ПРАВОВЫЕ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО СЕРТИФИКАЦИИ




 

Методические указания к лабораторному занятию по теориям резания

 

(для студентов специальности 5В071200 – Машиностроение)

Алматы 2012

Цель обучения: Закрепление сведений об основных поверхностях и геометрических параметрах резцов различных типов; ознакомление с методами измерения геометрических параметров резцов и приборами, применяемыми для этой цели; приобретение навыков эскизирования резцов.

Методические рекомендации: резцы различных типов — 3 шт.; угломеры — 2 шт.; штангенциркуль; линейка; шаблоны.

При проведении работы требуется каждому из резцов дать характеристику и выполнить их эскизы.

На эскизах показать габаритные размеры резца и условными буквами обозначить все его углы. Измерить углы при помощи угломеров или шаблонов. Численную величину углов занести в соответствующую таблицу протокола. Габаритные размеры резцов измерять с помощью штангенциркуля и линейки с точностью ± 1 мм.

Углы резцов измерять при помощи угломеров: транспортирного, настольного МИЗ, настольного ЛМТ, маятникового, угломеров УН, УМ и др., а также с помощью шаблонов.

Рекомендуемая литература:

 

1 Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. Учебник для машиностроит. и приборостроит. спец. вузов. –М.: Высш.школа, 1985.

2 Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. -М: Машиностроение, 1975.

3 Технология обработки конструкционных материалов. [Учебник для машиностроительных специальностей вузов. / П.Г.Петруха, А.И.Марков, П.Д. Беспахотный и др. ]; Под ред. П.Г.Петрухи. –М.: Высшая школа., 1991.

4 Коженкова Т.И., Фельдштейн Е.Э. Лабораторные работы по резанию металлов: [Учебное пособие по специальности 2501 «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструметы»]. -Минск: Высшая школа, 1985.

 

 

Лабораторная работа 1

Геометрия рабочей части резцов

Цель работы. Закрепление сведений об основных поверхностях и геометрических параметрах резцов различных типов; ознакомление с методами измерения геометрических параметров резцов и приборами, применяемыми для этой цели; приобретение навыков эскизирования резцов.

Вопросы для самоконтроля. 1. Типы резцов. 2. Части и элементы резца. 3. Разделение резцов по направлению подачи, по форме и расположению рабочей части относительно стержня. 4. Какие поверхности различают на заготовке при снятии с нее стружки? 5. Дать определение элементов режима резания. 6. Дать определение элементов срезаемого слоя. 7. Какие координатные плоскости устанавливаются для определения углов резца? Дать определение этих плоскостей. 8. В каких плоскостях измеряются углы резца? Дать определение этих плоскостей. 9.Дать определение углов резца: α, β, γ, δ, φ, ε, φ1, λ. Какие соотношения между углами α, β и γ; φ, φ1 и ε? 10. Как влияет на величину углов резца его положение относительно оси вращения обрабатываемой детали? 11. Каково влияние подачи и диаметра заготовки на величину углов резца в процессе резания.

 

К р а т к и е т е о р е т и ч е с к и е с в е д е н и я

 

Основные типы резцов. Применяемые в машиностроении резцы можно классифицировать по следующим признакам:

по виду станков (Рисунок 1): токарные, строгальные, долбежные, автоматно-револьверные, расточные для горизонтально-расточных станков, специальные;

по виду обработки (Рисунок 2): проходные, подрезные, отрезные, прорезные, расточные, галтельные, резьбовые, фасонные;

по характеру обработки: обдирочные (черновые), чистовые, для тонкого точения;

по сечению крепежной части: прямоугольные, квадратные, круглые;

по конструкции рабочей части: прямые, отогнутые, изогнутые, с оттянутой головкой (Рисунок 3);

по направлению подачи: правые и левые (Рисунок 4);

по способу изготовления: с рабочей частью, выполненной как одно целое с крепежной; с рабочей частью, приваренной встык; с наплавленной, напайной, клееной пластинкой; с механическим креплением пластинок или вставок;

а - токарные; б - строгальные; в – долбежные Рисунок 1. Классификация резцов по виду станков

а - проходной; б - подрезной; в - отрезной, прорезной; г - расточной;

д - галтельный; е - резьбовой; ж - фасонный

Рисунок 2. Классификация резцов по виду обработки


 

а - прямые; б - отогнутые; в - изогнутые; г — с оттянутой головкой

Рисунок 3. Классификация резцов по конструкции рабочей части

3

1 - главные режущие кромки; 2 — левый

резец; 3 - правый резец.

Рисунок 4. Определение резцов по

направлению подачи

 

по роду инструментального материала: из сверхтвердых материалов, с пластинками из твердого сплава, минералокерамическими пластинками, из быстрорежущей, легированной, углеродистой стали.

