Классификация способов резания и их особенности.

Главные движения и движение подачи, необходимые для осуществления процесса резания, могут быть вращательными, поступательными или комбинацией этих движений и могут сообщаться как заготовке, так и инструменту. Ниже приведены схемы основных способов обработки: точения, сверления, фрезерования, строгания, шлифования, хонингования и рассмотрена их сущность рис. 13.1.

Все виды механической обработки металлов и материалов резанием подразделяются на лезвийную и абразивную обработку. К лезвийной обработке относятся все виды обработки резанием, которые осуществляются лезвийным инструментом. Абразивная обработка производится абразивными инструментами.

Точением обрабатываются вращающиеся заготовки, совершающие главное движение. Режущим инструментом является резец, совершающий непрерывное движение подачи, рис. 13.1 а. Характерным признаком точения является непрерывность резания.

С помощью точения выполняют операции: обтачивание – обработку наружных поверхностей; растачивание – обработку внутренних поверхностей; подрезание – обработку торцевых поверхностей; резку – разрезание заготовки на части; резьбонарезание – нарезание резьбы.

Под сверлением понимают процесс образования глухих и сквозных отверстий в сплошном материале с помощью сверла. Главным движением является вращательное движение, а движением подачи – поступательное, рис. 13.1 б. Эти движения могут сообщаться как заготовке, так и инструменту в разных комбинациях.

В качестве инструмента при сверлении используется сверло, имеющее две главные режущие кромки.

Для сверления используются сверлильные и токарные станки.

На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна.

При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло.

Сверлом можно также рассверливать (расширять) имеющиеся отверстия, полученные при ковке, штамповке или сверлении. При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.

Процесс резания при сверлении протекает в более сложных условиях, чем при точении, так как затруднен отвод стружки и подвод СОЖ к режущим лезвиям инструмента

Более точные отверстия после сверления обрабатываются зенкерами и развертками. В этом случае точность отверстий обеспечивается лучшим центрированием инструмента (благодаря наличию большего числа режущих лезвий), повышенной жесткостью инструмента и более легкими условиями работы каждого лезвия.

Зенкерование – обработка предварительно полученных отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости многолезвийным режущим инструментом – зенкером, который имеет более жесткую рабочую часть, у него отсутствует поперечная режущая кромка, число зубьев три или четыре, на каждом из которых имеется главная и вспомогательная режущие кромки. Наличие большего количества режущих кромок обеспечивает более высокую производительность и точность обработки по сравнению со сверлением.

Развертывание – окончательная обработка цилиндрического или конического отверстия разверткой в целях получения высокой точности и низкой шероховатости. Развертки – многолезвийный инструмент, срезающий очень тонкие слои с обрабатываемой поверхности. Число зубьев у развертки делается четным (6-12).

Фрезерование – это высокопроизводительный метод обработки плоскостей, криволинейных поверхностей и различных каналов, уступов, выступов многолезвийными инструментами – фрезами, которые совершают главное вращательное движение, рис. 13.1 в. Движение подачи чаще всего сообщается заготовке. Каждый режущий зуб при вращении фрезы врезается в заготовку и осуществляет резание только в пределах определенного угла поворота фрезы, а затем вращается в холостую до следующего врезания. Таким образом, особенностью процесса фрезерования является периодичность и прерывистость процесса резания каждым зубом фрезы, причем процесс врезания зуба сопровождается ударами.

Среди других лезвийных инструментов фрезы выделяются наибольшим разнообразием. Их различают по технологическому назначению, расположению формы зубьев, способу закрепления на станке и т.д.

Обработка строганием характеризуется прямолинейным возвратно-поступательным главным движением и прерывистым движением подачи. Главное возвратно-поступательное движение состоит из двойных ходов. Во время прямого хода с заготовки срезается стружка (рабочий ход), а во время обратного (холостого хода) происходит возвращение исполнительных органов (стола или резца) в исходное положение и стружка не снимается.

В зависимости от конструктивного исполнения различают поперечно- и продольно-строгальные станки. На поперечно-строгальном станке, рис. 13.1 г, главное возвратно-поступательное движение совершает режущий инструмент, а заготовка – периодическое движение подачи поперек направления главного движения. Поперечно-строгальные станки применяются для обработки малых и средних заготовок.

Схема обработки на продольно-строгальном станке, рис.13.1 д, характеризуется главным возвратно-поступательным перемещением заготовки и периодическим движением подачи режущего инструмента в горизонтальном, вертикальном и наклонном направлениях.

Разновидностью строгания является долбление, которое характеризуется главным возвратно-поступательным движением режущего инструмента в вертикальном направлении, периодическим перемещением заготовки в горизонтальной плоскости и при необходимости вращением вокруг вертикальной оси.

Особенностью строгания является прерывистость процесса резания.

Строгальные резцы отличаются от токарных изогнутостью стержней, долбежные – большим поперечным сечением.

Протягиванием обрабатывают внутренние и наружные поверхности при помощи многолезвийного инструмента – протяжки. Протяжка сконструирована так, что каждый последующий зуб выступает над предыдущим. Заканчивается протяжка калибрирующими зубьями. Для обработки отверстий используются прошивки, имеющие меньшую длину, по сравнению с протяжкой, и работающие на сжатие. Протягивание, строгание и долбление имеют прямолинейное главное рабочее движение и практически почти полностью идентичны.

Под шлифованием понимают процесс обработки заготовок резанием при помощи шлифовального круга т.е. инструмента, имеющего форму тела вращения и состоящего из абразивных зерен и связующего материала, рис. 13.1 е, 13.1 ж. При шлифовании главным движением является вращение режущего инструмента с очень большой скоростью.

