Сущность процесса резания, описание станков и технологических процессов

 
 

Сущность процесса резания. 

Физическая сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с заготовки поверхностного слоя металла в виде стружки, для того чтобы получить из заготовки деталь нужной формы, заданных размеров и обеспечить требуемое качество поверхности.

Для осуществления процесса резания необходимы два движения — главное и вспомогательное, совершаемые инструментом и заготовкой (или одним из них) относительно друг друга. 

В настоящее время для изготовления режущих элементов инструментов применяются следующие материалы: 
1) инструментальные стали (углеродистые, легированные и быстрорежущие); 
2) твердые сплавы; 
3) минералокерамические материалы; 
4) алмазы; 
5) абразивные материалы. 
 
 
 
 
 

Классификация металлорежущих станков  

     Металлорежущий станок - это машина, предназначенная для обработки заготовок в целях образования заданных поверхностей путем снятия стружки или путем пластической деформации. Обработка производится преимущественно путем резания лезвийным или абразивным инструментом. Станки применяют также для выглаживания поверхности детали, для обкатывания поверхности роликами. Металлообрабатывающие станки осуществляют резание неметаллических материалов, например, дерева, текстолита, капрона и других пластических масс. Специальные станки обрабатывают также керамику, стекло и другие материалы.

     Металлорежущие станки оснащают индивидуальным приводом; на многих станках главное движение, движение подачи, вспомогательные движения осуществляются от отдельных источников – электродвигателей и гидравлических устройств. Изменение скорости может быть бесступенчатым и ступенчатым.

     В качестве приводов металлорежущих станков используют электродвигатели постоянного и переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигатели. Наибольшее распространение в качестве приводов станков получили электродвигатели. Там, где не требуется бесступенчатое регулирования частоты вращения, особенно в механизмах подач, все большее применение находят электродвигатели постоянного тока с тиристорным регулированием.

  

Органы управления токарно-винторезного станка повышенной точности 16К20: 
рукоятки: 1 — установки ряда чисел оборотов шпинделя; 2 — установки чисел оборотов шпинделя, 3 — установки нормального, увеличенного шага резьбы и положения при делении многозаходных резьб, 4 — установки правой и левой резьбы, 5 — установки величины подачи и шага резьбы, 6 — установки вида работ — подачи и типа нарезаемой резьбы, 7 —установки величины подачи и шага резьбы и отключения механизма коробки подач, 8 — управления фрикционной муфтой главного привода (сблокирована с рукояткой 16), 11—включения и выключения реечной шестерни, 14 — включения подачи, 15 — включения и выключения гайки ходового винта, 16 — управления фрикционной муфтой главного привода (сблокирована с рукояткой 8); 18 — крепления задней бабки к станине, 19 — захвата пиноли задней бабки, 20 — управления механическими параметрами каретки и поперечных салазок суппорта, 22 — ручного перемещения резцовых салазок суппорта, 23 — поворота и закрепления индексируемой резцовой головки, 25 — ручного перемещения поперечных салазок суппорта; кнопки: 9 — золотника смазки направляющих каретки и поперечных салазок суппорта, 12 — включения и выключения электродвигателя главного привода, 21 — включения электродвигателя привода быстрых ходов каретки и поперечных салазок суппорта; маховики: 10 — ручного перемещения каретки, 17 — перемещения пиноли задней бабки; 26 — регулируемое сопло подачи охлаждающей жидкости; 13 — болт закрепления каретки на станине; выключатели: 24— местного освещения, 27 — указатель нагрузки станка, 28 — выключатель электронасоса подачи охлаждающей жидкости, 29 — сигнальная лампа, 30 — вводный автоматический выключатель. 

Обработка заготовок на токарных станках 

Отогнутые резцы получили широкое распространение из-за их универсальности, позволяющей вести обработку не только цилиндрических, но и торцовых поверхностей с поперечной подачей.

Проходные резцы применяют для обработки наружных цилиндрических поверхностей. 

Проходные резцы могут быть прямыми и отогнутыми.

Проходные упорные резцы имеют угол в плане 90 градусов, их применяют при обтачивании ступенчатых валиков и при обработке нежестких деталей.

Подрезные резцы предназначены для обработки торцовых поверхностей, перпендикулярных оси вращения детали, эти резцы работают с поперечной подачей.

Расточные резцы применяют для обработки отверстий, они часто работают в тяжелых условиях при значительных вылетах. 

Отрезные резцы предназначены для отрезки заготовок или обработанных из прутка деталей. 

Отрезные резцы выполняют с оттянутой рабочей частью, так как ее ширина делается меньше ширины корпуса. Длина рабочей части должна быть больше радиуса отрезаемой заготовки.

Наружные цилиндрические поверхности обрабатывают прямыми  или отогнутыми проходными токарными резцами, которые делятся на обдирочные и чистовые. У последних вершина резца имеет небольшой радиус закругления.

Подрезают торцы  подрезным или проходным отогнутым  резцом при перемещении его по прямой линии, перпендикулярной оси  вращения заготовки. 

Технические требования. При подрезании торцов и уступов необходимо выдержать их плоскостность (допускается только небольшая вогнутость), перпендикулярность к оси детали, правильное расположение По длине и чистоту обработки в соответствии с требованиями рабочего чертежа.  
Эти условия обеспечиваются надлежащей установкой и выверкой заготовок на станке, применением соответствующих резцов, приемов работы и режимов резания.  

При протачивании узких глубоких канавок углы бокового зазора пластины уменьшают в 2 раза и используют специальные державки с продольным и поперечным наклоном гнезда 1°. 

Движение резания при сверлении - вращательное, движение подачи - поступательное. Перед началом работы проверяют совпадение вершин переднего и заднего центров станка. Заготовку устанавливают в патрон и проверяют, чтобы ее биение (эксцентричность) относительно оси вращения не превышала припуска, снимаемого при наружном обтачивании. Проверяют биение торца заготовки, в котором будет обрабатываться отверстие, и выверяют заготовки по торцу. Перпендикулярность торца к оси вращения заготовки можно обеспечить подрезкой торца, при этом в центре заготовки можно выполнить углубление для нужного направления сверла и предотвращения его увода и поломки.

Выбор параметров режима резания при токарной обработке

Глубина резания на каждой из четырех стадий токарной обработки должна обеспечивать: 
– снятие погрешностей обработки и дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующей стадии обработки;  
– компенсацию погрешностей, возникающих на выполняемой стадии обработки заготовки.  
В связи с этим, если для обработки поверхности детали требуется несколько операций или переходов, общий припуск на обработку делится по глубинам резания для каждой из них. При этом необходимо вначале выбрать глубину резания, обеспечивающую окончательное получение размеров детали. Затем последовательно выбирают глубину резания для промежуточных операций обработки. Например, если деталь требует обработки по четырем переходам, выбирать сначала глубину резания для четвертого, затем глубину резания для третьего и второго переходов обработки. Сумма этих глубин определяет необходимый припуск для перехода от первого перехода обработки заготовки к четвертому. Оставшаяся часть от общего припуска на обработку должна быть снята на первом переходе (черновая обработка) как глубина резания.  
Значения подач для каждой операции или перехода при наружном продольном точении и подрезании торцов выбирают в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра детали и глубины резания, выбранной на предыдущем этапе. Эти подачи регламентируются материалом режущей части инструмента и способом крепления режущей пластины. Кроме того, табличное значение подачи корректируется с учетом поправочных коэффициентов для каждой операции.  

Обработка заготовок на сверлильных станках

Сверлильные станки предназначены для выполнения следующих работ: 
• сверление сквозных и глухих отверстий, при этом обеспечивается возможность получения параметра шероховатости поверхности не ниже 12—13 квалитета и Ra = 6,3...15 мкм;

• рассверливание отверстий — увеличение диаметра спиральным сверлом  
• зенкерование, позволяющее получить более высокий квалитет и меньшее значение параметра шероховатости поверхности отверстий по сравнению со сверлением — точность 11...13 квалитет, Ra= 10...15 мкм; 
• растачивание отверстий, осуществляемое резцом на сверлильном станке  
• зенкование, выполняемое для получения у отверстий цилиндрических и конических углублений и фасок под головки болтов и винтов; 
• развертывание отверстий, применяемое для получения необходимых параметров точности (7...11 квалитет) и шероховатости (Ro= 1,25...5 мкм)  
• выглаживание, производимое специальными роликовыми оправками, или развальцовывание, имеющее назначение уплотнения — сглаживания гребешков на поверхности отверстия после развертывания деталей из дюралюминия, электрона и др.

