Поперечное сечение среза, технологический режим и режим резания

Для оценки силовых и тепловых явлений при резании используется понятие поперечного сечения срезаемого слоя (сечение среза), представленное физическими элементами - толщиной среза a и шириной среза в. Сечение среза рассматривают при мысленном разнесении профиля режущих кромок инструмента в плане на расстояние, соответствующее перемещению лезвия в направлении движения подачи за 1 цикл резания (например, за один оборот заготовки). Чем больше площадь сечения среза, тем больше энергии необходимо затратить на процесс резания. На рис. 4 рассмотрен случай свободного резания (а - свободное прямоугольное резание, б - свободное косоугольное резание), когда в процессе резания принимает участие одна режущая кромка [3, c.22-28].

 

 

 

а и b являются параметрами режима резания. Однако управление ими производится за счет технологического режима (подача S и глубина резания t), параметры которого легко устанавливаются органами управления станка и не зависят от конфигурации заготовки и конструкции инструмента. Взаимосвязь между физическими и технологическими параметрами устанавливается через угол в плане j инструмента (рис. 4):

а = S sin j; b = t / sin j

Площадь поперечного сечения срезаемого слоя: а b = S t.

Наиболее часто на практике приходится сталкиваться с несвободным резанием (рис. 5), когда обработанная поверхность формируется несколькими режущими кромками.

 

 

 

Для несвободного резания произведение a b = S t дает площадь номинального сечения среза ABCD. Термин “номинальное” означает, что в качестве обработанной поверхности рассматривается номинальная поверхность без учета микронеровностей профиля. В действительности поперечное сечение среза, удаляемое резцом, соответствует фигуре ABED. При этом часть номинального сечения BCE не удаляется резцом с поверхности, а формирует ее микропрофиль. Фигура ABED - действительное сечение среза, фигура BСE - остаточное сечение среза.

Анализ показывает, что при отношении t / S > 5 и при углах в плане j < 60⁰ за действительную площадь среза в силовых, тепловых и подобных им расчетах может быть принята номинальная площадь среза: F_ABED » F_ABCD при t / S > 5 и j < 60⁰.

Наряду с площадью срезаемого слоя для энергетической оценки процесса резания рассматривается параметр скорость резания V. Таким образом a, b, V составляют физические параметры режима резания. Скорость резания V зависит от диаметра вращающейся заготовки (или вращающегося инструмента), поэтому в качестве технологического параметра для оценки V используется частота вращения шпинделя n, задаваемая станку в процессе резания

 

где d (мм) - диаметр вращающейся заготовки или вращающегося инструмента.

Итак, для оценки физических явлений в процессе резания используются параметры режима резания толщина среза a (мм), ширина среза b (мм), скорость резания V (м/мин или м/с). Для управления ими используются параметры технологического режима, задаваемые в металлорежущей системе и проставляемые в технологических картах обработки: частота вращения шпинделя n (об/мин), глубина резания t (мм), подача S. Причем подача в зависимости от типа металлорежущей системы может задаваться одним из трех параметров: S₀ (мм/об) - подача на один оборот вращающейся заготовки или вращающегося инструмента (подача на оборот);

S_Z = S₀ / Z (мм/зуб) - подача на один зуб вращающегося инструмента (подача на зуб), где Z - число зубьев инструмента; S_М = S₀ n = S_Z Z n (мм/мин) -величина подачи за одну минуту (минутная подача).

 

1.3 В иды обработки резанием

Обработка резанием подразделяется на лезвийную (с определенной геометрией резания) и абразивную (с неопределенной геометрией). Абразивная обработка используется в качестве завершающих операций технологического процесса, лезвийная применяется на всех его стадиях. Виды лезвийной обработки многообразны, отличаются широким разнообразием применяемого металлорежущего инструмента. Инструмент представляет собой технический объект, состоящий из рабочей части, отвечающей за выполнение процесса резания, и присоединительной части, обеспечивающей базирование и закрепление инструмента на станке.

Точение

Используется для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных поверхностей, а также для обработки торцев. В состав металлорежущей системы входят токарный станок, резец в качестве инструмента. В процессе работы вращается заготовка (D_Г), закрепленная в приспособлении (трехкулачковый патрон или центра), вдоль или поперек оси вращения перемещается резец (D_S), закрепленный в резцедержателе.

Технологические возможности - обработка до 7-го квалитета точности, достигаемая шероховатость R_а ³ 0.8 мкм.

Токарный резец - однолезвийный режущий инструмент для обработки с вращательным главным движенеием резания и возможностью движения подачи в любом напарвлении (ГОСТ 25751-83). Резец (рис.6) состоит из рабочей части, выполняющей функции формообразования и срезания припуска, и державки, обеспечивающей базирование и закрепление резца в резцедержателе [3, c.7-9].

 

 

Рабочая часть несет на себе лезвие инструмента, в большинстве случаев состоящее из передней А_g и двух задних поверхностей А_a и А_a1. На пересечении А_g и А_a располагается главная режущая кромка К, формирующая большую сторону сечения среза. Пересечением А_g и А_a1 является вспомогательная кромка К₁. Формообразующей точкой данного инструмента является вершина В, образованная пересечением К и К₁.

На рис. 7 приведены схемы обработки резцами: а) наружное продольное точение проходным резцом; б) наружное продольное точени проходным упорным резцом; в) обработка фаски фасочным резцом; г) подрезка торца подрезным отогнутым резцом; д) подрезка торца подрезным упорным резцом; е) отрезка заготовки отрезным резцом; ж) нарезание наружной резьбы резбовым резцом; з) обработка фасонной поверхности фасонным резцом; и) растачивание отверстия расточным проходным резцом; к) подрезка торца в отверстии расточным подрезным резцом [3, c.12-13].

 

 

 

 

На рис. 8-10 приведены примеры технологических эскизов обработки с указанием параметров режима резания и технологического режима.