Свободное резание

Происходит в случае, когда в резании участвует одна прямолинейная режущая кромка. Деформированное состояние срезаемого слоя при этом является плоским. Пример свободного резания указан на рис.3а. В этом случае деформация совершается в плоскостях, параллельных друг другу, и все элементарные объемы срезаемого слоя могут свободно перемещаться в параллельных направлениях.

Свободное резание может осуществляться также при строгании прямых гребешков на плоской поверхности призматической заготовки или при точении с поперечной подачей буртика на цилиндрическом образце (заготовке). Длина прямолинейной режущей кромки инструмента в обоих этих случаях должна быть больше ширины гребешков или буртика на ширину перекрытия режущего лезвия. Свободное резание обычно производится при выполнение каких-либо экспериментов в различных исследованиях. Это делается для того, чтобы исключить влияние осложненного деформирования срезаемого слоя на исследуемое явление. Получить хороший корень стружки для изучения, например, пластической деформации срезаемого слоя или образования нароста, можно только при свободном резании, при котором все явления в зоне резания совершаются в семействе параллельных плоскостей, поэтому одинаковы в каждой из них.

Рис. 3. Основные случаи резания металлов:

а – свободное резание; б – несвободное резание.

2. Несвободное (осложненное) резание (рис. 3,б).

Характеризуется тем, что отдельные объемы срезаемого слоя на разных участках режущей кромки перемещаются в разных направлениях, что создает условия сложного деформирования и затрудняет образование стружки.

При несвободном резании отдельные элементарные объемы срезаемого слоя перемещаются в разных направлениях и поэтому в разных точках зоны резания одни и те же явления совершаются по-разному, с разной степенью интенсивности. Картина состояния материала в зоне резания в одной секущей плоскости не является типичной для всех других секущих плоскостей и не повторяет картины состояния материала в других секущих плоскостях.

По расположению режущей кромки режущего лезвия относительно направления главного движения (вектора скорости резания) резание может быть прямоугольным или косоугольным. При расположении режущей кромки под прямым углом к направлению главного движения резание называется прямоугольным. Если же режущая кромка расположена к направлению резания не под прямым углом (косо), резание называется косоугольным. При прямоугольном резании стружка завивается в плоскую логарифмическую спираль, а при косоугольном резании – в винтовую, направление и шаг которой зависят от расположения кромки.

Резание может осуществляться режущими инструментами с одним режущим лезвием или с несколькими. Согласно этому резание может называться однолезвийным или многолезвийным. Оно может быть непрерывным, например, при точении, или прерывистым, как при фрезеровании, и происходить с постоянным или переменным сечением среза.

Глубина резания

Глубина резания – это величина проникновения лезвий в металл заготовки во время каждого прохода.

Глубина резания обозначается буквой t и измеряется в миллиметрах.

Глубина резания определяется также как расстояние между обрабатываемой и обработанным поверхностями, измеряемое в направлении, перпендикулярном обработанной поверхности.

При сплошном сверлении отверстий глубина резания равна радиусу сверла.

При торцовом фрезеровании глубина фрезерования равна ширине обрабатываемой заготовки (если она меньше диаметра фрезы).

При точении, расточке, рассверливании, развертывании отверстий глубина резания равна:

t = (D – d) / 2,

где D и d – при наружной обработке - диаметры обрабатываемой и обработанной поверхности;

D и d – при внутренней обработке - диаметры обработанной и обрабатываемой поверхности.

Движения механизмов металлорежущих станков

Кинематика станков основана на использовании механизмов, сообщающих исполнительным органам только два движения – вращательное и поступательное.

В процессе резания заготовке или инструменту передается главное движение резания D_R, происходящее с наибольшей скоростью.

Поступательные движения остальных органов являются вспомогательными и определяют движения подачи D_S. Движение подачи необходимо для врезания лезвия инструмента в материал заготовки.

В большинстве случаев главное движение резания и движение подачи происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях.

В ряде случаев движение подачи происходит благодаря конструктивному исполнению инструмента (метчики, протяжки).

Скорость резания и подача

Скорость главного движения является скоростью резания. Скорость резания может сообщаться как инструменту, так и заготовке.

Скорость резания обозначается V и измеряется в м/мин.

Если главное движение является вращательным, то скорость резания равна линейной скорости точек заготовки или инструмента.

В этом случае скорость резания определяется формулой:

V = ,

где D – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки или рабочей поверхности инструмента, мм;

n – частота вращения заготовки или инструмента, об/мин.

Подача – это отношение расстояний, пройденных точками режущего лезвия в направлении движения подачи, к соответствующему числу циклов главного движения (оборотов).

Подача может выражаться:

1. В мм на оборот, если перемещение соответствует одному обороту инструмента или заготовки во вращательном главном движении (мм/об) - S_O

2. В мм на зуб, если перемещение соответствует повороту инструмента на один шаг зубьев (мм/зуб) – S_Z

3. В мм на двойной ход, если перемещение соответствует одному двойному ходу заготовки или инструмента мм/дв. ход – S_2X

При выполнении некоторых операций удобно задавать подачу в мм в минуту, т.е. подача, совершаемая в течение одной минуты (мм/мин) – S _МИН.

Обрабатываемость металлов резанием

Требования к обработке резанием:

1. Высокое качество и точность обработанных поверхностей

2. Высокая производительность труда

3. Экономичность.

Выполнение этих требований зависит от ряда факторов:

1. Факторы, связанные с физической природой и структурным состоянием материала обрабатываемой заготовки

2. Факторы, определяемые свойствами материала режущей части инструмента, его конструкцией и качеством исполнения

3. Факторы, отражающие условия проведения процесса резания.

Обрабатываемость металлов резанием – это свойство конструкционных материалов подвергаться обработке резанием.

Основные показатели, определяющие обрабатываемость металлов резанием:

1. Сила резания (момент вращения) по сравнению с эталонным металлом (сталь 45), измеренная в равных режимных условиях

2. Эффективная мощность, затрачиваемая на резание, по сравнению с эталонным металлом в равных режимных условиях

3. Усадка стружки (продольная и поперечная) как мера пластической деформации для срезания стружки и образования новых поверхностей.

4. Наличие или отсутствие склонности к наростообразованию в равных условиях резания, а также форма нароста

5. Качество поверхностей, оцениваемое шероховатостью и остаточными напряжениями

6. Интенсивность изнашивания инструментального материала

7. Теплота, выделяющаяся при деформации срезаемого слоя

8. Вид, форма и размеры срезаемой стружки; удобство ее отвода; безопасность рабочих.

9. Энергетические затраты на срезание единицы массы стружки.

Количественные выражения показателей обрабатываемости металла определяются:

1. Твердостью

2. Пределом прочности

3. Относительным удлинением

4. Коэффициентом трения в паре с инструментальным материалом

5. Теплопроводностью.