Основы технологии обработки резанием

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ

1. Основы теории резания

Резание металлов - обработка их снятием стружки для получения изделий заданных формы, размеров и обеспечения определенного технологией качества поверхности.

Технологический процесс механической обработки резанием - это часть производственного процесса, связанная с последовательным изменением размеров и формы заготовки до превращения ее в готовую деталь.

Этот процесс состоит из ряда операций, которые могут выполняться при одной или нескольких установках детали.

Часть технологического процесса по обработке одной или нескольких деталей, выполняемого на одном рабочем месте непрерывно до перехода к обработке следующей детали, называется операцией, а часть операции, выполняемой при одном закреплении одной детали относительно станка и режущего инструмента, называется позицией. Технологическая операция механической обработки выполняется за один или несколько переходов, под которыми понимают часть операции, выполняемой на одной обрабатываемой поверхности одним и тем же режущим инструментом при данном режиме резания (например обточка цилиндра - один переход, подрезка торца - другой и т.д.).

Различают последовательное и параллельное выполнение переходов и операций технологического процесса.

Повышение производительности при механической обработке резанием может быть достигнуто совершенствованием конструкции типовых металлорежущих станков, режущего инструмента и приспособлений, а также технологического процесса обработки на типовых металлорежущих станках.

Совершенствование технологического процесса механической обработки на типовых металлорежущих станках может быть достигнуто за счет правильного выбора станка, режущего, мерительного инструмента и приспособлений; применения интенсивных режимов резания; улучшения конструкции режущего инструмента; модернизации станков и усовершенствования приспособлений; одновременной обработки несколькими инструментами; увеличения числа одновременно обрабатываемых деталей и др.

Качество и точность обработки резанием в машиностроении

Механизмы современных мощных и быстроходных машин работают в сложных условиях при значительных нагрузках Это требует улучшения комплекса качественных показателей выпускаемых изделий и, прежде всего, технологического процесса их производства, обеспечивающего решающее условие качества - окончательную обработку деталей машин.

Улучшение качества обработанных поверхностей и точности обработки создает реальные предпосылки для повышения эксплуатационных свойств машин, увеличения скоростей и удельных нагрузок. Известно, что окончательная обработка деталей машин достигается в большинстве случаев обработкой при помощи резания, поэтому влияние инструмента и режима резания является решающим при формировании качества обработанной поверхности.

Пути достижения требуемой точности должны решаться комплексно с учетом всех стадий технологического процесса.

Во всех случаях при решении вопросов точности в машиностроении следует учитывать сроки службы машины, затраты на ее изготовление и эксплуатацию.

В современном машиностроении для обеспечения высокого качества продукции используется взаимозаменяемость.

Взаимозаменяемость - свойство одних и тех же деталей, сборочных единиц или агрегатов машин, механизмов и других конструкций, позволяющее устанавливать или заменять их без дополнительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе сборочной единицы, агрегата и конструкции в целом. Взаимозаменяемость может быть обеспечена только при соответствующей точности геометрических параметров деталей.

Функциональная взаимозаменяемость предполагает, что основные эксплуатационные показатели деталей и сборочных единиц согласуются с назначением и условиями работы машин, в которые они входят.

Взаимозаменяемость может быть полной или неполной (частичной).

Полная взаимозаменяемость распространяется на все изделия, входящие в состав машины. Тот или иной уровень взаимозаменяемости определяется эксплуатационными требованиями и условиями рационального производства.

Взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц в машиностроении имеет большое народнохозяйственное значение, что объясняется соответствием ее принципов современным условиям производства. За счет нее упрощается и ускоряется сборка изделий, облегчается автоматизация технологических процессов, внедрение в производство высокоэффективных станков и приспособлений, обеспечивается значительное снижение себестоимости и повышение качества продукции - основное и необходимое условие современного массового и серийного производства.

2. Виды обработки резанием

Способы обработки металлов резанием и элементы режима резания

B процессе обработки исходная заготовка и режущий инструмент получают рабочее движение от механизмов металлорежущих станков и перемещаются относительно друг друга. Для осуществления обработки резанием необходимо сочетание двух видов движения: главного движения резания и движения подачи.

Главное движение резания - прямолинейное поступательное, происходящее с наибольшей скоростью V в процессе резания.

Движение подачи - прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость Vs которого меньше скорости главного движения резания, предназначенное для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обработанную поверхность. В зависимости от направления движения подачи различают продольное, поперечное и другие движения подачи.

Наиболее распространенными способами обработки металлов резанием являются точение, сверление, фрезерование, строгание, шлифование (на рис. 1 стрелками указаны направления главного движения резания и движения подачи).

Рисунок 1 - Способы обработки металлов резанием:

а - точение; б - сверление; в - фрезерование; г - строгание; д - шлифование

При точении заготовке сообщается главное движение резания, а инструменту - движение подачи; при сверлении ба движения, как правило, сообщаются сверлу; при фрезеровании главное движение резания осуществляет фреза, а движение подачи - заготовка; при строгании на поперечно-строгальных станках главное движение резания совершает резец, движение подачи - заготовка, а на продольно-строгальных станках - наоборот; при шлифовании главное движение резания осуществляет шлифовальный круг. Продольная подача при плоском шлифовании сообщается обычно заготовке, а поперечная - заготовке или шлифовальному кругу. резание фрезерование шлифование инструмент

В общем случае процесс резания характеризуется элементами режима резания, скоростями главного движения резания и движения подачи; подачей; толщиной, шириной, а также площадью срезаемого слоя; машинным и штучным временем.

Рисунок 2 - Элементы режима резания

Скорость главного движения резания - скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в главном движении резания:

V = рDn·60/1000,

где V - скорость главного движения резания, м/мин; D - диаметр поверхности обрабатываемой заготовки, мм; n - частота вращения заготовки, об/мин.

Скорость движения подачи - скорость рассматриваемой точки режущей кромки в движении подачи.

Подача S - отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой режущей кромки или заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи, к соответствующему числу циклов или определенных долей цикла другого движении во время резания или к числу определенных долей цикла этого другого движения.

Под циклом движения понимают полный оборот, ход или двойной ход режущего инструмента или заготовки. Долей цикла является часть оборота, соответствующая угловому шагу зубьев режущего инструмента. Под ходом понимают движение в одну сторону при возвратно-поступательном движении. Различают подачу на оборот Sn, на зуб Sz, на ход Sx, на двойной ход Sдв.х. Подача Sn - поступательное перемещение режущей кромки резца за один оборот заготовки.

Толщина срезаемого слоя а - длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченной сечением срезаемого слоя. Ширина срезаемого слоя b - длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной поверхностью резания. Площадь среза - это площадь сечения срезаемого слоя f = ab. Время, затрачиваемое непосредственно на процесс отделения стружки, называют основным технологическим временем. По основному технологическому времени рассчитываются нормы выработки на данном виде оборудования.

3. Режущий инструмент

Характеристика используемого режущего инструмента и оборудования

Обработку металлов резанием производят на металлорежущих станках при помощи режущего инструмента, который подразделяется на две группы: однолезвийный (например, резцы) и многолезвийный с двумя и более режущими кромками (сверла, зенкеры, развертки и др.).

Инструменты, изготовленные из абразивных материалов (например, шлифовальные круги), обеспечивают высокую точность обработки и относятся к многолезвийным, т.е. имеющим множество острых режущих кромок.

Производительность режущего инструмента в основном зависит от материала, из которого он изготовлен, способности продолжительное время сохранять режущие свойства. Следовательно, инструментальные материалы должны иметь такие свойства, как красностойкость, теплопроводность, износостойкость, высокое сопротивление изгибу и удару, а также твердость. Для изготовления резцов и других режущих инструментов применяются углеродистые инструментальные стали, легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали, металлокерамические твердые сплавы, а также естественные и синтетические алмазы, кубический нитрид бора, эльбор и др. Последние характеризуются высоким модулем упругости, теплопроводностью (в 2,5 - 9 раз большей, чем у твердых сплавов).

Область применения алмазного инструмента весьма обширна: шлифование, заточка и доводка твердосплавных режущих инструментов и штампов; правка шлифовальных кругов алмазно-металлическими карандашами и алмазами в оправке; разрезание высокопрочных материалов алмазными дисками и пилами и др.

Толщина срезаемого слоя и качество обработанной поверхности при использовании абразивного инструмента зависят, в частности, от зернистости материала инструмента, т.е. степени измельчения его зерен, а также физико-механических свойств как самих зерен, так и цементирующей связки.

В СНГ абразивные инструменты изготовляют с электрокорундовыми зернами, с белым электрокорундом, с карбидом кремния, а также с синтетическими алмазными зернами (СА) и кубическим нитридом бора (КНБ).

В качестве цементирующих веществ при изготовлении абразивных инструментов применяются неорганическая (керамическая, силикатная, магнезиальная), органическая (бакелитовая, глифталевая, вулканитовая) и различные металлические связки. Алмазный абразивный круг - это металлический (часто алюминиевый) или пластмассовый корпус с нанесенным алмазным слоем толщиной 1,5 - 3 мм с металлической или бакелитовой связкой и содержанием алмазных зерен обычно 50 % (реже 25 и 100 %).

Надежность режущего инструмента определяется его стойкостью, т.е. способностью сохранять режущую кромку достаточно острой в течение определенного времени работы.

Важнейшим фактором, обусловливающим снижение себестоимости изготовления деталей, является повышение производительности металлорежущего оборудовании, т.е. обеспечение минимального машинного времени (Тк, мин) при обработке деталей.

Совершенствование режущего инструмента достигается как за счет использования новых материалов (твердых сплавов, металло-керамических) и обеспечения оптимальных его форм, так и создания комбинированного инструмента и инструмента для ступенчатой обработки. Режущие инструменты из быстрорежущей стали работают при скоростях резания в 2 - 4 раза больших, чем инструменты из углеродистой стали. При оснащении инструментов пластинками из твердых сплавов скорость резания может быть увеличена еще в 3 - 5 раз. Износостойкость минералокерамического инструмента в 2 - 3 раза больше, чем инструмента из твердых сплавов.

Литература

Основная

1. Производственные технологии : учебник / В. В. Садовский [и др.] ; под ред. В. В. Садовского. - Минск : БГЭУ, 2008. - 431 с.

2. Производственные технологии : учеб.-метод. комплекс для студ. спец. 1-25 01 07, 1-25 01 08, 1-25 01 04, 1-26 02 02 / сост. и общ. ред. А. С. Кириенко. - Новополоцк : ПГУ, 2005. - 352 с.

3. Основы технологии важнейших отраслей промышленности : учеб. пособие для вузов : в 2 ч. / под ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1989

4. Материаловедение и технология материалов : учеб. пособие / В. Т. Жадан [и др.]. - Москва : Металлургия, 1994. - 623 с.

Дополнительная

1. Геллер, Ю. А. Материаловедение / Ю.А. Геллер, А. Г. Рахштадт. - Москва : Металлургия, 1984. - 383 с.

2. Горюшкин, В. И. Основы гибкого производства деталей машин и приборов / В. И. Горюшкин. - Минск : Наука и техника, 1984. - 15 с.

3. Жалнерович, Е. А. Применение промышленных роботов / Е. А. Жалнерович, А. М. Титов, А. И. Федосов. - Минск : Беларусь, 1984. - 219 с.

4. Кипарисов, С. С. Порошковая металлургия / С. С. Кипарисов, Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1980. - 400 с.

5. Либенсон, Г. А. Основы порошковой металлургии / Г. А. Либенсон. - Москва : Металлургия, 1975. - 198 с.

6. Степанов, Ю. А. Технология литейного производства / Ю. А. Степанов, Г. Ф. Баландин, В. А. Рыбкин. - Москва : Машиностроение, 1984. - 285 с.

7. Технология важнейших отраслей промышленности / под общ. ред. И. В. Ченцова. - Минск : Выш. шк., 1977. - 373 с.

8. Технология важнейших отраслей промышленности / под ред. А. М. Гинберга, Б. А. Хохлова. - Москва : Высш. шк., 1985. - 495 с.

Размещено на Allbest.ru