Новости

Новости

Основные понятия и определения резания металлов


В учении о резании металлов используется ряд понятий и определений, содержание которых рассмотрено ниже.
Припуск — это слой металла, срезаемый при обработке.
Элементы токарного резца (рис. 4.1):
стержень — часть резца, закрепляемая в резцедержателе станка;
головка — рабочая часть резца, участвующая в резании;
передняя поверхность — поверхность резца, по которой сходит стружка;

главная задняя поверхность — поверхность резца, обращенная к поверхности резания;
вспомогательная задняя поверхность — поверхность резца, обращенная к обработанной поверхности детали;
главная режущая кромка — линия пересечения передней и главной задней поверхностей, выполняет основное резание;
вспомогательная режущая кромка — линия пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей, защищает обработанную поверхность детали;
вершина — точка пересечения режущих кромок;
основание — опорная поверхность резца;
высота резца h — расстояние от вершины до основания.
Исходные поверхности и плоскости при точении (рис. 4.2):
обрабатываемая поверхность — поверхность заготовки, подлежащая обработке;
обработанная поверхность — поверхность детали, полученная в результате обработки;
поверхность резания — поверхность заготовки, образуемая главной режущей кромкой резца в процессе резания;
основная плоскость — плоскость, совпадающая с основанием резца;
плоскость резания — плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. В нерабочем состоянии плоскость резания перпендикулярна к основной плоскости;
секущая плоскость — плоскость, перпендикулярная к проекции режущей кромки на основную плоскость. В зависимости от рассматриваемой режущей кромки различают главную и вспомогательную секущие плоскости.
Под геометрией резца понимают форму и углы головки резца.

Главные углы резца (рис. 4.3):
задний угол а — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания;
угол заострения в — угол между передней и главной задней поверхностями резца;
передний угол у — угол между передней поверхностью резца и плоскостью, проведенной через главную режущую кромку перпендикулярно к плоскости резания. Передний угол принято считать положительным, если сумма углов а+в<90°. Когда эта сумма больше 90°, передний угол приобретает отрицательное значение. Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости.

Вспомогательный задний угол а1 (рис. 4.4) — это угол между вспомогательной задней поверхностью резца и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Вспомогательный задний угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости.
Углы в плане (рис. 4.4):
главный угол в плане ф — угол между направлением подачи и проекцией главной режущей кромки на основную плоскость;
вспомогательный угол в плане ф1 — угол между направлением подачи и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость;
угол при вершине е — угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.
Сумма углов в плане ф+e+ф1 = 180°.
Угол наклона главной режущей кромки (рис. 4.5) Л — угол между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Угол Л может иметь нулевое, положительное или отрицательное значение. При Л=0° главная режущая кромка параллельна основанию; при положительном Л — направлена вверх от вершины; при отрицательном Л — вниз.

Элементами режима резания (рис. 4.6, а) являются глубина резания, подача и скорость резания.
Глубина резания t (мм) — это толщина слоя металла, срезаемого за один проход инструмента. При обтачивании, растачивании, рассверливании, зенкеровании и развертывании
t = D-d/2,

при сверлении
t = D/2,

где D — наибольший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм; d — наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.
При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемой резцом за один проход.
Подача S (мм/об) — величина перемещения инструмента за один оборот заготовки.
Скорость резания v (м/мин) — путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно резца в минуту.
Скорость резания можно определить по формуле
v = пDn/1000 = Dn/320,

где D — наибольший диаметр касания инструментом поверхности заготовки, мм; n — частота вращения заготовки в минуту, об/мин.
Силы, действующие при точении (рис. 4.6, б):
вертикальное усилие Pz (H) — сила сопротивления резанию, действующая в вертикальном направлении касательно к поверхности резания. Для приближенных расчетов вертикальное усилие можно определить из формулы
Pz = KtS,

где К — коэффициент резания, равный силе резания, приходящейся на 1 мм2 площади поперечного сечения срезаемой стружки, МПа (см. табл. 4.1); t — глубина резания, мм; 5 — подача, мм/об;

радиальное усилие Pv(H) — сила сопротивления резанию, действующая в радиальном направлении перпендикулярно к оси заготовки;
усилие подачи Px (H) — сила сопротивления резанию, действующая в направлении продольной подачи. Для продольного точения проходным резцом (ф = 45°, у = 15°, х = 0°) составляющие силы сопротивления резанию имеют примерно следующее соотношение:
Pz : Pv : Px = 1 : 0,4 : 0,25.

Мощность резания Nрез (Вт) выражается отношением работы ко времени, затрачиваемых на резание:
Nрез = Pzv/60*1020,

где Pz — сила резания, Н; v — скорость резания, м/мин; 1020 — коэффициент перевода H*м/с в кВт.
Число, показывающее, какая часть мощности электродвигателя может быть полезно использована на резание, называется коэффициентом полезного действия (КПД) станка. Коэффициент полезного действия n станка равен отношению
n = Nшп/Nд,

где Nшп — мощность на шпинделе, кВт; Nд — мощность электродвигателя, кВт. Для токарных станков n = 0,7—0,8. Для конкретных расчетов КПД определяется из паспорта станка.
Крутящий момент Mрез (Н*м) силы резания — произведение силы резания на наибольший радиус поверхности резания. Он определяется из формулы
Мрез = PzD/2*1000,

где D — наибольший диаметр поверхности резания, мм.
Критерий затупления инструмента — предельно допустимый износ, свидетельствующий о необходимости переточки инструмента. Критерий затупления (табл. 4.2) обычно определяется по наибольшей ширине ленточки износа h на задней поверхности инструмента (рис. 4.6, в).
Дополнительными внешними признаками критерия затупления служат при черновой обработке стали — появление на поверхности резания блестящей полоски или темных пятен при обработке чугуна, резкое увеличение шероховатости обработанной поверхности, изменение формы и цвета стружки; при чистовой обработке — ухудшение точности и повышение шероховатости обработанной поверхности относительно допустимых значений.


Стойкость инструмента T (мин) — время непосредственной работы инструмента от заточки до переточки.
Экономическая стойкость инструмента Тэк — стойкость, обеспечивающая высокую производительность труда при наименьших материальных затратах, связанных с изготовлением изделия. Ориентировочные значения экономической стойкости для различных инструментов, принятые в нормативах по режимам резания, приведены в табл. 4.2.
Основное машинное время Tо — время, расходуемое на резание при обработке поверхности детали.
Основное машинное время находят из формулы
То = L/nS i,

где L — расчетная длина обработки, мм; n — частота вращения, об/мин; S — подача, мм/об; i — число проходов.
Расчетная длина обработки определяется следующим образом:
L = l + l1 + l2,

где l — длина обрабатываемой поверхности в направлении подачи, Мм; l1 — величина врезания инструмента, мм; l2 — величина перебега инструмента, мм.
Величина врезания l1 принимается для резцов с углом ф < 90° 1—5 мм в зависимости от глубины резания и угла в плане; для сверления — 0,3 диаметра сверла; для прочих мерных инструментов (зенкеров, разверток, плашек, метчиков) — длина режущей части; для нарезания резьб резцами — 2—3 шага резьбы.
Величина перебега учитывается только при обработке на проход и принимается в пределах 1—3 мм.
При нарезании резьб метчиками и плашками основное машинное время состоит из времени нарезания резьбы и свинчивания инструмента.