Шлифование применяется как для черновой, так и для чистовой и отделочной обработки.

Абразивные зерна расположены беспорядочно. При вращении круга наиболее выступающие из связки зерна, контактируют с заготовкой, снимают с ее поверхности тонкие стружки. Абразивные зерна при этом работают как зуб фрезы. Большинство из них, сгорая, образуют пучок искр. В качестве абразивных материалов используются алмаз, корунд, наждак, электрокорунд, карбид бора, синтетические алмазы и др. В качестве связки используют керамические, силикатные связки, вулканит (содержит 70% каучука и 30% серы), бакелит и др.

Абразивный инструмент должен обладать определенной твердостью, т. е. способностью связки удерживать абразивные зерна.

В круге повышенной твердости при обработке продолжают удерживаться затупившиеся зерна. Это приводит к росту температуры в зоне резания и прижегу обрабатываемой поверхности. Такой круг требует частой правки для восстановления режущей способности. Слишком мягкий круг будет сильно изнашиваться, при этом будут выкрашиваться зерна, не потерявшие своей остроты.

Обычно для шлифования твердых материалов рекомендуется применять мягкие круги, для мягких материалов – твердые.

Однако для мягких цветных материалов и их сплавов от этого правила приходится отступать и применять мягкие круги во избежание «замасливания» и обеспечения самозатачивания.

При изготовлении высокоскоростных и высокоточных изделий широко применяются такие отделочные методы обработки как: полирование, хонингование, притирку, суперфиниширование.

Полирование уменьшает высоту микронеровностей, а полученная поверхность становится зеркальной. Обработка производиться абразивными пастами, наносимыми на быстро вращающиеся эластичные круги. Обрабатываемая деталь подносится к носителю абразивного вещества и перемещается относительно него так, чтобы обработке подвергались заданные участки поверхности. Полирование может производиться автоматически и вручную.

При полировании не исправляются дефекты формы, полученные во время предыдущей обработки.

Притиркой (доводкой) обрабатываются плоские, осесимметричные и фасонные поверхности. Этот метод позволяет достигнуть наивысшей степени точности и наименьшей шероховатости поверхности. Процесс осуществляется с помощью очень точно изготовленных притиров соответствующей формы, на которые наносятся притирочные пасты. Материал притира выбирается мягче материала обрабатываемой детали и абразивные зерна вдавливаются в поверхность притира, образую как бы очень точный абразивный инструмент. В процессе притирки притир и обрабатываемая деталь совершают движения относительно друг друга.

Хонингование применяют для получения отверстий высокой точности, малой шероховатости и высокой степени цилиндричности, а также для создания на стенках специфического микропрофиля, способствующего лучшему удержанию смазки. Обработка происходит мелкозернистыми абразивными брусками, закрепленными в хонинговальной головке, конструкция которой позволяет раздвигать их для увеличения диаметра отверстия. В процессе обработки головка совершает вращательное движение и возвратно-поступательное перемещение вдоль оси отверстия. Число брусков в головке кратно трем, что обеспечивает высокую цилиндричность отверстий. Однако при хонинговании не удается исправить положение оси отверстия. Для обеспечения качества обработки процесс ведется при обильной подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

Суперфиниширование является окончательным методом тонкой обработки, в процессе которого получается особо гладкая поверхность. При этом значительно снижается высота микронеровностей.

Поверхности обрабатывают абразивными брусками, установленными в специальной головке. Для суперфиниширования характерно колебательное движение головки с очень малой амплитудой наряду с движением с вращательным и поступательным движением заготовки.

Суперфинишированием чаще обрабатывают наружные поверхности.

С помощью этого метода обработки значительно уменьшается величина шероховатости поверхности, но практически не устраняются погрешности формы, получаемые в процессе предыдущей обработки.

Рассмотренные выше однотипные схемы определяют метод обработки, а следовательно и выбор станка. По общности технологической схемы обработки, применяемому типу режущих инструментов и геометрической особенности все металлорежущие станки разделены на 10 групп, а каждая группа на 9 подгрупп по общности конструктивного выполнения станков. Кроме этого, в каждой подгруппе имеется несколько типоразмеров станков. Из всех групп станков наиболее известными являются: токарные, сверлильные, расточные, фрезерные, строгальные, протяжные, шлифовальные, зубообрабатывающие и др.

Кроме этого по назначению станки делятся на:

1. универсальные, предназначены для выполнения самых различных работ (токарно-винторезные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные);

2. станки широкого назначения – для выполнения определенных видов работ на заготовках (отрезные, центровочные);

3. Специализированные, предназначены для обработки деталей сходных по конфигурации, но имеющих различные размеры (ступенчатые валики, кольца, подшипники качения и др.);

4. Специальные, для обработки деталей одного типоразмера.

По степени автоматизации станки подразделяются на станки: с ручным управлением, полуавтомвты, автоматы и станки с числовым программным управлением.

Обычно типы станков характеризуют их назначение, универсальность, степень автоматизации, компоновку. В соответствии с существующей единой системой каждому серийно выпускаемому станку присваивается условное обозначение, в котором первая цифра определяет группу станка, а вторая – тип станка. Следующие две или одна цифра определяет главный параметр станка (диаметр сверления, максимальное расстояние от станка до центра патрона и т.д.) Буквы вводятся в обозначение модернизированных и модифицированных станков. Например станок 2Н150А: 2 группа – сверлильный; Н - модернизирован; 1 –тип (1- вертикальный); 50 – максимальный диаметр сверления 50 мм; А – модифицирован.