Металлорежущие станки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Классификация металлорежущих станков

2. Движение в металлорежущих станках

3. Металлорежущий инструмент-теория

4. Состав металлорежущих инструментов

5. Станочный металлорежущий инструмент

6. Ручной и твердосплавный металлорежущий инструмент

7. Выбор металлорежущего инструмента

8. Характеристика металлорежущий инструмент

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Металлорежущие станки (МРС) являются основным видом заводского оборудования, предназначенным для производства всех современных машин, приборов, инструментов и других изделий, поэтому количество металлорежущих станков, их технический уровень в значительной степени характеризуют производственную мощь страны.

Станкостроительная промышленность является материальной основой технического прогресса в машиностроении. Поэтому она должна развиваться опережающими темпами по сравнению с другими отраслями производства.

Тело деталей машин ограничено геометрическими поверхностями, возникающими в процессе обработки. Это в основном плоскость, цилиндрическая и конусная поверхности, линейчатая и шаровая поверхности, имеющие определенную протяженность и взаимное расположение. Поверхности обрабатываемых деталей можно рассматривать как непрерывное множество последовательных геометрических положений (следов) движущейся производящей линии, называемой образующей, по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для получения плоскости необходимо образующую прямую линию 1 перемещать по направляющей прямой линии 2 (рис.1,а).

Цилиндрическая поверхность может быть получена при перемещении образующей прямой линии 1 по направляющей линии- окружности (рис.1,б) или образующей окружности 1 вдоль направляющей прямой линии 2 (рис.1,в). Рабочую поверхность зуба цилиндрического колеса можно получить, если образующую линию -- эволъвенту 1 передвигать вдоль направляющей 2 (рис.1,г) или,

наоборот, образующую прямую 1 -- по направляющей -- эвольвенте 2 (рис.1,д).

Рассмотренные поверхности называют обратимыми, так как их форма не изменяется, если поменять местами образующие линии с направляющими. В противоположность им этого нельзя сделать при образовании необратимых поверхностей.

Например, если левый конец образующей прямой линии 1 перемещать по направляющей окружности 2, то получим круговую коническую поверхность (рис.1,е). Но если окружность 2 сделать образующей и переместить вдоль направляющей прямой, то конус не получится. В этом случае необходимо, чтобы по мере перемещения окружности к точке О ее диаметр изменялся, достигая в вершине нуля. Такие поверхности называют также поверхностями с изменяющимися производящими линиями, в противоположность поверхностям, у которых производящие линии постоянны (рис.1,а - д).

Большинство поверхностей деталей машин может быть образовано при использовании в качестве производящих линий прямой линии, окружности, эвольвенты, винтовой и ряда других линий. В реальных условиях обработки производящие линии не существуют. Они воспроизводятся комбинацией согласованных между собой вращательных и прямолинейных перемещений инструмента и заготовки. Движения, необходимые для образования производящих линий, называют рабочими формообразующими движениями. Они могут быть простыми, состоящими из одного движения, и сложными, состоящими из нескольких простых движений. Существует четыре метода образования производящих линий: копирования, обката, следа и касания.

Метод копирования основан на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении цилиндрической поверхности (рис.2,а) образующая линия 1 воспроизводится копированием прямолинейной кромки инструмента, а направляющая линия 2 -- вращением заготовки. Здесь необходимо одно формообразующее движение -- вращение заготовки.

Для снятия припуска и получения детали заданного размера 6 необходимо поперечное перемещение резца, но это движение (установочное) не является формообразующим. На рис.2,б показан пример обработки зубьев цилиндрического колеса. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию. Направляющая линия получается прямолинейным движением заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вращение фрезы и прямолинейное перемещение заготовки. Кроме этого, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически поворачиваться на угол, соответствующий шагу зацепления. Такое движение называют делительным.

Метод обката (огибания) основан на том, что образующая линия возникает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инструмента, в результате его движений относительно заготовки.

