Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Обробка металів різанням

   
 

Обробка металів різанням , технологічні процеси обробки металів шляхом зняття стружки, здійснювані ріжучими інструментами на металорізальних верстатах з метою додання деталям заданих форм, розмірів і якості поверхневих шарів. Основні види О. м. р..: і зубофрезеровання, шліфування , , хонінгування і ін Закономірності О. м. р.. розглядаються як результат взаємодії системи верстат - пристосування - інструмент - деталь (СНІД). Будь-який вид О. м. р.. характеризується режимом різання, що представляє собою сукупність наступних основних елементів: швидкість різання , , глибина різання , і подача , . Швидкість різання - швидкість інструменту або заготовки в напрямку головного руху, в результаті якого відбувається відділення стружки від заготівлі, подача - швидкість у напрямку руху подачі. Наприклад, при точінні (, рис. 1 ) швидкістю різання називається швидкість переміщення оброблюваної заготовки щодо ріжучої кромки різця (окружна швидкість) в м / хв , подачею - переміщення ріжучої кромки різця за один оборот заготовки в v мм / об t. Глибина різання-товщина (в s мм ) шару, що знімається металу за один прохід (відстань між оброблюваної і обробленою поверхнями, виміряне по нормалі). У перетині зрізаного шару металу (див. рис. 1 ) розглядаються такі елементи різання (фізичні параметри): товщина шару, що зрізається і ширина зрізаного шару; їх величина при постійних залежить від головного кута в плані j (див. Геометрія різця ). У розробку основ механіки процесу різання великий внесок внесли російські і радянські вчені: І. А. Тіме, К. А. Зворикін, А. А. Брікс, А. В. Гадолин, Я. Г. Усачов, А. Н. Челюсткин, І. М. Беспрозванний, Г. І. Грановський, А. М. Данієлян, Н. Н. Зорев, А. І. Ісаєв, М. В. Касьян, А. І. Каширін, В. А. Крівоухов, В. Д. Кузнєцов, М. Н. Ларін, Т. Н. Лоладзе, А. Я. Малкін, А. В. Панкін, Н. І. Резніков, А. М. Розенберг та ін, а також зарубіжні вчені: Мерчент і Ернст (США), В. Дегнер, Р. Рейнгольд, Н. Якобс (ГДР), Х. Опиц (ФРН), Окос (Японія), К. Скршіван (ЧССР) і ін В області практики ряд цінних робіт належить радянським робітникам-новаторам: Г. С. Борткевич, П. Б. Бикову, В. І. Жирову, В. А. Карасьову, В. А. Колесову, С. І. Бушуєву, Є. І. Лебедєву, В. К. Семінського та ін Залежно від умов різання стружка, що знімається ріжучим інструментом та ін.) в процесі О. м. р.., може бути елементної, сколювання, зливний і надлому. Характер стружкообразования і деформації металу розглядається звичайно для конкретних випадків, залежно від умов різання; від хімічного складу та фізико-механічних властивостей оброблюваного металу, режиму різання, геометрії ріжучої частини інструменту, орієнтації його ріжучих кромок відносно вектора швидкості різання, змащувально-охолоджувальної рідини і ін Деформація металу в різних зонах стружкообразования різна, причому вона охоплює також і поверхневий шар обробленої деталі, в результаті чого він набуває наклеп і виникають внутрішні (залишкові) напруги, що впливає на якість деталей в цілому. t и s У результаті перетворення механічної енергії, що витрачається при О. м. р.., в теплову виникають теплові джерела (у зонах деформації зрізаного шару, а також у зонах тертя контактів інструмент - стружка та інструмент - деталь), що впливають на стійкість різального інструменту (час роботи між переточуваннями до встановленого критерію затуплення) і якість поверхневого шару обробленої деталі. Опис температурного шару в зоні різання ( рис. 2 ) може бути отримано експериментально, розрахунковим шляхом або моделюванням процесу різання на ЕОМ. Теплові явища при О. м. р.. викликають зміну структури і фізико-механічних властивостей як зрізаного шару металу, так і поверхневого шару деталі, а також структури і твердості поверхневих шарів ріжучого інструменту. Процес теплоутворення залежить також від умов різання. Швидкість різання і властивості оброблюваного металу істотно впливають на температуру різання в зоні контакту стружки з передньою поверхнею різця (

