Научные основы формообразования поверхностей деталей машин

Изучите кинематику процесса резания, т.е. движения, необходимые для фор­мообразования поверхностей заготовок в процессе обработки.

Для осуществления процесса резания режущему инструменту и заготовке необходимо сообщить относительные движения. Движения, обеспечивающие среза­ние с заготовки слоя металла или вызывающие изменение состояния обработанной поверхности заготовки, называют основными. К ним относят главное движение и движение подачи. Движение, определяющее скорость деформирования и отделе­ния стружки, называют главным движением. Движения, обеспечивающие врезание режущей кромки инструмента в материал заготовки, называют движением подачи. Скорость главного движения обозначают v, подачу s

Графическим изображением процесса формообразования поверхности служит схема обработки, на которой условно изображают обрабатываемую заготовку, ее установку и закрепление на станке с указанием положения инструмента относи­тельно заготовки и основных движений. Инструмент показывают в положении, соответствующем окончанию обработки поверхности заголовки. Обработанную поверхность на схеме выделяют красным цветом или утолщенными линиями.

Основные движения являются формообразующими - они воспроизводят производящие линии (образующую и направляющую) при обработке поверхностей в процессе резания. Обработка заготовок деталей машин реализует три основных кинематических метода формообразования поверхностей: копирование, следов, обкатки (огибания). Изучите сущность этих методов формообразования поверх­ностей. При методе копирования образующей обрабатываемой поверхности служит форма режущей кромки инструмента. При методах следов и обкатки как образующая, так и направляющая обрабатываемой поверхности воспроизводятся кинематически согласованными движениями заготовки и инструмента.

Движения, участвующие в формообразовании поверхности в процессе резания, рассмотрите на примере обработки наружной цилиндрической поверхности мето­дом точения.

Изучите составляющие режима резания: скорость резания, подачу и глубину резания, обозначения и единицы измерения.

На примере токарного резца рассмотрите элементы и геометрию режущего инструмента. Для определения углов резца необходимо знать поверхности на обра­батываемой заготовке и координатные плоскости.

Обратите внимание на влияние углов резца на процесс резания и качество об­работанной поверхности.

Ознакомьтесь с физической сущностью процесса резания как процесса упругопластического деформирования материала заготовки, сопровождающегося ее раз­рушением и образованием стружки.

Знание законов пластического деформирования и явлений, сопровождающих процесс резания, позволяет повысить качество обработанных поверхностей деталей машин и их надежность.

Динамику процесса резания рассмотрите на примере обтачивания наружной цилиндрической поверхности токарным проходным резцом на токарно-винторезном станке. По составляющим силы резания ведут расчеты на прочность элементов станка, инструмента, приспособления, рассчитывают ожидаемую точность размер­ной обработки и погрешности геометрической формы.

Рассмотрите физические явления, сопровождающие процесс упругопластического деформирования срезаемого слоя материала при формообразовании поверх­ностей резанием: наростообразование, трение, тепловыделение, износ инструмента. Особое внимание обратите на влияние этих явлений на качество обработки. При одних условиях обработки эти явления положительно влияют на качество поверх­ности заготовки, при других - отрицательно.

Применение различных смазочно-охлаждающих сред оказывает благоприятное влияние на процесс резания и качество обработки. Изучая износ инструмента, рас­смотрите его характер, критерии износа и их связь со стойкостью инструмента. Заметьте, что стойкость и соответствующая ей скорость резания должны устанавли­ваться с учетом высокой производительности, качества поверхности и наименьшей себестоимости обработки.

При обработке заготовок на станках иногда возникают периодические колеба­тельные движения (вибрации) элементов технологической системы: станок -приспособление - инструмент - деталь. Эти вибрации оказывают вредное действие на процесс резания: увеличивают износ инструмента, деталей станка и шерохова­тость обработанной поверхности. Для уменьшения вибраций повышают жесткость системы, применяют специальные приспособления – виброгасители.

Ознакомьтесь с понятием точность и качество обработанной поверхности. Чем выше требования, предъявляемые к точности и качеству поверхностей, тем дли­тельнее процесс обработки заготовки и сложнее технологический процесс изготовления. Качество обработанных поверхностей определяет надежность и долговеч­ность деталей и машин в целом.

Анализируя формулу производительности обработки, обратите внимание, что она складывается из времен: основного (технологического), подготовительно-заключительного, вспомогательного и оргтехобслуживания. Основное (технологи­ческое) время затрачивается непосредственно на процесс изменения формы, разме­ров и шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки. Обработку следует вести на таких режимах резания, при которых достигается высокая точность и каче­ство поверхности при оптимальной производительности.

Режущие инструменты работают в условиях больших силовых нагрузок, высоких температур и трения. Поэтому инструментальные материалы должны об­ладать высокой твердостью, значительной теплостойкостью и износостойкостью, высокой механической прочностью и вязкостью.

Для изготовления режущего инструмента применяют различные инструмен­тальные материалы: инструментальные стали, твердые сплавы, минералокерамику, абразивные и алмазные материалы. Изучите их характеристики и области приме­нения.

Литература: [1], разд. 6, гл. 1, § 1-13, гл. II. § 1-6.

Сведения о металлорежущих станках. В основу классификации станков поло­жен технологический метод обработки. По принятой в СССР классификации станки разделены на десять групп, а каждая группа на десять типов. Особое место в стан­костроении занимают станки с программным управлением и многооперационные (обрабатывающие центры).

Изучите условные обозначения механизмов и передач станков, принятые ГОСТом, их назначение и расчетные формулы, характеризующие данную передачу.

Темы раздела изучают по единому методическому плану: рассматривается характеристика технологического метода формообразования поверхностей, технологическое назначение движений, виды обрабатываемых поверхностей, режущий инструмент, приспособления для обработки заготовок; указывается назначение узлов станков и подчеркивается, что конструкция станка обеспечивает необходи­мые движения заготовки и инструмента в процессе резания; рассматриваются характерные технологические схемы (обработки поверхностей на станках длиной группы; даются рекомендации по назначению и областям применения различных типов станков. Каждая тема закапчивается рассмотрением технологических требо­ваний к конструкции обрабатываемых деталей.

Литература: [ 1], разд. 6, гл. III. § 1-4.