Процесс резания при обработке детали. (Лекция 5)

1. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

2. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Для обработки детали инструментами необходимы два движения: движение резания и движение
подачи.
• Главное движение резания – прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки
или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания.
• Движение подачи – прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего
инструмента или заготовки, скорость которого меньше скорости главного движения резания,
предназначенного для того, чтобы распространить отделение слоя материала на всю обрабатываемую
поверхность.
• Обрабатываемая поверхность – поверхность заготовки, частично или полностью удаляемая при
обработке.
• Обработанная поверхность – поверхность, образованная на детали в результате обработки.
• Движение подачи может быть непрерывным или прерывистым, т. е. происходящим в перерывах
процесса резания.
• Главное движение и движение подачи являются формообразующими движениями. Если
формообразующих движений больше двух, то одно из них будет главным, а остальные – движениями
подачи.

3. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
n об/ мин
V
S
n об/ мин
V м/ мин
V
V м/ мин
мм/ об
V мм/ мин
S
Рассматриваемая точка
режущей кромки
Рис. 1 Элементы движения при точении
Рассматриваемая точка
режущей кромки
Рис. 2 Элементы движений при фрезеровании
VS мм/ об
п об/ мин
Рассматриваемая точка
режущей кромки
Рис. 3 Элементы движения при сверлении
V м/ мин

4. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
Элементы режима резания (V, t, S)
• Основными элементами режима резания являются: скорость, подача и глубина резания.
• Скорость главного движения резания V – скорость рассматриваемой точки режущей кромки инструмента или заготовки
в главном движении резания. Для вращательного движения V = πDn/1000 м/мин., откуда n=1000 V/πD, об/мин.
• Скорость движения подачи Vs – скорость рассматриваемой точки режущего инструмента или заготовки в движении
подачи.
• Подача S – путь пройденный рассматриваемой точкой режущей кромки инструмента или заготовки за время
определенного цикла. Цикл движения – полный оборот, ход или двойной ход режущего инструмента или заготовки,
путь пройденный в единицу времени. Для различных видов обработки различают подачи:
Подача на оборот So – подача соответствующая одному обороту инструмента или
заготовки, мм/об.;
Подача минутная Sмин. – путь, пройденный рассматриваемой точкой за одну минуту,
мм/мин.; Sмин = n S - при токарной обработке
Подача на ход Sx – подача, соответствующая одному ходу инструмента или заготовки;
Подача на двойной ход S2х – подача, соответствующая одному двойному ходу
инструмента или заготовки;
Подача на зуб Sz – подача, соответствующая 1/z So для многозубого инструмента,
например фрезы, мм/зуб. Sz = So / Z
Sмин = nфрz Sz , где nфр – скорость вращения фрезы, z – число зубьев фрезы.
Глубина резания t – слой металла, снимаемый в процессе резания. Для токарной
обработки t =(D–d)/2.
Если а – припуск на обработку, а i – количество проходов, то а = t· i.

5. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ Глубина
РЕЗАНИЯ
резания t – расстояние между обрабатываемой
и обработанной поверхностями, замеренное
перпендикулярно последней.
Для токарной обработки t =(D–d)/2.
Ширина срезаемого слоя (ширина среза) «b» расстояние между обработанной и обрабатываемой
поверхностями, измеренное по поверхности резания.
Толщина срезаемого слоя (толщина среза) «а» расстояние между двумя положениями резца при одном
обороте детали, измеренное перпендикулярно ширине
реза.
а=S•sinφ; b=t/ sinφ, где φ- главный угол в плане
Основным (машинным, технологическим ) временем
называется время, затраченное непосредственно на процесс
резания, мин.
То= Lp/nS
В процессе резания срезаемый слой металла превращается в
стружку

6. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
ЭЛЕМЕНТНАЯ СТРУЖКА. При обработке конструкционных сталей, если срезаемые элементы не
связаны или слабо связаны между собой, то такой вид стружки можно назвать элементной. Стружка
образуется при обработке сталей пониженной пластичности и при больших толщинах срезаемого
слоя. Образование стружки происходит также при средних значениях используемых в
производственных условиях передних углов и скоростей резания
СЛИВНАЯ СТРУЖКА. При резании пластичных металлов с большими скоростями резания резцами
с большими передними углами и при срезании слоя металла средних и малых толщин пластическая
деформация в пределах угла действия протекает более равномерно и связанные с ней внутренние
напряжения тоже распределяются более равномерно по всему деформируемому объему.
Следовательно, отсутствуют условия для периодически повторяющихся через равные интервалы
рабочего пути резца нарастание напряжений, приводящих к образованию стружки скалывания.
Материал срезаемого слоя подвергается равномерной пластической деформации на всем пути
рабочего движения резца. Срезаемая стружка имеет вид непрерывной ленты и не имеет видимых
зазубрин и уступов.
Стружки элементные и сливные формируются при резании относительно пластичных материалов
— сталей, латуней, алюминиевых сплавов. Скользя по передней поверхности инструмента, стружки
изгибаются и образуют винтовые витки большего или меньшего диаметра. При резании хрупких металлов, таких, как чугуны и бронзы, образование элементной стружки и сливных стружек
практически не наблюдается.

7. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
СТУПЕНЧАТАЯ СТРУЖКА. Стружка, состоящая из деформированных и взаимно сдвинутых
элементов, достаточно прочно соединенных по плоскостям скалывания, образуя сплошную ленту с
ярко выраженными зазубринами.
СТРУЖКА НАДЛОМА. Хрупкие металлы под действием силы, развиваемой лезвием резца,
надламываются и разрушаются, образуя мелкие осколки самых разнообразных форм и размеров,
полностью отделенные друг от друга. Только в благоприятных спокойных условиях резания они
могут на некоторое время сохранить взаимно упорядоченное положение благодаря механическому
сцеплению неровностей. При слабом силовом воздействии это механическое сцепление легко
нарушается и стружка, имевшая вид, схожий со ступенчатой стружкой, рассыпается на отдельные
кусочки.

8. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• По размерам и форме стружка может быть лентообразной (прямой и путаной), винтовой длинной или
короткой, плоской спиральной, элементной дробленой.
• Степень дробления каждого из этих видов стружки различна и определяется объемным
коэффициентом ω, равным отношению объема стружки к объему сплошного металла такой же массы,
как стружка. Удовлетворительной (с точки зрения отвода) считается стружка: винтовая длинная (ω =
50…80), элементная дробленая (ω = 3…6), винтовая короткая (ω = 25…45), неудовлетворительной –
прямая лентообразная и путаная стружка (ω > 90).
• Очевидно, что формой и размерами стружки необходимо управлять. Это обеспечивается за счет
естественного дробления при надлежащем выборе режимов резания, геометрии режущего
инструмента, обрабатываемого материала и других условий обработки или за счет искусственного
дробления с помощью экранов, кинематических способов, наложением автоколебаний т. д.

9.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Твердость нароста больше твердости
обрабатываемого материала, в связи с чем
он сам обладает способностью резать
основной металл.
• Нарост:
- облегчает процесс резания за счет
увеличения переднего угла;
- предохраняет поверхность инструмента от
износа;
- приводит к вибрации и при чистовой
обработке увеличивает шероховатость
обработанной поверхности.
Борьба с наростом:
- изменение геометрии режущего инструмента;
- подбор СОЖ.

10.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Силы, действующие в процессе резания.
• Для осуществления процесса резания необходимо, чтобы к инструменту или заготовке была приложена сила достаточная для
преодоления сопротивления срезаемого слоя металла. На примере точения детали на токарном станке рассмотрим силы,
действующие в процессе резания. В общем случае равнодействующая всех сил Р раскладывается по трем взаимно
перпендикулярным осям:
n об/ мин
V м/ мин
Px
V мм/ об
S
Py
Рz
P
Рис. 5 Силы действующие при точении
1. сила резания Рz действует по касательной к
поверхности обработки;
2. сила подачи Рх, действует в направлении,
противоположном подаче;
3. сила радиальная Рy , направлена
перпендикулярно плоскости, образованной
силами Рz, Рx.
Рz – главная составляющая, действующая в
направлении траектории главного рабочего
движения, определяет мощность и крутящий
момент, необходимые для процесса резания.
Рx – осевая или сила подачи определяет
мощность механизма подачи станка.
Рy – радиальная сила направлена нормально к
обработанной поверхности, имеет большое
влияние на качество обработанной поверхности.
Соотношение составляющих сил для резца
φ = 45˚, γ = 15˚, λ=0°
Рx = (0,3…0,4) Рz ;
Р = (0,4…0,5) Р .

11. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Для определения сил необходимых для осуществления процесса резания используют
эмпирические формулы разработанные на основе экспериментальных данных
многочисленных исследований. При наружном продольном и поперечном точении,
растачивании, отрезании и фасонном точении силы резания рассчитывают по формуле:
• Рz, x, y = 10 Срtx Sy Vn Kp.
• Постоянная Ср и показатели степеней x, y, n для конкретных условий обработки для каждой
из составляющей силы резания приводятся в справочной литературе. Поправочный
коэффициент Kp представляет собой произведение ряда коэффициентов учитывающих
фактические условия резания.
• Kp= Кмр· Kφp· Kγр· Kλρ· Kr p.
• Кмр – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;
• Kφp – коэффициент, зависящий от главного угла в плане;
• Kγр – коэффициент, зависящий от переднего угла инструмента;
• Kλρ – коэффициент, зависящий от угла наклона главного лезвия;
• Kr p – коэффициент, зависящий от радиуса при вершине резца.

