникновения лезвия инструмента в материал заготовки за один рабочий ход называется глубиной резания «обозначается буквой », то есть иначе глубина резания – это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки.

Для удаления припуска необходимо непрерывное взаимное перемещение лезвия инструмента и заготовки. Эти движения задаются механизмами станка в соответствии с настройкой их кинематических цепей. Эти движения могут задаваться и заготовке и инструменту одновременно, либо одному из этих элементов, либо попеременно, то одному, то другому.

Кинематика станков строится так, что исполнительным органам задается только два простейших движения: вращательное и поступательное. Сочетание этих двух видов движения определяет все известные виды обработки резанием.

Движение, осуществляемое с наибольшей скоростью, называется главным движением.

Поступательное или вращательное движение других органов, осуществляемое с меньшей скоростью, называется движением подачи. Движение подачи необходимо для обеспечения непрерывности процесса резания.

Чаще всего главное движение и движение подачи осуществляются во взаимно перпендикулярных плоскостях, но могут быть и в одной плоскости. Оба движения могут быть непрерывными или прерывистыми.

Скорость резания может сообщаться либо заготовке (станки токарного типа), либо инструменту (фрезерные, сверлильные, шлифовальные станки). Скорость резания обозначается буквой v и имеет размерность в м/мин. Для вращательного движения

, м/мин,

где – диаметр обрабатываемой поверхности, мм;

– частота вращения заготовки (или инструмента), об/мин.

Для поступательного движения

,

где – расчетная длина хода режущего инструмента;

– число двойных ходов инструмента в минуту;

– коэффициент, показывающий соотношение скоростей рабочего и обратного ходов.

Подача обозначается буквой . Количественно подача оценивается по расстоянию, проходимому режущим инструментом в направлении движения подачи за соответствующее число циклов главного движения (обычно за один оборот заготовки или режущего инструмента).

Стойкостью инструмента (например, сверла, резца) называется время непрерывной его работы при данном режиме резания до момента затупления или продолжительность непосредственного резания инструментом от переточки до переточки. Стойкость инструмента зависит от свойств материала его режущей части и заготовки, сечения стружки и т. д., но главным образом от скорости резания.

Силы и мощность резания. Сопротивление материала снятию стружки преодолевается силой резания Р, приложенной к главной режущей кромке резца. Величина этой силы зависит от свойств обрабатываемого материала, сечения стружки, формы резца и др. Сила резания разлагается на составляющие: вертикальную силу P_z, осевую силу Р_х и радиальную силу Р_у.

Вертикальная сила резания стремится отжать резец вниз. Осевая сила действует на резец в продольном направлении, противоположном подаче. Радиальная сила направлена перпендикулярно подаче и стремится отодвинуть резец от заготовки. Вертикальная составляющая силы резания определяет эффективную мощность резания и величину крутящего момента на шпинделе. По ней рассчитывают механизмы станка на прочность.

Эффективная мощность резания

, кВт.

Вопросы для самоконтроля

1. Поясните сущность понятий «обрабатываемая поверхность», «обработанная поверхность», «поверхность резания».
2. Что такое «глубина резания»?
3. Какие движения задаются режущему инструменту и заготовке при обработке резанием?
4. Какое движение называется «главным движением»?
5. Какое движение называется движением подачи?
6. Поясните понятие «скорость резания». Как определяется скорость резания?