Методическая разработка опорных конспектов по дисциплине "Процессы формообразования и инструменты"

Содержание

1. Лезвие, передняя поверхность лезвия, главная и вспомогательные задние поверхности 3

2. Понятие об экономической стойкости. Нормативы износа и стойкости резцов 6

3. Виды торцевого фрезерования: встречное, попутное, симметричное. Геометрия торцевых фрез 7

4. Сущность метода копирования 11

1. Лезвие, передняя поверхность лезвия, главная и вспомогательные задние поверхности

На режущей части лезвийного инструмента рассматривают следующие поверхности и кромки.

Передняя поверхность A_ - поверхность лезвия инструмента, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой.

Задняя поверхность A_ - поверхность инструмента, контактирующая в процессе резания с поверхностями заготовки.

а) б)

в) г)

д) е)

Рисунок 1- Элементы срезаемого слоя для различных видов лезвийной обработки:

а) обтачивание; б) отрезание; в) сверление; г) зенкерование; д) периферийное (цилиндрическое фрезерование; е) торцевое фрезерование

1 – обрабатываемая поверхность; 2 – обработанная поверхность

Режущая кромка K - кромка лезвия инструмента, образуемая пересечением передней и задней поверхностей лезвия.

Главная режущая кромка К (режущая кромка) - часть режущей кромки, формирующая большую сторону сечения срезаемого слоя (см. рис. 1).

Вспомогательная режущая кромка K' - часть режущей кромки, формирующая меньшую сторону сечения срезаемого слоя (см. рис. 1).

Главная задняя поверхность A_ (задняя поверхность) - задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к главной режущей кромке.

Примечание. Главная задняя поверхность A_ контактирует в процессе резания с поверхностью резания R_r

Рисунок 2 – Поверхности и кромки на рабочей части лезвийных инструментов:

1 – передние поверхности; 2 – главные задние поверхности; 3 – вспомогательные задние поверхности; 4 – главные режущие кромки; 5 – вспомогательные режущие кромки; 6 – вершины; 7 – поперечная кромка (перемычка)

Вспомогательная задняя поверхность  - задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к вспомогательной режущей кромке.

Примечание. Вспомогательная задняя поверхность  контактирует в процессе резания с обработанной поверхностью

Рисунок 3 - Высота микронеровностей R_z на обработанной поверхности при r_в  S

Вершина лезвия (вершина) - участок режущей кромки в месте пересечения двух задних поверхностей. У проходного токарного резца вершиной является участок лезвия в месте пересечения главной и вспомогательной режущих кромок; у резьбового резца - участок лезвия, формирующий внутреннюю поверхность резьбы; у сверла - точка пересечения главной и вспомогательной режущих кромок. Вершиной лезвия резца может быть точка (рис. 19а и в) или линия – кривая (рис.19б) или прямая при _в=0 (рис. 19г).

а) б) в) г)

Рисунок 4 - Вершины лезвий режущих инструментов

Примечание. Такой резец (рис. 4г) в технической литературе известен под названием „резец Колесова”

Радиус вершины r_в - радиус кривизны вершины лезвия (рис.4б).

Примечание. В тех случаях, когда r_в  S радиус вершины лезвия определяет высоту остаточного сечения среза (высоту микронеровностей R_z на обработанной поверхности) - R_z = S²/8r_в (рис.4)

Радиус округления режущей кромки  - радиус кривизны режущей кромки в сечении ее нормальной секущей плоскостью (см. рис. 4).

1. Понятие об экономической стойкости. Нормативы износа и стойкости резцов

В процессе снятия стружки вся механическая работа резания полностью переходит в эквивалентное ей количество тепла. Работа резания А зависит от силы резания Р_z, скорости резания V и определяется по формуле, кГм/мин,

.

Количество тепла Q, выделяющееся при резании в единицу времени (в 1 мин), определяется с учетом теплового эквивалента работы, рав­ного 427 кГм/ккал, тогда, ккал/мин,

.

Образующееся тепло распределяется между обрабатываемой деталью, стружкой и резцом; незначительная часть тепла излучается в окружающую среду. В непосредственной зависимости от количества выделяющегося при резании тепла и его распределения между обрабатываемой деталью, стружкой и резцом, а следовательно, от температуры резания находятся стойкость и износ резцов.

Под стойкостью резца подразумевается время его непрерывной работы при заданном режиме резания до момента затупления. Главным фактором, влияющим на стойкость резца, является скорость резания. Между скоростью резания V и стойкостью Т (периодом стойкости) режущего инструмента существует зависимость, заключающаяся в том, что с повышением скорости резания стойкость инструмента снижается. Эта зависимость выражается формулой

,

где А – постоянная, зависящая от свойств обрабатываемого материала, режима резания, материала режущей части резца, геометрии резца (определяется по таблицам); Т – время работы резца до затупления (стойкость резца), мин; т – показатель степени, зависящий от свойств обрабатываемого материала, материала режущей части резца и характера обработки. При обработке стали резцами из быстрорежущей стали m = 0,125; при обработке чугуна т = 0,1; для резцов, оснащенных твердыми сплавами, m = 0,15–0,20.

В процессе резания вследствие трения сбегающей стружки о переднюю поверхность резца и трения задней поверхности резца о деталь резец затупляется и изнашивается. Величина износа резца зависит от свойства материала резца и обрабатываемой детали, скорости и температуры резания, а также от ряда других факторов.

1. Виды торцевого фрезерования: встречное, попутное, симметричное. Геометрия торцевых фрез

 Фрезерование является распространенным видом механической обработки. Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструмен­тами – фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зави­симости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или тор­цовыми, а само выполняемые ими фрезерование – цилиндрическим или торцо­вым. Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту – фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или слож­ным.

Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что ка­ждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не произво­дя резания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличи­тельной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фре­зы срезает стружку переменной толщины.

Фрезерование может производиться двумя способами: против подачи и по подаче (рис.11.5.). Первое фрезерование называется встречным, а второе – попутным. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.

Встречное фрезерование является основным. Попутное фрезерование целе­сообразно вести лишь при обработке заготовок без корки и при обработке мате­риалов, склонных к сильному обработочному упрочнению, так как при фрезеро­вании против подачи зуб фрезы, врезаясь в материал, довольно значительный путь проходит по сильно наклепанному слою. Износ фрез в этом случае проте­кает излишне интенсивно.

Рис.5. Виды фрезерования: а) встречное (против подачи), б) попутное (по подаче), в) торцовой фре­зой, г) концевой фрезой.

При работе торцовыми или концевыми фрезами различают симметричное и несимметричное резание. При симметричном резании ось фрезы совпадает с плоскостью симметрии обрабатываемой поверхности, а при несимметричном – не совпадает.

Основными элементами режима резания при фрезеровании являются глуби­на резания, подача, скорость резания и ширина фрезерования.

Глубиной резания t является толщина слоя металла, срезаемого за один про­ход. При фрезеровании глубина резания соответствует расстоянию между обрабатываемой и обработанной поверхностями и измеряется при цилиндрическом фрезеровании в направлении, перпендику­лярном оси вращения фрезы, при торцовом – в параллельном.

Под шириной фрезерования В следует понимать ширину обрабатываемой поверхности, измеренную в направлении, параллельном оси вращения цилинд­рической или концевой фрезы, а при фрезеровании торцовой фрезой – в направлении перпен­дикулярном оси фрезы.

Фреза является режущим многозубым инструментом, каждый зуб которого представляет собой простейший резец.

Передняя поверхность 6 зуба фрезы 5 образует с вертикальной плоскостью 4 передний угол у; задняя поверхность 7 зуба образует с обработанной поверхностью 8 заготовки задний угол а; передняя поверхность 6 зуба образует с задней поверхностью 7 зуба угол заострения.

Режущая кромка 3, или лезвие, образована пересечением передней и задней поверхностей. Практически режущую кромку зуба фрезы делают не в виде линии, а в виде узкой полоски-лен- точки шириной около одной десятой миллиметра. Эта ленточка 9 обеспечивает правильную заточку фрез.