Элементами режима резания при сверлении являются скорость резания и подача.

Скорость резания  при сверлении представляет собой  условно окружную скорость сверла относительно обрабатываемой детали и подсчитывается по формуле:

u = πD n/1000 м/мин, где D - диаметр сверла, мм; n - число оборотов детали в минуту.

Производят операции сверления, зенкования, зенкерования и развертывания отверстий.

Сущность данных операций заключается в том, что процесс резания (снятия слоя материала) осуществляется вращательным и поступательным движениями режущего инструмента (сверла, зенкера и т. д.) относительно своей оси. Эти движения создаются с помощью ручных (коловорот, дрель) или механизированных (электрическая дрель) приспособлений, а также станков (сверлильных, токарных и т.д.).

Сверление—это один из видов получения и обработки  отверстий резанием с помощью  специального инструмента— сверла.

Как и любой  другой режущий инструмент, сверло работает по принципу клина. По конструкции и назначению сверла делятся на перовые, спиральные, центровочные и др. В современном производстве применяются преимущественно спиральные сверла и реже специальные виды сверл.

Чтобы просверленным, отлитым или отштампованным отверстиям придать более правильную геометрическую форму (ликвидировать овальность, эллипсность и другие дефекты), а также понизить шероховатость поверхности, их обрабатывают зенкерами. Так как у зенкеров в отличие от сверл не две, а три или четыре режущие кромки, нет перемычки и направление благодаря большей жесткости лучше, чем у сверла, при зенкеровании можно получить отверстие 43го класса точности с шероховатостью поверхности 4—6го класса. Зенкерование выполняют с подачами в несколько раз большими, чем сверление, поэтому рекомендуется по возможности рассверливание отверстий заменять зенкерованием.

Цекование, Это  операция обработки торцовой поверхности  отверстия зенкерами (цековками), имеющими зубья на торце и оправку для  направления зенкера. Цековками  обрабатывают как открытые, так и закрытые торцы отверстий.

Зенкование, Это  операция по созданию в отверстиях углублений под головки винтов, заклепок, шурупов. Выполняется зенковками или  специально заточенными спиральными  сверлами, имеющими форму и размеры  требуемых углублений. Различают в основном два вида зенкования: под заклепки, шурупы, винты с конусной головкой и под те же детали с цилиндрической головкой; в первом случае образуются конусные углубления, во втором — цилиндрические.

Нарезание резьбы, технологические процессы получения резьбы снятием стружки на поверхностях различных деталей. Н. р. производят на специализированных резьбонарезных, гайконарезных, болтонарезных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных, а также на токарных (в том числе автоматах и полуавтоматах) и револьверных станках.

Простейший способ Н. р. — при помощи метчиков иплашек — осуществляется вручную, на гайконарезных или болтонарезных станках. На токарных станках резьбу нарезают резцами за несколько проходов. Резьбу с шагом S £ 2,5 мм нарезают по профильной схеме с радиальной подачей, резьбу с шагом S ³ 2,5 мм нарезают вначале по генераторной схеме с боковой подачей (черновые проходы), затем по профильной схеме (чистовые).  

Обработка заготовок на фрезерных станках

      Фрезерование  поверхностей заключается в снятии стружки вращающимися многолезвийными  инструментами — фрезами, режущие  кромки зубьев которых находятся  в прерывистом контакте с обрабатываемым материалом.

      Различают следующие основные виды фрезерования:

      1) осевое цилиндрическое фрезерование  цилиндрическими, дисковыми и  концевыми фрезами;

      2) торцовое фрезерование торцовыми,  дисковыми и концевыми фрезами;

      3) двустороннее фрезерование дисковыми, концевыми и торцовыми фрезами;

      4) трехстороннее фрезерование концевыми  и шпоночными фрезами; 5) комбинированное  фрезерование наборами фрез;

      6) фасонное фрезерование фасонными  цилиндрическими и концевыми  фрезами.

      Фрезерование применяют для обработки поверхностей различных форм (плоскостей, фасонных поверхностей и др.).

      Чаще  всего фрезерованием обрабатывают плоскости. Для этой цели применяют  цилиндрические или торцовые фрезы.

      Первые  бывают с прямыми или с винтовыми  зубьями.

      При применении фрез последнего вида фрезерование протекает более плавно и спокойно вследствие постепенного врезания зубьев в металл.