рис. 3

). Теплові і температурні чинники процесів О. м. р.. виявляються наступними експериментальними методами: калориметричним, за допомогою термопар по зміні мікроструктури (наприклад, поверхні інструменту), за допомогою термокрасок, оптичним, радіаційним та ін Тертя стружки і оброблюваної деталі про поверхню ріжучого інструменту, теплові та електричні явища при О. м. р.. викликають його зношування. Розрізняють такі види зносу: адгезійний, абразивно-механічний, абразивно-хімічний, дифузійний, електродіффузіонний. Характер зношування металорізального інструменту є одним з основних факторів, що обумовлюють вибір оптимальної геометрії його ріжучої частини. При виборі інструменту залежно від матеріалу його ріжучої частини та ін умов різання керуються тим чи іншим критерієм зносу. На рис. 4 , показаний характер зношування задньої поверхні різця. Його переточування треба здійснювати після часу роботи , при зносі , oпт (до настання критичного зносу , відповідного ).

Система сил, що діють при О. м. р.., може бути приведена до єдиної рівнодійної силі. Однак для вирішення практичних завдань не обов'язково знати величину цієї сили, важливе значення мають її складові: - сила різання, що діє в площині різання в напрямку головного руху; - радіальна складова, діє перпендикулярно до осі заготовки (при точінні) або осі інструменту (під час свердління і фрезеруванні); - сила подачі, що діє в напрямку подачі. Сили Px Ру впливають на умови роботи верстата, інструменту і пристосування, точність обробки, шорсткість обробленої поверхні деталі і т. д. На величину цих сил впливають властивості і структура оброблюваного матеріалу, режим різання, геометрія і матеріал ріжучої частини інструменту, метод охолодження та ін Сила T2 зазвичай є найбільшою - на її подолання витрачається найбільша потужність. Способи визначення h можуть бути теоретичними і експериментальними, обумовленими за допомогою спеціальних динамометрів. На практиці часто використовують отримані на основі експериментів емпіричні формули. Затрачиваемая потужність (у квт hk) для більшості процесів О. м. р..: T3 = P

/ 60-102, Pz де Ру - складова сили різання у напрямі подачі в Px н (кгс), v Pz, - швидкість різання в , м / хв , потрібна потужність електродвигуна верстата PzPz, Ру, Px / h, де h - ккд верстата. Швидкість різання, що допускається ріжучим інструментом, залежить від тих же факторів, що і сили різання, і знаходиться в складній залежності від його стійкості ( рис. 5

Nэ). z -v Значний вплив на О. м. р.. надають активні мастильно-охолоджуючі рідини, при правильному підборі, а також при оптимальному способі подачі яких збільшується стійкість різального інструменту, підвищується допускається швидкість різання, поліпшується якість поверхневого шару і знижується шорсткість оброблених поверхонь, особливо деталей з в'язких жароміцних і тугоплавких важкооброблюваних сталей і сплавів. Вимушені коливання (вібрації) системи СНІД, а також автоколивання елементів цієї системи погіршують результати О. м. р.. Коливання обох видів можна знизити, впливаючи на викликають їх чинники - уривчастість процесу різання, дисбаланс обертових частин, дефекти в передачах верстата, недостатню жорсткість і деформації заготовки та ін