Наружный диаметр фрезы, размеры и форма впадины зуба для размещения и выхода стружки, высота и профиль зуба, количество зубьев, их шаг также являются элементами фрезы.

Понятие о геометрии фрезы. Выбор правильной величины режущих углов и размеров элементов фрезы является решающим средством для получения наилучших результатов при фрезеровании. Совокупность геометрических размеров режущих углов размеров и форм зубьев фрезы называют геометрией фрезы.

Геометрия цилиндрической фрезы. На рис. 48 показаны элементы цилиндрической фрезы: передняя поверхность задняя поверхность 4 шириной f, ленточка 3 шириной 0,05—0,1 мм, затылочная поверхность (спинка) 5, режущая кромка (лезвие) 2, наклоненная к оси фрезы под углом со.

Задний угол а представляет собой угол между касательной к задней поверхности зуба фрезы и нормалью к осевой плоскости, проходящей через точку лезвия данного зуба. Этот угол измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, т. е. в плоскости торца фрезы. Нормальный задний угол а„ измеряется в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке. С увеличением заднего угла уменьшается трение и, следовательно, износ зуба по задней поверхности, что увеличивает срок работы фрезы без переточки и улучшает чистоту обработанной поверхности. Однако с увеличением заднего угла уменьшается угол заострения р, а это приводит к ослаблению зуба и может вызвать поломку (выкрашивание) его при большой стружке. Обычно задний угол а назначают в пределах от 12 до 30° в зависимости от типа фрезы.

Передний угол у представляет собой угол между касательной к передней поверхности зуба фрезы и осевой плоскостью, проходящей через точку лезвия данного зуба. Этот угол измеряется в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке. Поперечный передний угол измеряется , в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, т. е. в плоскости торца фрезы. Передний угол может иметь как положительное, так и отрицательное значение. При правильно выбранном переднем угле у снятие стружки происходит более плавно и износ зуба по передней поверхности (затупление фрезы) получается меньшим, что позволяет фрезе работать дольше без переточки. Обычно передний угол у назначают в пределах от —10 до +20° в зависимости от типа фрезы, материала режущей части и твердости обрабатываемого материала.

Угол заострения р образован передней и задней поверхностями и зависит от значения переднего и заднего углов. Так как прочность зуба фрезы тем больше, чем больше угол заострения Р, то вполне понятно желание увеличить этот угол. При фрезеровании твердосплавными фрезами сталей повышенной твердости и твердых чугунов во избежание выкрашивания лезвия зуба фрезы применяют отрицательный передний угол Y для увеличения угла заострения р.

Угол наклона со винтовой режущей кромки служит для увеличения плавности работы фрезы и для создания направления сходящей стружки. Обычно угол наклона режущей кромки со назначают в пределах 10—55° в зависимости от типа фрез.

Геометрия торцовой фрезы. На рис. 49, а и б показаны элементы торцовой фрезы. На рабочей части этой фрезы различают две режущие кромки (лезвия): главную режущую кромку на цилиндрической поверхности фрезы и вспомогательную режущую кромку на торцовой поверхности фрезы.

1. Сущность метода копирования

Сущность этого метода заключается в том, что каждая впадина зуба нарезается инструментом, имеющим профиль впадины. В качестве инструмента чаще всего применяется дисковая модульная фреза. Реже применяется пальцевая фреза, резец, протяжка, а для чистовой отделки шлифовальный круг. Отличительной особенностью этого метода является то, что во время обработки впадины заготовка не получает вращательного движения. Поворот заготовки на 1 зуб производится после прорезания впадины и осуществляется с помощью делительной головки.

Для получения точного профиля необходимо было бы для каждого модуля и числа зубьев иметь отдельную фрезу. На практике оказывается возможным (с достаточной для практики точностью) применять набор из 8 фрез для каждого модуля, в зависимости от числа зубьев, при нарезании зубчатых колес с модулем до 9 и набор из 15 фрез для нарезания зубчатых колес модуля свыше 9.