12.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Влияние отдельных параметров на силы резания различно.
• Так размер угла α (задний угол) не оказывает существенного влияния на силы резания.
• При изменении угла γ сила Pz изменяется на 1…2% на каждый градус изменения γ.
• Угол φ также значительно влияет как на силу Рz в связи с изменением формы и размеров
стружки, так и на соотношение сил Рx и Рy.
• Угол λ оказывает влияние главным образом на составляющую Рy.
• Мощность Nэ, кВт, затрачиваемая на резание со скоростью V, м/мин, равна
• Nэ = Рz·V/ 60·1020;
Nэ = Mкр·n/ 9750.
• Эмпирические формулы для определения сил резания известны практически для всех видов
обработки: сверления, зенкерования, развертывания, фрезерования, шлифования.
• Крутящий момент, Н·м, и осевую силу, Н, рассчитывают по формулам:
• при сверлении Мкр = 10СмDqSyKp, Po = 10CpDqSyKp;
• при рассверливании и зенкеровании Мкр = 10СмDq txSyKp; Po = 10Cp txSyKp.

13. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Основные элементы резца
Каждый резец состоит из рабочей части (головки) и державки для крепления
резца.
Передняя пов.
Главная режущая кромка
Главная задняя поверхность
Вспомогательная задняя поверхность
Вспомогательная режущая кромка
Передняя поверхность – поверхность лезвия инструмента контактирующая в
процессе резания со срезаемым слоем и стружкой.
Задними (главной и вспомогательной) называются поверхности резца,
обращенные к поверхности резания (главная) и к обработанной поверхности
(вспомогательная).
Пересечение передней и задней поверхностей образуют главную режущую
кромку. Пересечение передней и задней вспомогательной поверхностей образуют
вспомогательную режущую кромку. Место сопряжения главной и
вспомогательной режущих кромок образует вершину резца. Эту вершину обычно
закругляют для повышения стойкости резца, а также для повышения чистоты
обработанной поверхности.

14. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
Плоскость резания – плоскость касательная к
обрабатываемой поверхности, проходящая через
главную режущую кромку.
Главный передний угол γ – угол между передней
поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной
к плоскости резания, проведенной через главную
режущую кромку.
Главный задний угол α – угол между главной задней
поверхностью резца и плоскостью резания.
Угол заострения β – угол между передней и главной
задней поверхностями резца.
Угол резания δ – угол между передней поверхностью
резца и плоскостью резания.
α + β = δ;
δ + γ = 90˚
В плоскости плана резца углы:
Главный угол в плане φ – угол между проекциями
главной режущей кромки и направления подачи на
опорную плоскость.
Угол при вершине в плане ε угол между проекциями
главной и вспомогательной режущей кромкой на
опорную плоскость.
Вспомогательный угол в плане φ1 – угол между
проекцией вспомогательной режущей кромки и
направлением подачи.

15. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Фактические углы резания

16. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Основные типы резцов
По применению:
- токарные,
- строгальные,
- расточные;
- долбежные.
• По форме:
• - призматические;
• - круглые
• По установке относительно
обрабатываемой заготовки:
- радиальные;
- тангенциальные.
• По направлению подачи:
• - правые;
• - левые.
По конструкции:
- цельные;
- составные;
- сварные;
- составные с механическим креплением пластин и т. д.
По материалу режущей части :
- из быстрорежущей стали;
- с пластинками из твердого сплава;
- из минералокерамики и сверхтвердых синтетических
материалов.
По виду обработки:
- проходные прямые; ,
- проходные отогнутые,
- упорные;
- фасонные;
- расточные,
- державочные расточные;
- подрезные;
- фасочные;
- пазовые;
- расточные упорные;
- отрезные
- специальные.

17. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Основные типы резцов

18. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Многолезвийные инструменты – фрезы.
По назначению (для обработки) :
- плоскостей;
- уступов;
- фасонных поверхностей;
- пазов;
- прорезки;
- отрезки;
- нарезания резьбы и зубьев.
По способу крепления в каждой группе выделяют фрезы:
- концевые, закрепляемые с помощью хвостовиков (диаметр до 80 мм);
- насадные, закрепляемые на оправках или посадочных концах шпинделей станков (диаметр фрезы от 40 мм и выше).
По материалу рабочей (режущей) части:
Цельные: – из быстрорежущей стали,
- из твердого сплавы;
Насадные: - из быстрорежущей стали;
- из твердого сплава;
- из минералокерамики,
- из сверхтвердых синтетических материалов.
По конструкции:
- цельные;
- сборные.

19. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Многолезвийные инструменты – фрезы.
Фрезы сборные оснащают:
- ножами цельными из быстрорежущих сталей или напайными с твердосплавными пластинами;
- неперетачиваемыми пластинами из минералокерамики или твердых сплавов.
Фрезы цельные состоят из:
-
рабочей режущей части: - на цилиндрической поверхности (цилиндрические фрезы);
- на торцевой поверхности (торцевые фрезы);
- на торцевой и цилиндрической (двухсторонние фрезы);
- на двух торцевых и заключенной между ними цилиндрической части (трехсторонние фрезы).
-
корпуса : - в виде хвостовика у концевого инструмента;
- в виде втулочного или дискового тела у насадного инструмента.
Фрезы сборные состоят из:
- корпуса;
- режущих элементов: - перетачиваемые в сборе или вне фрезы ножи (точность взаимного расположения режущих элементов определяется качеством их заточки или установки
- неперетачиваемые пластинки (геометрические параметры фрез постоянны и определяются конструкцией фрезы, точность взаимного расположения
режущих кромок определяется точностью исполнения базовых поверхностей корпуса и точность исполнения пластин.
- крепежных элементов.
Определение сил резания при фрезеровании аналогично определению сил резания при точении.
При этом каждый зуб рассматривается как отдельный резец, и полученный для него результат умножается на число зубьев одновременно находящихся в зоне резания.

20. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Многолезвийные инструменты – фрезы.

21. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Многолезвийные инструменты – фрезы.

22. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Инструменты для обработки отверстий
• Обработка отверстий включает в себя:
- сверление отверстий сверлами различных типов;
- рассверливание отверстий сверлами, зенкерами;
- растачивание расточными резцами;
- обработка отверстий под различного рода соединения зенкерами, развертками, расточными резцами, шлифовальными
кругами.
Основные виды сверл:
- спиральные;
- сверла одностороннего резания пушечные;
- ружейные;
- сверла с внутренним отводом стружки;
- сверла с эжекторным отводом стружки.
Сверла с внутренним и эжекторным отводом стружки предназначены для обработки глубоких отверстий с точностью
Н10…Н12 на специальных станках. Головка для эжекторного сверления имеет режущие и направляющие твердосплавные
пластины, припаиваемые к корпусу. СОЖ подается через зазор между внутренней и наружной трубами и радиальными
отверстиями головки. Отвод СОЖ и стружки осуществляется через отверстие во внутренней трубе.
• Сверла с внутренним отводом стружки по конструкции и назначению подобны сверлам с эжекторным отводом стружки, но
имеют только одну наружную трубу. СОЖ подается в зазор между трубой и обработанным отверстием с помощью
специального патрона. Отвод стружки осуществляется по внутреннему каналу сверла и трубы.

23. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ

24. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Инструменты для обработки отверстий

25. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Инструменты для обработки отверстий

26. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Инструменты для обработки отверстий

27. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Зенкеры.
Зенкеры – многозубый инструмент для промежуточной или окончательной обработки предварительно подготовленных
отверстий.
Зенкеры подразделяются:
• По способу крепления на станке:
- концевые (с цилиндрическим или коническим хвостовиком);
- насадные.
По конструкции зенкеры концевые напоминают сверла, но без поперечной кромки. Как правило, они имеют большее число
зубьев, состоят из рабочей части и хвостовика. На рабочей части имеются стружечные канавки, которые могут быть прямыми
или винтовыми.

28. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Зенковки.
• Зенковки – инструмент для образования конических фасонных переходных участков от отверстий к торцам.
Цековки с направляющей цапфой – многолезвийный инструмент для обработки
цилиндрических углублений и подрезки глухих торцов.

29. Общие сведения о процессе резания

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ
• Развертки.
Развертки предназначены для чистовой обработки отверстий 6…10 квалитетов точности , Ra2,5…0,63.
Развертки:
- цилиндрические;
- конические.
Процесс развертывания:
-
уменьшенные припуски на обработку;
-
увеличенное число зубьев, участвующих одновременно в работе;
-
малая толщина и большая ширина стружки;
-
надежное направление развертки по отверстию за счет цилиндрической калибрующей части;
-
ориентация развертки по отверстию при врезании режущей части.
Для обеспечения центрирования развертки по отверстию применяют "плавающие патроны", удлиненные оправки для крепления разверток.

30. Общие сведения о процессе резания

Спасибо за внимание