Форма режущей кромки отличается от формы образующей линии и при различных положениях инструмента является касательной к ней. На рис.2,в показаны схемы обработки зубьев цилиндрического колеса по методу обката. Режущая кромка инструмента имеет форму зуба зубчатой рейки. Если сообщить вращение заготовке и согласованное с ним прямолинейное перемещение рейки вдоль ее оси, как в реечной передаче, то в своем движении относительно заготовки режущий контур инструмента займет множество положений. Их огибающей явится образующая линия в форме впадины колеса. Направляющая линия по предыдущему образуется прямолинейным перемещением инструмента или заготовки вдоль оси колеса. Для рассматриваемого случая требуется три формообразующих движения: вращение заготовки, перемещение инструмента вдоль своей оси, перемещение инструмента или заготовки вдоль оси зубчатого колеса.

Метод следа состоит в том, что образующая линия получается как след движения точки -- вершины режущего инструмента.

Например, при точении образующая 1 (рис.2,г) возникает как след точки А -- вершины резца, а при сверлении (рис.2,д) -- сверла.

Инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга таким образом, что вершина А режущего инструмента все время касается образующей линии 1. Направляющая линия получается вращением заготовки (рис.2,г), сверла или заготовки (рис.2,д). В обоих случаях требуется два формообразующих движения.

Метод касания основан на том, что образующая линия 1 является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий 2, образованных реальной точкой движущейся режущей кромки инструмента (рис.2,е).

Итак, образование различных поверхностей сводится к установлению таких формообразующих движений заготовки и инструмента, которые воспроизводят образующие и направляющие линии.

металлорежущий инструмент станок заготовка

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Металлорежущий станок является сложным пространственным механизмом, конечные звенья которого, совершая определенные движения, удаляют с заготовки слой материала для получения требуемых формы, размеров и качества поверхности. 8

Существует большое количество металлорежущих станков различных по назначению, техническим возможностям, размерам, производительности и другим параметрам. Совокупность всех типов и размеров выпускаемых станков и станков, намечаемых к выпуску в течение определенного периода времени, например за пятилетие, называется типажом. Типаж станков непрерывно увеличивается.

По классификации «Экспериментального научно- исследовательского института металлорежущих станков» (ЭНИМС), все станки, выпускаемые серийно, делятся на девять групп. Каждая группа, в свою очередь, включает несколько типов станков (см. табл.)

2. ДВИЖЕНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ

Для получения на металлорежущем станке детали требуемой формы, размеров и качества поверхности, рабочим органам станка необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс согласованных друг с другом движений.

Эти движения делят на основные (рабочие) и вспомогательные. К основным движениям относятся главное движение, называемое также движением резания (определяет скорость отделения стружки от заготовки), и движение подачи (обеспечивает непрерывность отделения стружки). Основные движения совершают режущий инструмент и заготовка. В некоторых станках имеют место и другие виды рабочих движений, например движение деления, обкатки и др. С помощью этих движений осуществляется процесс снятия стружки с обрабатываемой заготовки.

Скорость главного движения определяется оптимальной скоростью резания, а величина подачи зависит от требований предъявляемых к качеству поверхности, например по шероховатости. Вспомогательные движения необходимы для подготовки процесса резания, обеспечения последовательной обработки нескольких поверхностей на одной заготовке или одинаковых поверхностей на различных заготовках.

Например, к числу вспомогательных движений относят:

а) движения для настройки станка на заданные режимы резания;

б) движения для наладки станка в соответствии с размерами и

конфигурацией заготовки;

в) движения управления станком в процессе работы;

г) движения соответствующих рабочих органов для подачи и

зажима прутка или штучных заготовок;

д) движения для закрепления и освобождения рабочих органов

станка;

е) подвод режущего инструмента к заготовке.

Вспомогательные движения можно выполнять как автоматически, так и вручную. В станках-автоматах все вспомогательные движения автоматизированы и выполняются механизмами станка в определенные моменты времени в соответствии с технологическим процессом обработки детали.

Главное движение в металлорежущих станках бывает чаще всего двух видов -- вращательное равномерное или прямолинейное равномерное (возвратно-поступательное). В отдельных станках главное движение может иметь более сложный характер, но определяется оно также через вращательное и поступательное движения. Главное движение может сообщаться либо обрабатываемой

заготовке, либо инструменту.

Например:

- у станков токарной группы главным движением является вращение обрабатываемой заготовки;

- у фрезерных, шлифовальных и сверлильных -- вращение инструмента;

- у долбежных, протяжных, некоторых зубообрабатывающих и других -- возвратно-поступательное движение инструмента;

- у продольно-строгальных станков -- возвратно- поступательное движение заготовки.

В некоторых станках главное движение получается в результате одновременного вращения заготовки и инструмента (например, при сверлении отверстий малого диаметра на токарных многошпиндельных автоматах).

Движение подачи у металлорежущих станков может быть непрерывным или прерывистым (периодическим), простым или 13 сложным, состоять из нескольких самостоятельных движений или отсутствовать.

Например, у токарных, фрезерных, сверлильных и других станков движение подачи является непрерывным. Прерывистым движение бывает, например, у продольно-строгальных станков.

Примером сложного движения подачи может служить движение подачи в зубофрезерном станке при нарезании косозубого цилиндрического колеса. У круглошлифовальных станков несколько движений подачи -- вращательное движение детали (круговая подача), продольное осевое перемещение детали или шлифовального круга (продольная подача) и, наконец, поперечная подача, сообщаемая шлифовальному кругу. В протяжных станках движение подачи отсутствует.

3. МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ-ТЕОРИЯ

Металлорежущий инструмент - орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой металлической заготовки путём удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката.

Рисунок 1 - Металлорежущий инструмент:

1 - резец с механическим креплением пластинки твёрдого сплава; 2 - винтовое сверло; 3 - зенкер с коническим хвостовиком, оснащенный твердосплавными пластинками; 4 - торцевая насадная фреза со вставными ножами, оснащенными твёрдым сплавом; 5 - машинная развёртка с твердосплавными пластинками; 6 - плашка; 7 - винторезная головка с круглыми гребёнками; 8 - червячная фреза; 9 - шлицевая протяжка; 10 - резцовая головка для обработки конических колёс с круговым зубом; 11 - метчик; 12 - зуборезный долбяк со спиральными зубьями.

4. СОСТАВ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Различают станочный и ручной металлорежущий инструмент. Основными частями металлорежущего инструмента являются рабочая часть, которая может иметь режущую и калибрующую части, и крепёжная часть.

Режущей называется часть металлорежущего инструмента, непосредственно внедряющаяся в материал заготовки, или срезающая часть металлорежущего инструмента. Режущая часть состоит из ряда конструктивных элементов: одного или нескольких лезвий; канавок для отвода стружки, стружколомателей, стружкозавивателей; элементов, являющихся базовыми при изготовлении, контроле и переточках инструмента; каналов для подвода смазочно-охлаждающей жидкости.

Назначение калибрующей части металлорежущего инструмента - восполнение режущей части при переточках, окончательное оформление обработанной поверхности и направление металлорежущего инструмента при работе.

Крепёжная часть служит для закрепления металлорежущего инструмента на станке в строго определённом положении или для удержания его в руках и должна противодействовать возникающим в процессе резания усилиям. Крепёжная часть может выполняться в виде державок, хвостовиков или иметь отверстие для крепления на оправках.

5. СТАНОЧНЫЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

В зависимости от технологического назначения станочный металлорежущий инструмент делится на следующие подгруппы: резцы, фрезы, протяжки, зуборезный металлорежущий инструмент, резьбонарезной инструмент, для обработки отверстий, абразивный и алмазный инструмент.

Резцы, применяемые на токарных, токарно-револьверных, карусельных, расточных, строгальных, долбёжных и других станках (за исключением резьбовых и зуборезных резцов), служат для обточки, расточки отверстий, обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезания канавок.

Фрезы - многолезвийный вращающийся металлорежущий инструмент, который используют на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей, а также для разрезки заготовок.

Протяжки - многолезвийный инструмент для обработки гладких и фасонных внутренних и наружных поверхностей.

Для образования и обработки отверстий используют свёрла, зенкеры, зенковки, развёртки, цековки, расточные пластины, комбинированный инструмент, который применяют на сверлильных, токарных, револьверных, расточных, координатно-расточных станках.

Зуборезный инструмент предназначен для нарезания и обработки зубьев зубчатых колёс, зубчатых реек, червяков. Резьбонарезной инструмент служит для получения и обработки наружных и внутренних резьб. Номенклатуру резьбонарезного инструмента составляют также резьбовые резцы и фрезы, метчики, плашки и тд.

К абразивному инструменту относятся шлифовальные круги, бруски, хонинговальные головки, наждачные полотна, применяемые для шлифования, полирования, доводки деталей, а также для заточки инструмента. Алмазный инструмент составляют круги, резцы, фрезы с алмазными пластинами.

6. РУЧНОЙ И ТВЕРДОСПЛАВНЫЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

К ручным инструментам относятся зубила, напильники, надфили, ножовки, шаберы и другий, используемые без применения металлорежущего оборудования. Получили распространение ручные машины с электрическим, гидравлическим и пневматическим приводом, рабочим органом которых являются ручные инструменты.

Твердосплавный металлорежущий инструмент

Твёрдые сплавы - наиболее прогрессивные и распространённые материалы для металлорежущего инструмента, вытесняющие инструментальные стали (кроме случаев прерывистого точения и фасонного фрезерования с большой глубиной), обладают красностойкостью 750-900 °C и высокой износостойкостью. Твёрдые сплавы для металлорежущего инструмента выпускаются в виде пластинок различной формы и размеров. Изготовляют также монолитные твердосплавные металлорежущие инструменты небольших размеров.

Ещё более высокими красностойкостью (1100-1200 °С) и износостойкостью обладают металлорежущие инструменты с режущей частью, армированной минералокерамическими пластинками, изготовленными на основе окиси алюминия с добавлением молибдена и хрома. Однако применение минералокерамики ограничивается её низкой пластичностью и большой хрупкостью. Перспективным является применение сверхтвёрдых материалов - естественных и синтетических алмазов, кубического нитрида бора и др. (для шлифования и затачивания металлорежущего инструмента).

7. ВЫБОР МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Форма и углы заточки режущей части металлорежущего инструмента (см. Геометрия резца), от которых зависят его стойкость, производительность, экономичность, качество обработки, выбираются с учётом свойств обрабатываемого материала, смазывающе-охлаждающей жидкости, жёсткости системы станок - приспособление - инструмент - деталь. Режущая способность металлорежущего инструмента определяется свойствами материала, из которого изготовлена его режущая часть. Наиболее существенным показателем является красностойкость материала.

Применяют следующие основные группы материалов: инструментальные стали (углеродистые, быстрорежущие, легированные), твёрдые сплавы, минералокерамические сверхтвёрдые материалы. Инструмент из углеродистых сталей (красностойкость 200-250°C) используют для обработки обычных материалов при небольших скоростях резания. Быстрорежущие стали, легированные вольфрамом, позволяют увеличить скорость резания в 2-4 раза. Для обработки заготовок из жаропрочных сплавов и сталей повышенной прочности применяют инструмент из стали с увеличенным содержанием ванадия, кобальта, молибдена и пониженным содержанием вольфрама. Красностойкость этих сталей достигает 600-620 °С, но одновременно возрастает их хрупкость.

8. ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

Технологические параметры металлорежущего инструмента зависят от глубины резания, подачи, скорости резания (см. Обработки металлов резанием). Критерием износа режущей части металлорежущего инструмента принято считать ширину изношенной площадки на задней поверхности инструмента с учётом вида инструмента требуемой точности обработки и класса чистоты. Стойкость металлорежущего инструмента определяется продолжительностью (в мин) непосредственного резания между переточками. Главное требование к металлорежущему инструменту - высокая производительность при заданных классах чистоты и точности обработки - обеспечивается выполнением условий в отношении допусков на изготовление, отклонений геометрических параметров, твёрдости режущей части, внешнего вида. Конструкция металлорежущего инструмента должна предусматривать возможность многократных переточек, надёжное и быстрое крепление. При проектировании металлорежущего оборудования учитываются специальные элементы для крепления Металлорежущий инструмент: резцедержатели, конусные отверстия, оправки.

Список литературы

1. Грановский Г. И., Металлорежущий инструмент, 2 изд., М., 1954;

2. Четвериков С. С., Металлорежущие инструменты, 5 изд., М., 1965;

3. Жигалко Н. И., Киселев В. В., Проектирование и производство режущих инструментов, Минск, 1969;

4. Справочник технолога-машиностроителя, 3 изд., т. 1--2, М., 1972.

5. Сайт http://masters.donntu.edu.ua/

Размещено на Allbest.ru