Элементы режима резания и срезаемого слоя. При обработке резанием заготовка и инструмент совершают определенные движения. Они разделяются на основные (для процесса резания) и вспомогательные (для подготовки к процессу резания и завершения операции).

Основные движения: главное движение и движение подачи.

При обработке на токарных станках главное движение - вращение заготовки, движение подачи - поступательное движение резца. Главное движение позволяет осуществлять процесс резания (превращать срезаемый слой в стружку); движение подачи дает возможность вести обработку по всей обрабатываемой поверхности.

На обрабатываемой заготовке при снятии стружки различают следующие поверхности: обрабатываемую, которая частично или полностью удаляется при обработке; обработанную, образованную на заготовке в результате обработки; поверхность резания, образуемую режущей кромкой в результирующем движении резания. Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Скорость главного движения (скорость резания) V - скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в процессе главного движения.

При точении, когда заготовка вращается с частотой вращения n (об/мин), скорость резания (м/мин) в разных точках режущей кромки будет разная. В расчетах принимается максимальное ее значение

V= πDn/1000, м / мин

где D— наибольший диаметр поверхности резания, мм.

При продольном точении скорость резания постоянна, а при подрезке торца или отрезании при постоянном числе оборотов — переменная, наибольшее ее значение — у периферии.

Подача S — величина перемещения режущей кромки относительно обработанной поверхности в единицу времени в направлении движения подачи. Различают подачу за один оборот заготовки Sо (мм/об) и минутную SМ = So*n (мм/мин). При токарной обработке подача может быть поперечная и продольная.

Глубина резания t — величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. Глубина резания всегда перпендикулярна направлению подачи (Рисунок 5).

При продольном обтачивании

где D - диаметр заготовки; d. - диаметр обработанной поверхности.

При отрезке заготовки глубина резания t равна ширине отрезного резца b.

Глубина резания и подача характеризуют процесс резания с технологической стороны: с точки зрения положения и движения инструмента, обеспечивающих процесс резания. Но при одной и той же подаче и глубине в зависимости от формы режущей кромки и ее расположения (углов в плане) меняются ширина и толщина поперечного сечения срезаемого слоя, от которых зависят процесс пластической и упругой деформации, сопротивление металла деформированию, количество выделившегося тепла и условия теплоотвода.

Ширина среза b(мм) - длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной поверхностью резания (см. Рисунок 5).

Толщина среза a(мм) - длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя.



Рисунок 5. Элементы сечения Рисунок 6. Рабочие поверхности и

срезаемого слоя режущие кромки резца

Толщина и ширина среза представляет собой не толщину и ширину стружки, а размеры до ее образования. Размеры стружки отличаются от размеров срезаемого слоя из-за явления усадки, происходящего вследствие деформации металла при резании. Между глубиной резания и шириной среза, подачей и толщиной среза существуют зависимости

a=S·ּSinφ; b=t/Sinφ

Произведение глубины резания на подачу или ширины среза на толщину дает номинальную или расчетную площадь среза (мм), которая при свободном резании* (при свободном резании в работе участвует одна режущая кромка, при несвободном две или более) равна

f=tS=ab

В случае несвободного резания действительная площадь среза отличается от номинальной на величину гребешков, остающихся на обработанной поверхности из-за наличия на резце углов в плане и закругления при вершине резца.

Объем срезаемого слоя (см3/мин), равный объему стружки, снятой за 1 мин. работы, равен

W=VtS

Части и элементы резца. Резец состоит из рабочей части и крепежной части — стержня прямоугольного, квадратного или круглого сечения, служащего для закрепления резца в резцедержателе станка. Рабочая часть имеет форму клина. С ее помощью со срезаемого с заготовки слоя (припуска) отделяют слой определенной толщины, превращая его при этом в стружку.

На рабочей части резца затачивают переднюю поверхность 1, контактирующую в процессе резания со срезаемым слоем и стружкой; главную заднюю поверхность 5, контактирующую с поверхностью резания;


 
 

вспомогательную заднюю поверхность 3, обращенную к обработанной поверхности (Рисунок 6).

 
 

Рисунок 7. Работа главной и вспомогательной режущих кромок

У резцов передняя и задняя поверхности чаще всего делаются плоскими.

Пересечение поверхностей рабочей части резца образует режущие кромки. Пересечение передней и главной задней поверхностей образует главную режущую кромку 6, пересечение передней и вспомогательной задней поверхностей — вспомогательную режущую кромку 2. Вспомогательных кромок может быть две. Главная режущая кромка формирует большую сторону сечения срезаемого слоя, а вспомогательная — меньшую сторону (Рисунок 7).

 
 

Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок называется вершиной резца 4 (см. Рисунок 6). Сопряжение бывает по дуге окружности радиуса г (величина г=0,5... 2 мм) или по переходной кромке под углом φ0 (φо=φ/ 2 ) (Рисунок 8).

 

       
   
 

Рисунок 8. Форма сопряжений главной и Рисунок 9. Координатные вспомогательной режущих кромок резца плоскости

Геометрические параметры резца. Форма режущей части резца определяется конфигурацией и расположением в пространстве его поверхностей и кромок, т.е. с помощью углов, называемых геометрическими параметрами или просто геометрией резца.

Для определения геометрии резца принимают следующие координатные плоскости: 1 — основная плоскость, 2 — плоскость резания, 3 — рабочая плоскость, 4 — главная секущая плоскость (Рисунок 9).

Основной плоскостью (статической) называется плоскость, проведенная перпендикулярно направлению скорости главного движения. У токарных резцов эта плоскость совпадает с нижней опорной поверхностью резца.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости. При установке токарного резца по линии центров станка и отсутствии подачи плоскость резания расположена вертикально.

Рабочая плоскость — плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения и движения подачи.

I

а - строгание; б - точение

Рисунок 10. Геометрические параметры резцов

Так как углы резца двугранные, то для определения их величины пользуются секущими плоскостями. Секущие плоскости должны быть перпендикулярны ребру угла, которым является режущая кромка. Главной секущей плоскостью 4 называется координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости 1 и плоскости резания 2. В связи с тем, что плоскость резания касательна к главной режущей кромке в рассматриваемой точке, главная секущая плоскость всегда нормальна (перпендикулярна) к ней. Вспомогательной секущей плоскостью называется плоскость, перпендикулярная к вспомогательной режущей кромке в рассматриваемой точке.

Углы, измеряемые в главной секущей плоскости, называются главными (они определяют режущий клин, отделяющий от припуска слой металла, превращаемый в стружку), во вспомогательной плоскости - вспомогательными.

В главной секущей плоскости измеряют главный задний угол, передний угол, угол заострения и угол резания (Рисунок 10).

Главным задним углом α называется угол между главной задней поверхностью резца (или касательной к ней) и плоскостью резания.

Углом заострения β называется угол между главной задней и передней поверхностями резца (или касательными к ним).

 

Рисунок 11. Углы резца в плане

 


Главным передним углом γ называется угол между передней поверхностью резца (или касательной к ней) и основной плоскостью в рассматриваемой точке главной режущей кромки. Он имеет положительное значение, если передняя поверхность направлена вниз от режущей кромки; имеет отрицательное значение, если передняя поверхность направлена вверх от нее; равен нулю, если передняя поверхность параллельна основной плоскости.

Углом резания δ называется угол между плоскостью резания и передней поверхностью резца (или касательной к ней).

Между этими углами существует соотношение:

α+β +γ=90°; δ+γ=90°.

Во вспомогательной секущей плоскости измеряется вспомогательный задний угол α1. Это угол между касательной к вспомогательной задней поверхности резца и плоскостью, проведенной через точки вспомогательной режущей кромки перпендикулярно основной плоскости.

В основной плоскости измеряются углы в плане (Рисунок 10 и 11).

Главным углом в плане φ называется угол между плоскостью резания и рабочей плоскостью. Для резца он определяется проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Вспомогательным углом в плане φ1 называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Углом в плане при вершине е называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Между этими углами существует соотношение

φ+ε+φ1=180º

В плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости, измеряется угол наклона главной режущей кромки. От этого угла зависит прочность вершины резца и направление схода стружки (Рисунок 12).

Рисунок 12. Угол наклона главной режущей кромки резца

Углом наклона главной режущей кромки λназывается угол между режущей кромкой и основной плоскостью.

Если вершина резца — наинизшая точка, то угол λ — положительный, если наивысшая — отрицательный. Если режущая кромка параллельна основной плоскости, угол λ равен нулю.

При измерении углов α и γ угломерами плоскость резания считается вертикальной. Это может быть только при отсутствии подачи, при установке вершины резца на уровне линии центров заготовки и при значении угла наклона режущей кромки λ=0° (когда все точки режущей кромки лежат на линии центров). При вращении заготовки точки режущей кромки описывали бы траекторию в виде окружности, и поверхность резания представляла бы собой усеченный конус. Если резец получает подачу, то поверхность резания — это винтовая поверхность с шагом, равным подаче, и касательная к ней плоскость резания будет расположена под углом наклона винтовой поверхности. Кинематический угол при этом становится меньше статического.

На рисунке 13 упрощенно представлена работа при продольном точении с углом φ=90° и λ.=0°. Режущая кромка резца установлена на уровне оси заготовки: В—В - положение плоскости резания при вращении заготовки и отсутствии подачи (точки режущей кромки описывают окружности, и касательная к ним занимает вертикальное положение); А—А - положение плоскости резания, касательной к винтовой поверхности резания, при работе с включенной подачей; αк — кинематический задний угол;η угол рабочей плоскости между направлениями скоростей результирующего движения резания и главного движения.

 

       
   
 

а - продольное точение; б - поперечное точение

Рисунок 13. Изменение углов резца в процессе работы

 

Поверхность резания в действительности будет ближе к задней поверхности резца. В результате изменения положения плоскости резания задний угол уменьшится и будет иметь величину α к =α—η|, где η -это угол наклона винтовой траектории точки режущей кромки; αк- кинематический задний угол (угловой зазор между поверхностью резания и задней поверхностью резца); α - статический задний угол при отсутствии подачи, когда плоскость резания занимает вертикальное положение.

Рисунок 14. Развертка траектории точки режущей кромки резца

Если развернуть на плоскость окружность вращения и винтовую траекторию точки режущей кромки, то мы получим треугольник, в котором катетами будут подача и окружность вращения, а гипотенузой — винтовая траектория. Отсюда определится угол η (Рисунок14):

η= arctg(S/πD).

С увеличением подачи увеличивается наклон винтовой траектории точки режущей кромки (эти траектории образуют поверхность резания), а кинематический задний угол уменьшается. Разные точки режущей кромки находятся на различных диаметрах заготовки, а, следовательно, наклон их винтовых траекторий будет различным. Чем меньше диаметр заготовки, тем значительнее уменьшается задний угол в процессе работы, так как наклон винтовой траектории больше.

Если резец имеет угол в плане φ=90°, то направление подачи и секущей плоскости, в которой измеряется угол а, совпадает. Если угол φ≠90°, то угол между положениями плоскости резания, измеренный в главной секущей плоскости, т)ф можно определить по формуле

tg h φ = tg η sin φ

Кинематический же задний угол в главной секущей плоскости будет равен:

αk=α-ηφ

При поперечном точении, при отрезании детали точки режущей кромки описывают архимедову спираль, следовательно, касательная к поверхности резания и плоскость резания также будут отклоняться от касательной к окружности вращения, и кинематический задний угол резца будет меньше.

Чем больше подача и меньше диаметр, на котором расположена точка режущей кромки, тем больше угол между положениями плоскости резания. Следовательно, кинематический задний угол при поперечном точении будет равен:

αк= α-η,

 

где tg hφ=tg ηSinφ

При обычно употребляемых при точении подачах угол η незначителен, и изменением заднего угла в процессе работы можно пренебречь. В процессе работы с большими подачами, при затыловочных работах, нарезании резьбы, обработке ходовых винтов необходимо учитывать изменение заднего угла резца и увеличивать величину его заточки на угол ηφ

Передний угол резца у в этом случае увеличивается на величину ηφ, так как изменяет свое положение основная плоскость (см. определение переднего угла и Рисунок 13). Угол заострения резца β сохраняет свою величину. Таким образом, во время работы резец в главной секущей плоскости будет иметь кинематический передний угол, равный

γк=γ+ηφ

Для обеспечения в процессе работы оптимальной величины заднего угла, его затачивают большим на величину уменьшения. Это уменьшает угол заострения β, что ухудшает отвод тепла и уменьшает прочность резца. Чтобы сохранить оптимальные условия работы инструмента, можно заточить передний угол уменьшенным на такую же величину.

а, б, в - при наружном точении; г, д, е - при растачивании Рисунок 15. Геометрические параметры резца в зависимости от положения его вершины относительно оси центров

Бывают случаи, когда необходимо установить режущую кромку ниже или выше оси заготовки. Наличие положительного или отрицательного угла наклона режущей кромки также приводит к тому, что точки режущей кромки располагаются ниже или выше оси заготовки. При этом будет меняться положение касательной к поверхности резания (из-за выпуклости или вогнутости поверхности резания). Величины переднего и заднего углов будут равны (Рисунок 15):

γy=γ±τφ; αy=α±τφ

Если угол φ=0°, то τ=arcsin h/R. Если угол φ≠0 °, то tg τφ=tg τ cos φ.

Таким образом, во время работы резец в главный секущей плоскости будеть иметь кинематические углы:

αк=α-ηφ±τφ; γк=γ+ηφ±τφ

Таким образом, во время работы резец в главной секущей плоскости будет иметь кинематические углы:

 

αk=α-ηφ±τφ; γk=γ+ηφ±τφ

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: