Учебное пособие 800232

	Dr	Dr
	t	S	t
	S
		Py	50
	Px	50	Px
	Py		Ds
	Ds
	a)	б)

Рисунок 2.6 Схема подрезки торца подрезным резцом при подаче к оси (а) и от оси (б) заготовки

2.2.3 Работа отрезными резцами. Обработанную часть заготовки, представляющую собой готовую деталь или полуфабрикат для дальнейшей обработки, отрезают, вытачивая в требуемом месте кольцевой паз (канавку) глубиной до оси вращения. Для отрезки применяют специальные отрезные резцы. Обычно режущая кромка (лезвие) резца расположена параллельно оси вращения заготовки и имеет длину, равную ширине прорезаемой канавки. Схема работы отрезным резцом показана на рис. 2.7.

Вращательное движение заготовки относительно ее оси является главным. Перпендикулярная к оси вращения подача резца совместно с главным движением предопределяет траекторию результирующего движения. Здесь траектория представляет собой архимедову спираль, лежащую в плоскости, перпендикулярной оси вращения.

При большой глубине прорезаемого паза рабочая часть отрезного резца, несущая на себе лезвие, предоставляет собой пластину, толщина которой меньше ширины прорезаемого паза (чтобы снизить трение между боковыми поверхностями рабочей части резца и поверхностями обрабатываемых торцов).

Основное технологическое время работы отрезным резцом (мин) вычисляют по уравнению

t0 = D/ (2nSп),

где D – наружный диаметр заготовки в месте

отрезки, мм;

n – частота вращения заготовки , об/мин;

Sп - поперечная подача, мм/об.

2.2.4 Работа резцами при строгании и долблении. Строгание и долбление основаны на принципиальной простейшей кинематической схеме резания, которая в процессе резания предусматривает действие лишь одного прямолинейного главного движения, совпадающего с направлением скорости.

Строганием и долблением обрабатывают плоские или линейчатые поверхности профильного сечения, то есть имеющие прямолинейные образующие.

Обычно строгальные станки осуществляют главное движение в горизонтальной плоскости, а долбежные станки - в вертикальной плоскости. Типовые схемы резания точением, строганием и долблением показаны на рисунке 2.8 для сопоставительного анализа, с целью показать сходство процессов.

В процессе главного движения механизм подачи на строгальных и долбежных станках не действует (автоматически отключается). Длина рабочего хода резца устанавливается настройкой станка. Такую же длину имеет и холостой ход. Поэтому время работы станка оценивается по двойным ходам. После каждого двойного хода механизм привода главного движения станка отключается и включается механизм привода подачи Sп, имеющей размерность мм/дв.ход. По завершению движения подачи снова включается механизм привода главного движения и выполняется очередной двойной ход. В этом специфика строгания и долбления.

Стружкообразование у процессов точения, строгания и долбления имеет общие черты (см. рисунок 2.8).

Для строгания и долбления характерны следующие особенности: при осуществлении каждого двойного хода в начале и конце контактирования резца с обрабатываемой заготовкой режущие лезвия

Sп t

l

Рисунок 2.7 Схема работы отрезного резца

17

б)

а)

в)

Рисунок 2.8 Сопоставление схем точения (а), строгания (б) и долбления (в).

подвергаются мгновенному действию силовой нагрузки и разгрузки. В результате этого динамического воздействия

а) более интенсивно изнашиваются площадки, которы-ми лезвия резцов контактируют с обрабатываемым матер-иалом;

б) наблюдаются частые сколы лезвия; в) при обработке хрупких материалов на сходе резцов с обработанной поверхности

часто отламываются края заготовки.

Предотвращают или ослабляют эти последствия, назначая подачу на 10 20 % меньше величин, рекомендуемых справочными нормативами.

3. ОБРАБОТКА ОСЕВЫМ РЕЖУЩИМ ИНСТРУМЕНТОМ

Одна из групп технологических процессов резания ориентирована на применение стержневого инструмента, оснащенного вдоль своей оси симметрично расположенными режущими лезвиями. Здесь характерной особенностью резания является то, что результирующая силы резания направлена вдоль геометрической оси инструмента. К этой группе технологических процессов резания относятся сверление, зенкерование, развертывание, а также некоторые виды протягивания и прошивки.

3.1. Сверление

Сверление является основным технологическим способом изготовления отверстий в сплошном материале обрабатываемой заготовки. Отверстия могут быть как сквозными, так и глухими, то есть изготовленными в сплошном материале на определенную глубину.

Инструментом для изготовления отверстий является сверло. Конструктивной особенностью сверла является то, что его рабочая часть, имеющая длину l, представляет собой несколько витков спирали двух специально спрофилированных и симметрично расположенных зубьев. Пространство между зубьями выполнено в виде продольных винтовых канавок с углом наклона к оси сверла. Наружный диаметр спирали является номинальным диаметром сверла. Эскиз рабочей части сверла показан на рис. 3.1.

Для того, чтобы уменьшить площадь касания окружной поверхности сверла с

обработанной	поверхностью	отверстия, часть	наружного диаметра зубьев
уменьшена	на размер е , а вдоль края винтовой канавки каждого			зуба
оставлена узкая ленточка шириной f. Поверхность			этой ленточки	составляет

диаметр сверла. Режущие лезвия являются пересечениями плоскости затачивания 2 с поверхностями винтовых канавок. Между винтовыми канавками расположена перемычка с, соединяющая в одно целое оба зуба сверла.

В целом сверло относится к числу нежестких инструментов, так как в процессе эксплуатации существует возможность его упругого продольного изгиба. В связи с этим перед сверлением отверстий в сплошном материале необходимо выполнять ряд предварительных действий, в числе которых

а) подготовка входной поверхности, например, фрезе-рование торцов перед их центрованием, кернение – перед сверлением (здесь под кернением понимают нанесение специальным слесарным инструментом - керном – коничес-кого углубления, которое служит исходным направлением для сверла);

б) применение дополнительных опор и направлений для сверла (кондукторные плиты с направляющими втулками).

2

l

D

A

1

2	e
f
	f
	c

Вид А Рисунок 3.1 Эскиз рабочей части сверла

Сверление обычно реализуют на сверлильном станке при работе по схеме: вращающееся сверло, имея осевую подачу, внедряется в материал неподвижной заготовки.

Результативность резания по указанной схеме характеризуется следующими показателями:

1)Обработанная поверхность имеет достаточно большую шероховатость, соответствующую черновой обработке.

2)Из-за того, что стандартные сверла имеют два винтовых зуба, расположенных диаметрально друг относительно друга, поперечные сечения отверстий имеют форму овала, а продольные – небольшую конусность.

3)Диаметры просверленных отверстий всегда больше диаметра сверла, которым они просверлены. В практике машиностроения этот дефект резания называют разбивкой отверстия. Она тем больше, чем больше диаметр сверла. Так, для стандартных сверл

диаметром 10	20 мм разбивка составляет от 0,15 до 0,25 мм.
Причиной	разбивки отверстий являются недостаточная точность заточки сверл и
несоосность сверла и шпинделя станка.
Под недостаточной точностью заточки сверла понимают		отклонения от условий,

обеспечивающих требуемый ресурс работы и стойкость сверла, а именно: все режущие

кромки	сверла должны быть расположены строго симметрично
относительно продольной оси.	При этом длина режущих		лезвий на обоих зубьях
должна быть тоже одинаковой. Иначе		следствием нарушения симметричности

при заточке сверла становится нарушение баланса сил, действующих на сверло в процессе резания. Один зуб оказывается менее нагруженным, чем другой. Появляется результирующая радиальная сила, изгибающая сверло. К этому изгибу добавляется как

изгиб сверла от	осевой силы подачи	(потеря	устойчивости	стержня,
находящегося	под действием сжимающей осевой силы), так и из-за эксцентричного

вращения сверла ( если ось сверла не совпадает с осью вращения шпинделя станка).

Сверлением отверстий без их дальнейшей доводочной обработки ограничиваются только в тех случаях, когда требуемая точности размеров получаемых отверстий лежит в пределах от 12–го до 14-го квалитета.

Практикой машиностроения выбран ряд мероприятий, направленных на повышение точности и качества отверстий, получаемых при первичном сверлении.

1)Для уменьшения разбивки отверстий и предотвращения возможного защемления сверла в просверливаемом отверстии диаметр сверла в направлении от режущей части к присоединительной (вдоль всей рабочей части сверла) несколько уменьшают. Это уменьшение диаметра принято называть обратной конусностью.

2)Учитывая, что интенсивный основной износ идет в диаметрально расположенных точках пересечения главных режущих лезвий с краем винтовых канавок по наибольшему диаметру сверла, в практику введена двойная заточка сверл (рисунок 3.2). То есть заблаговременно удаляют наиболее уязвимые (с точки зрения износа) зоны 1-2-3- и 1’-2’- 3’ режущих элементов. Наряду с повышением стойкости сверла заметно снижается шероховатость обработанной поверхности.

1	1’
2	2’
3	3’

Рисунок 3.2. Схема двойной заточки сверла.

3) Чтобы исключить увод сверла, обусловленный несимметричностью расположения режущих лезвий и его возможным радиальным биением, сверление осуществляют на токарном станке, так как здесь осуществляется схема обработки: «вращающаяся заготовка + поступательная подача сверла без его вращения». При этой схеме резания нейтрализуются условия для радиального увода сверла. Точность резания заметно повышается. По этой причине сверление центральных отверстий, относительно которых в деталях закоординированы цилиндрические обрабатываемые поверхности, всегда выполняют на токарном станке.

3.2. Зенкерование

Качество и точность отверстий, полученных предварительным сверлением, в процессе литья или обработки давлением, повышают зенкерованием. Зенкерование представляет собой процесс резания специальным осевым инструментом – зенкером. Он отличается от сверла более высокой жесткостью в связи с тем, что имеет от трех до восьми равномерно расположенных между собой вдоль оси зубьев. Увеличенное число зубьев при уменьшенной глубине имеющихся между зубьями канавок делает зенкер

самоцентрирующимся инструментом. В результате зенкерования отверстия получают более правильную цилиндрическую форму при более точном размере диаметра. Глубина резания при зенкеровании составляет

t = 0,5(d3 – d0)

где d3 – диаметр зенкера;

d0 – исходный диаметр обрабатываемого отверстия.

Глубина резания в среднем составляет 0,05 0,10 от диаметра зенкера. Более точно глубину резания назначают, исходя из величины имеющегося припуска на обработку и с учетом нормативных таблиц.

3.3. Развертывание

Завершающей обработкой просверленных и зенкерованных отверстий является развертывание отверстий специальным режущим осевым инструментом - разверткой.

В отличие от зенкера развертка имеет всегда четное число зубьев ( Z 4 ), расположенных диаметрально друг против друга. Число зубьев зависит от диаметра развертки

Z 1.5d p (2 4) ,

где d p - диаметр развертки.

Наличие большого числа зубьев придает развертке устойчивое самоцентрирование в обрабатываемом отверстии. Слой материала, срезаемый каждым зубом, менее 0,04 мм, что в совокупности с применение смазывающе-охлаждающей жидкости обеспечивает развертыванию очень высокую точность диаметра (6 - 9 квалитет) с малой шероховатостью (0,32 - 1,25 мкм). Так как впадины между зубьями развертки очень малы, то в комплект стандартных разверток для каждого типоразмера отверстий входит 3-5 последовательно применяемых разверток.

Рисунок 3.3 Схемы к расчету основного технологического

времени при сверлении, зенкеровании и развертывании

сквозных (а, б) и глухих (в, г) отверстий

Общий припуск на развертывание делят в определенном соотношении на каждый инструмент, входящий в комплект. Соответственно, в операциях технологического

процесса на развертывание переходы имеют названия: «Первое развертывание», «Второе развертывание» и т.д.

Основное технологическое время при сверлении, зенкеровании и развертывании вычисляют по уравнению

to (l1 l2 l3 ) /(nSo ) ,

если отверстие сквозное, и по уравнению

to (l1 l2 ) /(nSo ) ,

если отверстие глухое (см. рисунок 3.3).

3.4.0собенности и режимные параметры протягивания осисимметрично расположенных поверхностей

Сущность обработки протягиванием. Протягивание является одним из технологических способов обработки материалов резанием, ориентированным на применение специальных инструментов в виде протяжек, прошивок и протяжных блоков. Областью предпочтительного применения этого способа резания является завершающая обработка, придающая обработанным поверхностям высокую точность (соответствующую 6-8 квалитетам точности) при очень малой шероховатости.