Ефективність О. м. р.. визначається встановленням раціональних режимів різання, що враховують все впливають фактори. Для прискорення розрахунку часто застосовують ЕОМ. Розрахунок режимів різання на ЕОМ зводиться до попереднього відбору вихідної інформації, розробці та конкретизації алгоритмів, заповнення операційних карт вихідною інформацією, її кодування і програмування алгоритмів. Pz Підвищення продуктивності праці і зменшення втрат металу (стружки) при О. м. р.. пов'язано з розширенням застосування методів отримання заготовок, форма і розміри яких максимально наближаються до готових деталей. Це забезпечує різке скорочення (або виключення повністю) обдирних (чорнових) операцій та призводить до переваги частки чистових і обробних операцій у загальному обсязі О. м. р.. Подальший напрямок розвитку О. м. р.. : інтенсифікація процесів різання, освоєння обробки нових матеріалів, підвищення точності і якості обробки, застосування зміцнюючих процесів, автоматизації та механізації обробки. Літ.: Беспрозванний І. М ., Основи теорії різання металів, М., 1948; Російські вчені - основоположники науки про різання металів: І. А. Тіме, К. А. Зворикін, Я. Г. Усачов, А. Н. Челюсткин. Життя, діяльність і вибрані праці, М., 1952; Різання металів, М., 1954; Аваков А. А., Фізичні основи теорії стійкості ріжучих інструментів, М., 1960; Панкін А. В., Обробка металів різанням, М., 1961; Розвиток науки про різання металів, М., 1967; Електричні явища при терті н різанні металів, М., 1969: Брюхов В. А., Павлов Е. Н., Розрахунок режимів різання і нормування за допомогою ЕОМ, М., 1969; Роман О. В., Левенцов А. А., Шелковський І. Ф., Обробка металів різанням і верстати, Мінськ, 1970. Д. Л. Юдін. N = Nэ/h, где h - кпд станка.

Скорость резания, допускаемая режущим инструментом, зависит от тех же факторов, что и силы резания, и находится в сложной зависимости от его стойкости (рис. 5).

Значительное влияние на О. м. р. оказывают активные смазочно-охлаждающие жидкости, при правильном подборе, а также при оптимальном способе подачи которых увеличивается стойкость режущего инструмента, повышается допускаемая скорость резания, улучшается качество поверхностного слоя и снижается шероховатость обработанных поверхностей, в особенности деталей из вязких жаропрочных и тугоплавких труднообрабатываемых сталей и сплавов. Вынужденные колебания (вибрации) системы СПИД, а также автоколебания элементов этой системы ухудшают результаты О. м. р. Колебания обоих видов можно снизить, воздействуя на вызывающие их факторы - прерывистость процесса резания, дисбаланс вращающихся частей, дефекты в передачах станка, недостаточную жёсткость и деформации заготовки и др.

Эффективность О. м. р. определяется установлением рациональных режимов резания, учитывающих все влияющие факторы. Для ускорения расчёта часто применяют ЭВМ. Расчёт режимов резания на ЭВМ сводится к предварительному отбору исходной информации, разработке и конкретизации алгоритмов, заполнению операционных карт исходной информацией, её кодированию и программированию алгоритмов.

Повышение производительности труда и уменьшение потерь металла (стружки) при О. м. р. связано с расширением применения методов получения заготовок, форма и размеры которых максимально приближаются к готовым деталям. Это обеспечивает резкое сокращение (или исключение полностью) обдирочных (черновых) операций и приводит к преобладанию доли чистовых и отделочных операций в общем объёме О. м. р.

Дальнейшее направление развития О. м. р.: интенсификация процессов резания, освоение обработки новых материалов, повышение точности и качества обработки, применение упрочняющих процессов, автоматизации и механизации обработки.

© Лит.: Беспрозванный И. М., Основы теории резания металлов, М., 1948; Русские учёные - основоположники науки о резании металлов: И. А. Тиме, К. А. Зворыкин, Я. Г. Усачёв, А. Н. Челюсткин. Жизнь, деятельность и избранные труды, М., 1952; Резание металлов, М., 1954; Аваков А. А., Физические основы теории стойкости режущих инструментов, М., 1960; Панкин А. В., Обработка металлов резанием, М., 1961; Развитие науки о резании металлов, М., 1967; Электрические явления при трении н резании металлов, М., 1969: Брюхов В. А., Павлов Э. Н., Расчет режимов резания и нормирование с помощью ЭВМ, М., 1969; Роман О. В., Левенцов А. А., Шелковский И. Ф., Обработка металлов резанием и станки, Минск, 1970.

© Д. Л. Юдин.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua