Вопросы и ответы по курсу Резание материалов - файл n1.doc

Вопросы и ответы по курсу Резание материалов
Скачать все файлы (3006 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc3006kb.19.02.2014 04:04скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5
1.Инструментальные материалы

инст­рументальные материалы играют решающую роль в повышении про­изводительности труда и формировании поверхностного слоя обрабатываемых деталей. Производительность режущего инструмента в значительной степени зависит от продолжительности работы, в тече­ние которой сохраняется его режущая способность.Для получения инструментов с высокими режущими свойствами инструментальные материалы должны удовлетворять следующим ос­новным требованиям:1)иметь высокую теплостойкость и износостойкость;2)быть прочными и высокотвердыми;3)обладать достаточной теплопроводностью;4)иметь возможность обрабатываться в холодном и горячем со­стоянии;

5)быть экономичными. Под теплостойкостью (красностойкостью) материала понимается его способность сохранять свои физико-механические свойства, в ча­стности твердость, при высокой температуре.Большое значение имеет теплопроводность инструментального материала. Чем ниже теплопроводность, тем меньше теплоотдача и выше температура инструмента в процессе резания. Теплопровод­ность повышается с увеличением содержания в инструментальном материале компонентов с максимальной теплопроводностью.К инструментальным материалам относятся:углеродистые инструментальные стали;легированные инструментальные стали;быстрорежущие стали;

металл ок ерами чески с материалы (твердые сплавы);минералокерамические материалы;

абразивные материалы;алмазы;сверхтвердые материалы.
2.Углеродистые инструментальные стали разделяются на стали обыкновенного качества и высококачественные (ГОСТ 1435-74), при­чем в высококачественных содержится меньше серы и фосфора, до 0,03 % каждого.К сталям обыкновенного качества относят стали У7-У13, а к вы­сококачественным У7А-У13А, где цифры означают в среднем деся­тые доли процентного содержания углерода. Кроме этого, в состав сталей входят Cr, Ni, Mo в пределах 0,15-0,20 %, а также Mn, Si, каж­дый от 0,15 до 0,30 %.Углеродистые инструментальные стали имеют низкие режущие свойства. Их теплостойкость до 200°С. При температуре резания вы­ше 200"С стали резко теряют твердость и стойкость, что объясняется строением и свойствами структуры мартенсита. Инструменты из этих сталей должны применяться, когда температура резания не превыша­ет 200°С.Из-за низкой режущей способности углеродистые стали марок У7-У9 используют для изготовления слесарных, деревообраба­тывающих и кузнечных инструментов; У10А-У13А - для ручных ре­жущих инструментов (напильники, метчики, развертки), а также для (машинных) инструментов, работающих на низких скоростях резания (К<0.15-0.25 м/с).
3. Легированные инструментальные стали имеют в своем составе небольшое содержание таких легирующих элементов, как Mn, Si, Cr, W, V. Легированные стали имеют более высокие режущие свойства, чем углеродистые. Их теплостойкость~-250°С, они более износостой­ки и меньше коробятся при термообработке. Стали применяются для изготовления штампов, режущего (сверл, плашек, фрез, метчиков, разверток, протяжек), измерительного и слесарного инструмента, Ос­новные марки сталей - это 9ХС, ХВГ, ХВСГ, Х6ВФ и др. Наиболее распространены 9ХС и ХВГ. Недостаток стали 9ХС: плохо шлифует­ся (надиры на поверхности). Сталь ХВГ меньше коробится при тер­мообработке, поэтому используется при изготовлении инструмента сравнительно большой длины и работающего с невысокими скоро­стями резания; это протяжки, длинные развертки, метчики и др. ин­струмент.

4.Быстрорежущие стали имеют более высокие режущие свойства, чем легированные инструментальные стали. Быстрорежущие стали допус­кают больщую примерно в 2-3 раза скорость резания по сравнению с легированными сталями. Из них изготавливают примерно 70 % лез­вийных инструментов.Быстрорежущие стали делятся на стали нормальной теплостой­кости (Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р6М5) и стали повышенной теплостойко­сти (Р9К5, Р9К10, Р12ФЗ, Р10Ф5К5, Р18Ф2К5, Р6М5К5, P9M4KS и Быстрорежущие стали первой группы отличаются в основном процентным содержанием W, V, Мо. У них износостойкость в 2 раза, а теплостойкость в 3 раза выше, чем у углеродистых инструменталь­ных сталей. Эти стали используются' для изготовления различных режущих инструментов при обработке конструкционных сталей, чугунов и цветных металлов и сплавов.Сталь Р9 рекомендуется применять для изготовления инструмен­тов более простой конфигурации из-за плохой шлифуемости.

Стали Р12 и Р18 - для изготовления сложных и ответственных инструментов, таких, как фасонные резцы, резьбообрабатывающие инструменты и зуборезный инструмент, а также протяжки и разверт­ки.Однако стали Р9, Р12 и Р18 имеют ограниченное применение из-за дефицита вольфрама. Поэтому в последние годы созданы быстро­режущие стали Р6МЗ и Р6М5. В настоящее время производство стали Р6М5 составляет около 75% общего выпуска быстрорежущих сталей. Быстрорежущие стали повышенной теплостойкости можно раз­делить на вольфрамокобальтовые; вольфрамованадиевыс;вольфрамокобальтованадиевые и вольфрамокобальтомолибденовые .Вольфрамокобальтовые (Р9К5, Р9К10) имеют более высокую те­плостойкость (630-640°С) и твердость после термообработки HRC 64-67Волъфрамованадиевые стали (Р12ФЗ, Р9Ф5, Р18Ф2 и др.) более износостойкие и прочнее, чем вольфрамовые и вояъфрамомолибденовые стали. Теплостойкость порядка 620 - 630°С.

Вольфрамокобальтованадиевьте стали (Р10Ф5К5, Р18Ф2К5 и др.) по своим режущим свойствам не уступают вольфрамокобальтовым сталям и имеют большую прочность и износостойкость. Вольфрамокобальтомолибденовые стали (Р6М5К5, Р9М4К8 и др.) созданы для замены высоковольфрамовых быстрорежущих ста­лей.
5.6.7. Твердые сплавы широко применяются для изготовления различного режущего инструмента. С появлением твердых сплавов произошел резкий скачок в металлообработке. Ско­рости резания возросли в 5-10 раз по сравнению с обработкой инст­рументами из быстрорежущих сталей.В настоящее время нашей промышленностью выпускаются одно-карбидные, двухкарбидные и трехкарбидные твердые сплавы -вольфрамовые (ВК), титановольфрамовые (ТК) и танталотитано-вольфрамовые (ТТК).

Твердые сплавы подразделяются на марки, отличающиеся одна от другой физико-механическими свойствами и процентным содер­жанием входящих в них элементов.Группа ВК: ВК2, ВКЗ, ВК4, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК60М, ВК8В и др. Буква М означает, что сплав мелкозернистый величина зерна до 1мкм, а В - высокопрочный, крупнозернистый, в которых размер зерен 3-5 мкм. У других марок сплавов этой группы размеры зерен 1-2 мкм.Группа ТК: Т15К6, , Т14К8, Т5К12 Группа ТТК: ТТ7К12, ТТ10К8Б, ТТ20К9 и др.Твердость соответственно групп HRA: 91-86; 92-87; 87-89. Хими­ческий состав твердых сплавов легко расшифровывается по обозна­чению марок.Так, в сплаве:1) ВК2 содержится 98% WC и 2% Со.2) ВК8 содержится 92% WC и 8% Со.3) Т15К6 содержится 79% WC,15% TiCa 6% Co.4) ТТ7К12 содержится 81%WC,4%TiC и 3%ТаС, 12%Со.5) ТТ20К9 содержится 71%WC, 8%TiC, 12%TaC, 9%Co. Карбиды вольфрама, титана и тантала являются как бы режущими составляющими. В качестве связки выступает Со. Чем меньше Со в сплаве, тем он более твердый, но более хрупкий, и прочность его ниже.Теплостойкость их 8О0...95О°С.Износостойкость выше быстрорежущих -в 50 раз.Безвольфрамовые твердые сплавы. В связи с дефицитом W поя­вились так называемые безвольфрамовые твердые сплавы. Основой их является TiC, (TrNb)C и TiNC, т.е. карбидыТл и Nb или карбоеит-риды TiNC; а связкой - Ni или № и Мо.Эти сплавы имеют высокую теплостойкость, низкую теплопро­водность, но имеют высокую твердость (HRA 89-90). Они применя­ются для чистовой и получистовой обработки. Стойкость инструмен­тов из этих сплавов в1,5 раза выше, чем из Т15К6.

8.Минералокерамические материалы. В основе минералокера-мики лежит окись алюминия А52Оз- По сравнению с другими инстру­ментальными материалами она дешевле. ЦМ-332 оксидная минерало-керамика имеет более высокую твердость (на 2-5 единиц}, а тепло­стойкость 1200°С, имеет повышенную износостойкость по сравнению с твердыми сплавами. Однако этот материал хрупок и малопрочен.Используемая до настоящего времени оксидная микрокерамика ЦМ-332 не нашла широкого применения в качестве режущего мате­риала вследствие ее малой прочности о„ -300 МПа.Всесоюзный научно-исследовательский институт абразивов и шлифования (ВНИИАШ) создал оксидную керамику марки ВШ-75, ее рекомендуется применять при чистовой и получистовой обработка сталей и чугунов. Минер'алокерамика допускает скорость резания в 1,5-2 раза выше, чем твердые сплавы.
9. Сверхтвердые материалы. Наряду с минералокерамикой разра­ботаны сверхтвердые инструментальные материалы, предназначен­ные для чистовой обработки материалов с большой твердостью (HRC 60), а также материалов при высоких скоростях резания (свыше 10 We). К их числу относятся материалы на основе кубического нитрида бора (КНБ).Кубический нитрид бора - новый сверхтвердый материал. Он представляет собой соединение двух химических элементов - бора 43,6% и азота 56,4%. КНБ - весьма твердый, теплостойкий и химиче­ски устойчивый материал. По твердости он близок к алмазу. Тепло­стойкость КНБ 1300°С. КНБ выпускается под названием эльбор. Обозначается Л. В зависимости от размера зерен эльбор выпускается двух групп: шлифпорошки и микропорошки.Сверхтвердые синтетические материалы - это композиционные поликристаллические материалы, обладающие весьма высокой твер­достью, приближающейся к твердости алмаза. Существуют три их разновидности: композиты (композит 01 - эльбор - Р; композит 05; композит 10(гексонит-Р); исмит), карбонадо и силинит.Карбонадо - более плотные модификации синтетического алмаза, по твердости он превосходит композиты, но уступает по теплостой­кости.Все они выпускаются в виде цилиндров диаметром 4-6 мм и вы­сотой 3-6 мм или в виде пластин.Силинит Р - новый сверхтвердый синтетический материал HRA-94...96, но недостаточно прочен. Применяется для лезвийных инст­рументов в виде пластин для чистовой и тонкой обработки.