Протяжки применяют для обработки отверстий круглого, квадратного и шестигранного поперечного сечения, а также отверстия со шпоночными пазами, шлицевые и фасонные поверхности сложного профиля. Конструктивно протяжка 1 (рисунок 3.4а) представляет собой многолезвийный инструмент, имеющий при относительно малых размерах поперечного сечения достаточно большую длину ( l 1500 мм). В общую длину l протяжки входят: длина замковой части l1 (конструктивно эта часть может быть и отъѐмной), служащей для захвата протяжки тяговым патроном, которым прикладывается тянущая сила Р; длина l2 шейки, являющейся

Рисунок 3.4 Протяжка (а) и прошивка (б) для обработки цилиндрического отверстия

переходником между замковой частью и передней направляющей частью, длина которой l3 ; длина l4 режущей части; длина l5 калибрующей части и длина l6 задней направляющей части.

Протяжной станок может быть как с горизонтальным расположением протяжки, так и с вертикальным расположением.

Для реализации процесса резания на горизонтально-протяжном станке на стол 4 станка устанавливают опорное приспособление 3, служащее опорой для обрабатываемой детали 2. Тянущая сила Р в процессе резания прижимает обрабатываемую деталь 2 к опорному приспособлению 3. При этом передняя направляющая часть протяжки обеспечивает

исходное центрирование обрабатываемого отверстия.
Припуском на обработку (то есть слоем материала,			подлежащего удалению резанием)
является кольцевой	слой, толщина которого представляет собой разность между
диаметрами задней и	передней	направляющих		частей протяжки. По своей

сути толщина кольцевого слоя является глубиной резания при протягивании.

Боковая поверхность режущей части вдоль оси оснащена большим количеством равномерно расположенных зубьев, причем, каждый зуб протяжки выше предыдущего и ниже последующего зуба. В результате общая толщина удаляемого слоя материала разделена на более тонкие слои, удаляемые каждым зубом. Схема резания показана на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 Схема резания при протягивании

Срезаемый каждым зубом слой материала в виде стружки накапливается в кольцевом пространстве между зубьями. Соответственно, величину объѐма этого пространства определяют на стадии проектирования протяжки. При этом учитывают, что в эксплуатационных условиях протяжка работает на разрыв. Поэтому глубина пространства не должна быть большой, и снимаемый каждым зубом слой должен быть уменьшенным. Этим предопределена длина протяжки.

Одним из вариантов укорочения длины протяжки является замена еѐ инструментом, называемым прошивкой (рисунок 3.4б). Характерной особенностью этого инструмента (прошивки) является то, что сила резания Р, действующая на тело инструмента, из растягивающей (характерной для протягивания) превращается здесь в сжимающую силу.

В этом	случае отсутствуют элементы конструкции, несущие в себе размеры l1
и l2 .
Как протягивание, так и прошивка являются			чистовыми методами резания, у
которых толщина	срезаемого	слоя	ограничена.	В	частности,
минимальная толщина срезаемого слоя на		один	зуб az min 0,02	мм, а	максимальное

значение толщины зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, прочности инструмента и величины силы резания Р, осуществляемой станком.

б)

Рисунок 3.6 Геометрические параметры срезаемого слоя при

а)	протягивании круглого (а), прямоугольного (б) и
	четырехшлицевого (в) отверстий

При обработке высоколегированных и пластичных конструкционных сталей требуемое качество обработанной поверхности можно получить, назначая максимальную подачу на зуб az max 0,1 мм.

Таким образом, кинематическая схема как протягивания, так и прошивки не предусматривает движения подачи: врезание зубьев в толщину срезаемого слоя предопределено взаимным расположением зубьев на инструменте. Геометрические параметры срезаемых слоев, приходящихся на каждый очередной зуб (по толщине и ширине), зависят от диаметральной высоты зубьев и геометрии обрабатываемых отверстий (рисунок 3.6). Конфигурация промежуточного срезаемого слоя толщиной az на рисунке выделена штрихами, d - исходный размер, А – окончательный размер.

Скоростью резания при протягивании и прошивке является скорость перемещения инструмента относительно обрабатываемой поверхности. Эта скорость сравнительно мала ( 20 м/мин). Наиболее часто реализуется диапазон скоростей 5 10 м/мин. Основным фактором, сдерживающим скорость резания, является необходимость уменьшать ударную нагрузку при входе первого зуба режущей части в обрабатываемый материал. Иногда для получения высокого качества обработанных поверхностей скорость резания снижают до 1 м/мин.

Процесс протягивания применяют и для обработки плоских поверхностей. В этих случаях инструмент представляет собой протяжные специальные блоки, комплектуемые из набора протяжек призматической формы.