Инновационные технологии машиностроения

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗАНИЕМ
Резание – это процесс срезания режущим инструментом с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки.
Процесс резания металла представляет собой сложный механико-физический процесс, в котором помимо материала заготовки участвует режущий инструмент, технологическое оборудование (станок) и технологическая оснастка (станочное приспособление).
В механическом плане процесс резания происходит в результате внедрения режущего лезвия инструмента в материал заготовки под действием приложенного к нему усилия и движения инструмента относительно поверхности заготовки. Это движение может иметь различный характер, который определяется кинематикой рабочих органов станка.
В физическом плане процесс резания - это процесс последовательного пластического деформирования локальных объемов материала с последующим их разрушением (отделением от основного материала) и удалением из зоны резания в виде стружки.
2

СХЕМЫ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛА
В процессе резания снимается заданный слой металла, переходящий в стружку и на заготовке образуется обработанная поверхность.
Обрабатываемый материал при резании оказывает сопротивление внедрению и продвижению режущего лезвия инструмента, которое преодолевается приложенным к инструменту усилием, создаваемым за счет мощности приводов станка. Величина этих усилий (они называются силами резания) зависит от свойств материала, конструкции режущего инструмента и режимов резания.
3

В материале обработанной поверхности (в поверхностном слое) заготовки в результате его нагрева и пластической деформации при резании происходят изменения микроструктуры, увеличение или уменьшение прочности и возникают остаточные механические напряжения.
Кроме того, в результате относительного перемещения инструмента и заготовки при обработке, а также пластических деформаций на обработанной поверхности остаются микронеровности, высота и форма которых определяет величину шероховатости поверхности.
От состояния поверхностного слоя детали, сформированного в процессе обработки, зависит надежность, работоспособность и долговечность детали.
Поэтому в процессе обработки очень важно получить наиболее благоприятные характеристики поверхностного слоя детали, заданные конструктором: величину шероховатости, степень упрочнения, сжимающие остаточные напряжения и благоприятную микроструктуру, которые обеспечиваются оптимальными режимами обработки (режимами резания).
4

Основные режимы механической обработки
(режимы резания)
глубина резания (мм) – толщина слоя металла, снимаемого за
один рабочий ход инструмента (назначается технологом);
подача (мм/об; мм/мин) – величина перемещения инструмента (или заготовки) за один оборот (или рабочий ход) заготовки (или инструмента) (назначается технологом);
число оборотов (об/мин) (инструмента или заготовки) (назначается технологом);
скорости резания (м/мин) - скорость перемещения поверхности
резания (рассчитывается).
Оптимальным режимом резания называется такая совокупность всех его элементов (глубины резания, подачи, числа оборотов и скорости резания), которая обеспечивает наибольшую производительность при обеспечении всех заданных параметров детали (точности размеров и формы, шероховатости поверхностей, состояние поверхностного слоя материала детали др.) и наименьшей стоимости обработки.
5

Виды механической обработки различаются:
- кинематикой системы СПИЗ;
- конструкцией применяемого технологического оборудования (станков);
- конструкцией применяемых инструментов;
- технологическими возможностями формообразования поверхностей.
Система СПИЗ - комплекс взаимосвязанных элементов технологической системы, состоящей из Станка, Приспособления, Инструмента и Заготовки.
Кинематика системы СПИЗ – совокупность движений режущего лезвия инструмента и обрабатываемой заготовки для получения заданной поверхности.
Все виды механической обработки материалов резанием подразделяются на лезвийную и абразивную обработку (ГОСТ).
К лезвийной обработке относятся все виды обработки резанием, которые осуществляются лезвийным инструментом. Лезвийный инструмент – режущий инструмент с режущими элементами в виде режущих кромок, зубьев, ножей и т.п.
Абразивная обработка производится абразивными инструментами. Абразивный инструмент – инструмент с режущей частью из абразивных зерен, закрепленных связкой.
6

Виды лезвийной обработки
1. Точение (токарная обработка). Инструмент: резцы (проходные,
торцевые, отрезные, фасонные, канавочные, фасочные, и др.).
2. Растачивание. Инструмент: расточные резцы, расточные оправки.
3. Фрезерование (фрезерная обработка). Инструмент: фрезы (цилиндрические, торцевые, дисковые, пальцевые, грибковые и др.).
4. Сверление. Инструмент: сверла.
5. Зенкерование. Инструмент: зенкеры.
6. Развертывание. Инструмент: развертки.
7. Нарезание резьбы (наружной и внутренней). Инструмент: резцы
резьбовые, метчики, плашки, резьбовые фрезы.
8. Протягивание. Инструмент: протяжки, прошивки.
9. Строгание. Инструмент: резцы.
10. Долбление. Инструмент: долбяки.
7

Виды абразивной обработки
1. Шлифование (плоское; круглое).
Инструмент: шлифовальные абразивные круги.
2. Хонингование (отверстий).
Инструмент: хон с абразивными брусками.
3. Притирка.
Инструмент: притиры с абразивными брусками.
4. Полирование.
Инструмент: войлочные круги и полировальные пасты.
8

ТОКАРНАЯ ОБРАБОТКА (ТОЧЕНИЕ)
Точение – это процесс обработки резанием наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения, а также спиральных и винтовых поверхностей при помощи резцов.
Токарная обработка используется для изготовления деталей типа валов, дисков, втулок и т.д., образованных поверхностями вращения (наружными и внутренними цилиндрическими, коническими, фасонными; кольцевыми канавками; фасками) и примыкающими к ним плоскими торцевыми поверхностями.
Характерным признаком точения является непрерывность резания.
9

ОСНОВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ И КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ
Главным движением при точении является вращательное движение заготовки. Движение подачи придается режущему инструменту.

ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
Точение осуществляется на токарных станках.
В качестве режущего инструмента при точении используют широкую номенклатуру резцов, конструкция, размеры и форма которых зависит от: формы и размеров обрабатываемой поверхности;
вида обработки (черновая, получистовая, чистовая); материала заготовки; режимов и условий резания.
Существуют : проходные, подрезные,
отрезные, торцевые,
фасонные, канавочные,
фасочные, расточные,
резьбовые и другие специальные резцы.
12

ТОКАРНЫЕ РЕЗЦЫ
Режущая часть резцов изготавливается из специальных твердых материалов: быстрорежущей стали Р18; твердых сплавов Т15К6, ВК8; Эльбора.
Для крепления пластинок из твердых сплавов на державке резца используют пайку или механические зажимы.

СМЕННЫЕ РЕЖУЩИЕ ПЛАСТИНКИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ

Рабочие зоны токарной обработки
Токарная обработка различных поверхностей