10. Поверхности детали, движения (подача, глубина резания )

На обрабатываемой заготовке при снятии стружки различают три 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.





Подача S – перемещение режущей кромки относительно обработанной поверхности в направлении движения подачи. Различают подачу за один оборот заготовки Sо (мм/об) и за 1 мин Sм= Sоn (мм/мин).

При токарной обработке подача может быть поперечная и продольная. Сверло имеет два зуба (пера) и режет одновременно двумя режущими кромками, поэтому на каждую кромку (один зуб) приходится подача Sz= Sо/z= Sо/2 (мм). Минутная подача Sм= Sоn. Между подачей на зуб фрезы Sz, на один оборот фрезы Sо и минутной Sм существует соотношение Sм= Sоn= Szzn.

Глубина резания tразмер слоя, удаляемого за один проход, измеренный в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. t=(D-d)/2 (мм).
11. Толщина, ширина, площадь срезаемого слоя, скорость резания.

Ширина срезаемого слоя, или ширина среза b (мм) – длина стороны сечения срезаемого слоя, образованной поверхностью резания. b=t/sin.

Толщина срезаемого слоя, или толщина среза а (мм) – длина нормали к поверхности резания, проведенной через рассматриваемую точку режущей кромки, ограниченная сечением срезаемого слоя. а=S sin.

Площадь поперечного сечения среза f=tS=ab.

Суммарная площадь поперечного сечения среза, снимаемого прямозубой фрезой:

А=,

m=z/360 – количество зубьев фрезы, находящихся одновременно в работе; где z – число зубьев фрезы.

Скорость главного движения резания (скорость резания)  - скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания. При точении, когда заготовка вращается с частотой вращения n (об/мин), скорость резания (м/мин): =Dn/1000,

D – наибольший диаметр поверхности резания, мм.


12. Конструктивные параметры резца.

Резец состоит из двух основных частей: головки и стержня (тела). Головка резца является рабочей частью. Стержень служит для закрепления резца в резцедержателе.Рабочую часть резца выполняют из инструментальных сталей, металлокерамических твердых сплавов, минералокерамики, кермета или алмаза, а державку (стержень) – из конструкционных сталей. В промышленности применяются также цельные резцы Рабочая часть резца (головка) ограничена следующими поверхностями: передней 1, по которой сходит срезаемая стружка; задними (главной 2 и вспомогательной 3), обращенных к обрабатываемой детали.Пересечение передней и задних поверхностей образует две режущие кромки: главную 4 , выполняющую основную работу резания, и вспомогательную 5. Место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок образует вершину резца 6.

При точении различают следующие поверхности (рис.1.2): обрабатываемую поверхность, с которой снимают стружку (1); обработанную поверхность, полученную после снятия стружки (2); поверхность резания, образуемую непосредственно рабочей частью главной режущей кромки резца (3).Для определения углов резца служат следующие координатные плоскости (рис. 1.2; 1.3): основная плоскость 4 (Рv) – плоскость, параллельная направлениям продольной и поперечной подач; плоскость резания 5 (Рn) – плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку резца; главная секущая плоскость – плоскость, перпендикулярная к проекции главной режущей кромки на основную плоскость; Рr (6) вспомогательная секущая плоскость – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость Рr (7); рабочая плоскость Рs .

Рассмотрим углы резца в статическом состоянии . В основной плоскости измеряют углы в плане:

 – главный угол в плане - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи;

1 – вспомогательный угол в плане - угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи;

 – угол при вершине резца - угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. 180.

главная секущая плоскость

главный задний угол - угол между главной задней поверхностью и плоскостью резания;

передний угол - угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания;

 угол заострения - угол между передней и главной задней поверхностями резца;

угол резания - угол между передней поверхностью и плоскостью резания, т.е.  или 90. Во вспомогательной секущей плоскости :  – вспомогательный задний угол – угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно основной поверхности; вспомогательный передний угол – угол между следом передней поверхности резца и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку параллельно основной поверхности.

В плоскости резания измеряется угол  - угол наклона главной режущей кромки – угол, заключенный между главной режущей кромкой и плоскостью, проведенной через вершину резца параллельно основной поверхности.

Угол  считается положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки; отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки, и равным нулю, когда главная режущая кромка параллельна основной плоскости.






13. Координатные плоскости резца

Расположение режущих кромок в пространстве определяет особенности режущего лезвия и оценивается относительно так называемых координатных плоскостей.





Для определения положения режущих кромок резца принимают следующие координатные плоскости: 1 – основная; 2 – резания; 3 – рабочая; 4 – главная секущая, а также вспомогательная секущая плоскость (не показана).

Координатныеплоскости рассматривают в различных системах координат. Статическая система имеет начало в рассматриваемой точке режущей кромки и ориентирована относительно направления скорости главного движения резания,

кинематическая – относительно направления скорости результирующего движения резания,

инструментальная – относительно элементов режущего инструмента, принятых за базу.

Основная плоскость – плоскость, проведенная перпендикулярно направлению скорости главного движения.

Плоскость резания – плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная к основной плоскости.

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

Главная секущая плоскость 4 – координатная плоскость, перпендикулярная к линии пересечения основной плоскости 1 и плоскости резания 2.

Вспомогательная секущая плоскость – плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость.

14. Углы в плане. Их влияние на процесс обработки.

? – главный угол в плане, уменьшение угла ухудшает точность, увеличивает стойкость, уменьшает шероховатость.(30-900)

?1- оказывает влияние на стойкость и прочность резца, а так же на шероховатость обрабатываемой поверхности. (10-300)

угол при вершине, оказывает подобное влияние как ? и ?1.

15.Углы в главной и вспомогательной текущей плоскости. Их влияние на процесс обработки.

?- передний угол, оказывает влияние на силы резания, прочность,стойкость, сход стружки(-15-300)

? – задний угол, чем больше тем выше сила трения

(5-100)

? – угол заострения режущего клина.

? – угол резания

?1 – вспомогательный задний угол,уменьшает трение инструмента о заготовку.

16.Угол наклона главной режущей кромки, его влияние на процесс резания.



Угол наклона главной режущей кромки - угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью.
Положительный :

tg пр=tg  cos  - tg  sin  - продольный

tg п=tg  sin  + tg  cos  - поперечный

Отрицательный :

tg пр=tg  cos  + tg  sin 

tg п=tg  sin  - tg  cos 

Так как  небольшой (05), то: tg пр=tg  cos 
Влияет на сходящую стружку,при положительном вершина резца упрочняется и стружка сходит в сторону обработанной поверхности, сила резания увеличивается, увеличивается отжим детали. При отрицательном угле стружка сходит в сторону обр. поверхности.

17.Углы резца в продольной и поперечной плоскости.




18.19. Углы резца в движение: а) поперечная обточка; б) продольная обточка


20. Углы резца в зависимости от его установки



Изменение углов резания в зависимости от установки резца относительно высоты центров.

Угол между проекцией режущей кромки резца на горизонтальную плоскость и направлением подачи образует главный угол в плане. Чем меньше этот угол, тем короче та часть лезвия резца, которая непосредственно режет обрабатываемую заготовку, и тем, следовательно, меньше усилие резания, но зато больше концентрируется тепла в этой части резца. На обдирочных работах угол в плане надо выбирать в зависимости от обрабатываемого материала и формы изделия (рис. 28).

Обычно во время черновой обработки главный угол в плане составляет 45°. Если материал твердый, угол уменьшают до 30°. Если же обрабатывается тонкое, длинное изделие, угол в плане надо сделать как можно больше, максимально приблизив его к 90°, чтобы уменьшить усилия резания, а следовательно, прогиб изделия и его вибрацию.

Для нарезания резьбы применяются стержневые, призматические (в державках) и круглые (дисковые) резцы. Резьбовые резцы могут быть однониточными и многониточными («гребенки»). Резцы (и державки) закрепляют в суппорте токарного станка.


Зависимость между главным углом резца в плане, шириной стружки и усилием резания.


21. Схемы стружкообразования

Стружкой называется металл, срезанный с заготовки режущим инструментом.

П
роцесс резания
(стружкообразования) – сложный физический процесс, при котором возникают и упругие и пластические деформации (сжатия, растяжения, сдвига); этот процесс сопровождается большим трением, тепловыделением, наростообразованием, завиванием и усадкой стружки, повышением твердости деформируемых слоев металла и износом режущего инструмента.

Под действием режущего инструмента срезаемый слой подвергается сжатию. Процессы сжатия и растяжения сопровождаются упругими и пластическими деформациями. Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев относительно других по плоскостям скольжения, которые совпадают в основном с направлением наибольших сдвигающих напряжений. Сдвиги происходят между отдельными частицами кристаллического зерна (монокристалла) и между самими зернами в поликристалле; в результате сдвигов изменяется форма зерен, их размер и взаимное расположение. Процесс пластического деформирования сопровождается большим тепловыделением и изменением свойств металла; одним из таких изменений является повышение твердости (а следовательно, и хрупкости).


Режущий клин действует на срезаемый слой толщиной а на контактной площадке шириной С. Сила R, с которой инструмент передней поверхностью давит на срезаемый слой, получила название силы стружкообразования. Линия ОК разграничивает области сжимающих (слева от ОК) и растягивающих (справа от ОК) напряжений в обрабатываемом материале ниже поверхности резания.

Зона I, обозначенная ОАВNО и расположенная перед передней поверхностью инструмента, является зоной первичной деформации. Нижняя граница ОА зоны I вогнута и пересекает продолжение поверхности резания. Правее линии ОВ находятся зерна стружки, а левее линии ОА – недеформированные зерна материала срезаемого слоя. Зерно материала срезаемого слоя проходит по траектории FQ и сильно деформируется. Деформация зерна заканчивается в точке Q, и оно приобретает скорость с, равную скорости стружки.

Линией ОА показана поверхность сдвига (скольжения), на которой сдвигающие напряжения  равны пределу текучести с материала на сдвиг. Вся зона ОАВNО делится на подобные поверхности, на каждой из которых сдвигающие напряжения равны пределу текучести материала, уже получившего упрочнение в результате предшествующей деформации.

В результате взаимодействия поверхности стружки с поверхностью инструмента, зерна стружки продолжают деформироваться и после их выхода из зоны первичной деформации. Так возникает зона II вторичной деформации стружки, ограниченная передней поверхностью инструмента и линией OND. Ширина OD этой зоны приблизительно равна половине ширины площадки контакта С, а максимальная ее толщина 1 составляет примерно 0,1 ас. Степень деформации зерен во II зоне может в 20 и более раз превышать среднюю деформацию стружки.

Размеры зоны вторичной деформации и степень деформации зерен в этой зоне определяются силами трения на контактных поверхностях стружки и инструмента. Чем меньше силы трения, тем меньше размеры зоны II и деформация в ней зерен.
22. Типы стружки
Классификация стружки: сливная, скалывания (суставчатая), элементная и надлома.

Стружка скалывания состоит из отдельных элементов. Поверхность стружки, контактирующая с передней поверхностью резца, гладкая. Она образуется в результате обработки сталей и других пластичных материалов при большой толщине срезаемого слоя, относительно низкой скорости резания и небольшом переднем угле лезвия. При уменьшении толщины среза, повышении скорости резания и увеличении переднего угла отдельные элементы стружки станут менее отчетливыми и будут сходить без зазубрин на ее внешней стороне (сливная стружка). Если увеличить толщину среза, уменьшить скорость резания и передний угол , отдельные элементы стружки будут менее связными, т.е. образуется элементная стружка. Эти три вида стружки получаются при обработке пластичных металлов.

В случае обработки хрупких материалов при больших толщинах среза и больших углах  происходит вырывание или откалывание крупных частиц металла неправильной формы. Получаемая при этом стружка называется стружкой надлома (обработка чугуна).

23.Пластическая деформация срезаемого слоя, коэффициент усадки
Пластическая деформация при резании металлов внешне проявляется в том, что длина стружки Lx получается короче пути L, пройденного резцом по обработанной поверхности, а толщина стружки ах больше толщины среза, (рисунок ниже) а ширина стружки при сравнительно небольшом угле ?, (примерно ? < 30°) незначительно отличается от ширины среза Ь. Изменение размеров срезаемого слоя в результате пластической деформации определяется коэффициентом усадки стружки С. Если считать, что объем деформированного металла не изменяется и bx = b, то коэффициент продольной усадки стружки равен коэффициенту усадки стружки по толщине.
24. Различные методы определения коэффициента усадки.
- измерение длины стружки и длины участка, с которого она была срезана.

- измерение толщины стружки и толщины участка, с которого она была срезана.

Весовой метод:


Теоретический метод:




25. Влияние на коэффициент усадки толщины среза и угла резания.

С увеличением толщины среза коэффициент усадки уменьшается, это объясняется тем, что больше деформируется слои стружки расположенные ближе к поверхности инструмента поэтому в толстых стружках деформация меньше.

С увеличением переднего угла, силы резания уменьшаются, следовательно уменьшается деформация.




26. Влияние на коэффициент усадки скорости резания и радиуса округления при вершине резца.


При V1 – коэффициент усадки незначителен, до V2 происходит интенсивное образование нароста, что меняет угол резания, процесс резания облегчается , деформация уменьшается и уменьшается коэффициент усадки.

До V3 происходит срыв нароста, сила резания увеличивается. После V3 под действием высоких температур условия резания облегчаются, коэффициент усадки увеличивается.
Влияние радиуса при вершине резца:

- с увеличением радиуса, коэффициент усадки увеличивается, объясняется это тем что толщина среза в разных точках прямолинейного участка разная, поэтому происходит увеличение коэффициента усадки.

Увеличение радиуса приводит к увеличению длины криволинейного участка, таким образом отношение объёма стружки снятой с криволинейного участка к общему объёму стружки увеличивается, следовательно увеличивается и К.

Кроме этого в плоскости деформации на криволинейном участке нормали к режущей кромки будут пересекаться, что вызовет стеснённое резание и естественно дополнительную деформацию.

При радиусе =0 с увеличением главного угла (?) уменьшаются силы резания, уменьшаются объем пластической деформации и соответственно уменьшается коэффициент усадки.

С увеличением угла в плане увеличивается доля участия криволинейного участка в процессе резания и соответственно увеличивается коэффициент усадки.
27.Влияние t и S на Кус.

С увеличением глубины резания (или ширины среза) коэффициент усадки стружки меняется незначительно, а с увеличением подачи (или толщины среза) коэффициент усадки стружки снижается.
28. Образование нароста

Под наростом понимают клиновидную, относительно неподвижную область материала, расположенную на передней поверхности лезвия у его режущей кромки.

Н
арост
– сложное по химическому составу агрегатное состояние металла из продуктов взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов и окружающей среды. Он состоит из слоев сильно деформированного обрабатываемого материала с включениями оксидов и карбидов обрабатываемого и инструментального материалов, а также кобальта, входящего в состав твердого сплава. Строение нароста сложное: основная часть – это «третье тело», прочно соединенное с поверхностью инструмента, на которое наращиваются последующие слои сходящей стружки. При разрушении нарост частично уносится стружкой, частично поверхностью детали, в результате чего увеличивается шероховатость.
Он имеет форму, близкую к треугольной, мало развит по высоте, имеет небольшой радиус округления вершины.

При более высоких скоростях образуется нарост второго вида значительной высоты, с большими передним и задним углами, достигающими 5…12. Основание нароста достаточно стабильно, а его верхняя часть часто разрушается. С дальнейшим возрастанием скорости резания этот нарост преобразуется в нарост третьего вида. Его форма становится прямоугольной или близкой к трапецеидальной, имеет значительную высоту. Наросты такого вида наиболее стабильны, их срыв происходит крупными частицами или полностью.

Еще при более высоких резания возникает нарост четвертого вида, по форме и расположению близкий к первому. Это – нестабильное образование, постоянно изменяющееся во всем объеме. Разрушение его происходит путем постоянного стекания с лезвия.

29. Износ режущего инструмента

Износ режущего инструмента значительно отличается от износа деталей машин, поскольку зона резания, в которой работает инструмент, характеризуется высокой химической чистотой трущихся поверхностей, высокими температурой и давлением в зоне контакта. Механизм износа инструмента при резании металлов сложен и включает в себя абразивный, адгезионный и диффузионный износ. Удельное влияние каждого из них зависит от свойств материала, инструмента и детали и условий обработки (прежде всего скорости резания).



1- зона первоначального интенсивного износа(приработка)

2-зона нормального износа

3-зона катастрофического износа


30. Виды износа реж. инструмента(износ истиранием)

Виды износа: -износ истиранием, износ выкрашиванием, износ пластическим деформированием.

Виды износа истиранием:

- износ по задней поверхности.(такой вид износа происходит при обработке сталей с небольшими скоростями резания с толщиной снимаемого слоя менее 0,1 мм при малых значениях малого угла)

- износ по передней поверхности(такой вид износа возникает при обработке вязких материалов без охлаждения с высокими скоростями резания с толщиной срезаемого слоя более 0,1 мм)

- по передней и задней поверхности.

- износ в результате округления режущей кромки(такой вид износа наблюдается при обработке материала с низкой теплопроводностью, напр.- пластмассы)




31. Влияние на износ режимов резания

В процессе резания металлов около 80% работы затрачивается на пластическое и упругое деформирование срезаемого слоя и слоя, прилегающего к обработанной поверхности и поверхности резания, и около 20% работы - на преодоление трения по передней и задней поверхностям резца. Примерно 85- 90% всей работы резания превращается в тепловую энергию, количество которой (в зоне резания) существенно влияет на износ и стойкость инструмента, на шероховатость обработанной поверхности. Установлено, что свыше 70% этой теплоты уносится стружкой, 15- 20% поглощается инструментом, 5-10% - деталью и только 1% излучается в окружающее пространство. Температура в зоне резания зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режимов резания, геометрических параметров режущего инструмента и применяемой смазочно-охлаждающей жидкости. При обработке стали выделяется больше теплоты, чем при обработке чугуна. С увеличением прочности и твердости обрабатываемого материала температура в зоне резания повышается и при тяжелых условиях работы может достигнуть 1000- 1100 градусов С. При увеличении подачи температура в зоне резания повышается, но менее интенсивно, чем при увеличении скорости резания. Глубина резания оказывает наименьшее (по сравнению со скоростью и подачей) влияние на температуру в зоне резания. С увеличением угла d резания и главного угла j в плане температура в зоне резания возрастает, а с увеличением радиуса г скругления резца - уменьшается. Применение смазочно-охлаждающей жидкости существенно уменьшает температуру в зоне резания.
32. Влияние на износ СОЖ

Применение СОЖ благоприятно воздействует на процесс резания металлов: значительно уменьшается износ режущего инструмента, повышается качество обработанной поверхности и снижаются затраты энергии на резание. При этом уменьшается наростообразование у режущей кромки инструмента и улучшаются условия для удаления стружки и абразивных частиц из зоны резания. Наименьший эффект дает применение СОЖ при обработке чугуна и других хрупких материалов. При работе твердосплавным инструментом на высоких скоростях резания рекомендуется обильная и непрерывная подача СОЖ, так как при прерывистом охлаждении в пластинах твердого сплава могут образоваться трещины и инструмент выйдет из строя. Наиболее эффективно применение СОЖ при обработке вязких и пластичных металлов, при этом с увеличением толщины среза и скорости резания положительное воздействие СОЖ на процесс стружкообразования уменьшается. Выбор СОЖ зависит от обрабатываемого материала и вида обработки. СОЖ должна обладать высокими охлаждающими, смазывающими антикоррозионными свойствами и быть безвредной для обслуживающего персонала. Все СОЖ можно разбить на две основные группы - охлаждающие и смазочные. К первой группе относятся водные растворы и эмульсии, обладающие большой теплоемкостью и теплопроводностью. Широкое распространение получили водные эмульсии, содержащие поверхностно-активные вещества; водные эмульсии применяются при обдирочных работах, когда к шероховатости обработанной поверхности не предъявляют высоких требований. Ко второй группе относятся минеральные масла, керосин, а также растворы поверхностно-активных веществ в масле или керосине. Жидкости этой группы применяются при чистовых и отделочных работах. Также нашли применение осерненные масла (сульфофрезолы), в которых в качестве активированной добавки используется сера.
33. 34 Физическая природа изнашивания

Абразивное изнашивание – происходит в результате мех. зацепления выступающих поверхностей на трущихся поверхностях сопр-ая их скалыванием, срезанием, а так же истиранием режущих поверхностей инструмента.

Адгезионное изнашивание – происходит в результате прилипания/схватывания трущихся поверхностей и последующего отрыва мельчайших частиц материала и инструмента; для наступления схватывания необходимо сближение поверхностей на расстояние параметра кристаллической решётки.

Диффузионное изнашивание – диффузионное растворение металла инструмента в обработанном металле, при температуре 800-850оС , при таких температурах работают твёрдые сплавы. Быстрее всего диффундирует углерод, медленнее W, Co, Ti.

Окислительное изнашивание – основано на коррозии твёрдых сплавов при нагреве их в среде кислорода; при температуре 700-800 оС , кислород вступает в реакцию с фазой твёрдого сплава и карбидами W и Ti, вследствие чего твёрдость продуктов окисления в 40-60 раз ниже твёрдости сплава. Они быстро разрушаются, нарушая монолитность сплава, что создаёт условия для выкрашивания.
35.Критерии затупления (критерий максимального износа).

Критерий затупления режущего инструмента - критерий отказа режущего инструмента (лезвия), характеризуемый максимально допустимым значением износа режущего инструмента (лезвия), после достижения которого наступает его отказ. (Износ - величина, характеризующая изменение формы и размеров режущего инструмента вследствие изнашивания при резании.)
Критерий отказа режущего инструмента (Критерий отказа) - определяется в зависимости от требований к обработке при выполнении конкретной технологической операции. Например, на операциях предварительной обработки критериями отказа могут быть приняты предельно допустимые значения износа инструмента по задней поверхности лезвия, определенные по условию его рациональной эксплуатации; значения силы резания.

37. Силы резания при точении (схема действия, составляющие).Действующие на резец силы (рис. ) обычно приводятся к силам упругой Рупр и пластической Рпл деформаций, действующим нормально к передней поверхности резца, и силам Р'упр и Р'пл, действующим нормально к задней поверхности резца.



Рис. 255. Силы резания при точении.
В свою очередь силы трения Т = ? (Рупр + Рпл) и Т = ? (Р'упр + Р'пл) действуют соответственно вдоль передней и задней поверхностей резца.
Упомянутая система сил приводится к равнодействующей силе R (
рис. 255, б).
Равнодействующая сила резания R обычно раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие Рх, Ру и Рz. Составляющая сила Pz, действующая в плоскости резания, называется силой резания. По этой силе определяют крутящий момент на шпинделе станка, мощность резания и производят расчет механизма коробки скоростей и прочности резца. Составляющая сила Ру, действующая в горизонтальной плоскости и совпадающая с направлением поперечной подачи, называется радиальной силой. Сила Ру действует на обрабатываемую заготовку, изгибая ее, что влияет на точность обработки и одновременно отжимает инструмент от заготовки.
Составляющая Рх действует в горизонтальной плоскости, совпадает с направлением продольной подачи и называется силой подачи. Силу Рх должен выдержать механизм подач станка.
Величина силы резания Pz определяется по формуле, полученной обработкой опытных данных: Pz = Cpt
Xp SУp кГ,
где Ср — коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого
 металла; t — глубина резания в мм; S — подача в мм/об; Хр и Ур — показатели степени при глубине резания и подачи.
Значение Ср и показатели степеней Хр и Ур для конкретных условий приведены в различных нормативных материалах, откуда их и выбирают для практических целей.
Обычно Ур = 0,75, а Хр = 1, вследствие чего для уменьшения силы резания при обтачивании с одним и тем же сечением среза f = tS рекомендуется выполнять обработку при большей подаче и меньшей глубине резания.
Вычислив силу Рг, переходят к определению сил Рх и Ру.
Однако соотношение сил Pz : Рх : Ру зависит от элементов режущей части резца и режимов резания (t, S, V), от свойств обрабатываемого материала и износа резца, от условий резания и других факторов. В среднем соотношение составляющих сил резания можно принять: Pz : Ру : Рх = 1 : 0,45 : 0,35.

38. Частные случаи действия сил резания. Равнодействующая.
Суммарную равнодействующую всех сил, действующих на резец со стороны обрабатываемого металла, можно назвать силой сопротивления резанию (стружкообразованию) R=. Где: Рz – сила резания, или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Рх – осевая сила, или сила подачи, действующая параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи; Ру – радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки.
39.Влияние на силы резания свойств обрабатываемого материала, материала инструмента и скорости резания.

Влияние скорости резания: На уч-ке от V1-V2 скорость резания уменьшается ,т.к. появляется нарост на инструменте, что приводит к уменьшению усадки стружки и соответственно к уменьшению силы. На уч-ке V2-V3 происодит срыв нароста, что увеличивает усадку и увеличивает силы резания. При скорости более V3 коэф усадки уменьшается . а след-но уменьшаются силы резания. Pz=c/V0.15 ; Py=c/V0,3

Влияние материала заготовки и мат-ла инструмента. Чем тверже метал, тем сильнее он сопротивляется проникновению инструмента, т. об. При обработке стали силы резания больше чем при обраб чугуна, т.к. при обработке хрупких мат-ов степень плстической деформации ниже а след-но ниже сопротивляемость.

Различное влияние мат-ла режущей части на силы резания объясняются различным коэфиц трения. Коэфиц трения у твердосплавных меньше чем у углеродистых, а у керамических меньше чем у твердосплавных.

На силы резания влияют следующие факторы: обрабатываемый материал, глубина резания, подача, передний угол (угол резания), главный угол в плане, радиус закругления при вершине, смазочно-охлаждающие технологические среды, скорость резания и износ инструмента.

Во избежание смещения резца от действия сил Ру и Рх он должен быть прочно закреплен в резцедержателе. Напряжения, вызванные в державке силами Рz, Ру и Рх, не должны повышать напряжений, допускаемых материалом державки по его прочности и жесткости. Большие напряжения создаются и в режущей части инструмента, поэтому сила Рz должна быть меньше силы, допустимой для режущей части резца.

Сила резания может быть рассчитана по формуле: Р=СрtХрSУpНВZp, где коэффициент Ср и показатели степени хр, ур и zр для всех трех составляющих силы резания – справочные величины (Грановский 177). Полученные значения составляющих сил резания необходимо умножить на поправочные коэффициенты, учитывающие влияние: а) главного угла в плане ; б) радиуса r0 закругления вершины резца; в) максимального линейного износа h3мах.

Работа резания в общем случае (в джоулях) рассчитывается по формуле: W=PzL, где Рz – сила резания, действующая в направлении скорости резания (Н); L – путь, проходимый режущим инструментом, м.

Эффективную мощность, Вт, затрачиваемую на резание, рассчитывают по уравнению Ne=Р/60, где  - скорость резания, м/мин; Р=Рz – сила резания, Н. С учетом КПД станка легко подсчитать и необходимую (расчетную) мощность электродвигателя: Nэл=Ne/.
40.Влияние на силы резания t и S.

Влияние глубины резания: С увеличением глубины рез увеличивается длина активной части реж кромки, а так же площадь поперечного сечения среза, что приводит к увеличению объёма пластической деформации, след-но увеличиваются силы резания Pz=ctx


Влияние подачи: Увелич объем срезаемого мат-ла , что приводит к увеличению сил резания, но пластич деформация с увеличением толщины меньше, а значит и работа затраченная на пластическую деформацию меньше, след-но меньше силы резания.Pz=c2Sy


41.Влияние на силы резания угла резания и главного угла в плане.

Влияние переднего угла: Т.к. реж кромка станов острее, что приводит к уменьшению усадки стружки след-но уменьш. силы резания.

Влияние главного угла в плане: С увеличением угла ? сила резания уменьшается т.к. уменьшается длина активной части режущей кромки и соответственно уменьшается сопротивление, силы резания уменьшаются. При увеличении угла ? возрастает толщина среза и длина криволинейного уч-ка режущей кромки. С увеличением толщины среза уменьшается деформация(усадка стружки) В диапазоне от 30-60(град) увелич средней толщины среза играют большую роль в уменьшении деформации, чем увелич длины криволинейного участка, что приводит к уменьшению Pz, а в диапазоне от 60-90(град) увеличение средней толщины незначительно, тогда как длина криволинейного уч-ка продолжает возрастать и соответственно увелич силы резания.



42.Влияние на силы резания формы инструмента, износа, СОЖ.

Влияние формы резца в плане: Влияние фасонного резца на силы резания больше, т.к. длина активной части реж кромки больше => больше сопротивление резания. Соответ-но больше сила резания.

Влияние износа инструмента на силы резания: Износ по передней пов-ти уменьшает силы резания. С увеличением износа по передней пов-ти увеличивается угол, что приводит к уменьшению силы резания. С износом по задней пов-ти увеличиваются силы трения и соответственно увеличиваются силы резанияю

Влияние СОЖ: а) СОж уменьшает коэф трения м-ду стружкой и передней пов-юи м-ду задней пов-ю и обрабатываемой пов-ю. При этом нагрузка снижается на 30%.

б) уменьшение сил резания при применении СОЖ объясняется адсорбным понижением твердрсти.


43.Общие зависимости для определения сил резания.
На величину силы резания влияют обрабатываемый материал, площадь среза и его форма, углы реза, скорость резания и ряд других менее существенных факторов.
Влияние на силу резания обрабатываемого материала видно из следующих сопоставлений. Силы резания при обработке стали средней твердости примерно в 2,2 раза больше, чем при резании чугуна средней твердости. Сила резания при обработке самой мягкой стали значительно меньше силы резания при обработке самой твердой стали. При обработке чугуна различных твердостей эта разница не так велика.
Сила резания возрастает с увеличением площади среза. Если при этом увеличение площади среза получается за счет увеличения глубины резания, сила
 Рz возрастает пропорционально глубине резания. При увеличении подачи сила Рz так же возрастает, но менее. Так например, если увеличить глубину резания вдвое, сохранив ту же подачу, сила резания увеличится так же вдвое. Но если, не изменяя глубины резания, увеличить в два раза подачу, сила резания возрастет не в два раза, а несколько меньше. Это объясняется тем, что при сравнительно большой подаче не происходит столь значительной деформации металла, как это имеет место при малой подаче.
Сила резания получается различной при одинаковых площадях среза, но разных их формах. Она меньше при больших значениях толщины среза, чем при меньших. Например, сила резания при глубине 4мм и подаче 2мм/об несколько меньше, чем при глубине резания 8мм и подаче 1мм/об, несмотря на то, что площадь среза в обоих случаях одинакова и равна 8 ммІ. Это объясняется так же разной степенью деформации металла в срезаемом слое.
С уменьшением переднего угла резца, т.е. с увеличением угла резания, села резания возрастает, так как при этом увеличивается угол клина, которым является резец. При увеличении главного угла в плане примерно до 50-55є сила резания уменьшится. С дальнейшим увеличением этого угла сила резания возрастает. Изменение величины силы резания, вызываемое изменением главного угла в плане не значительно. При увеличении радиуса закругления вершины резца сила резания возрастает, но так же не значительно. Затупление резца вызывает увеличение силы резания. На величину силы резания влияет так же введение в зону резания смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Маслянистые вещества, содержащиеся в охлаждающей жидкости, проникая в микроскопические трещины деформируемого резцом металла, уменьшают силы трения, появляющиеся в зоне образования стружки. Благодаря этому сопротивление резанию уменьшается. Чем больше с больше в смазочно-охлаждающей жидкости содержится смазочных веществ, тем существеннее ее влияние на силу резания.


44. Измерение сил резания. Электрические динамометры.
Для экспериментального определения сил резания и изучения влияния на них различных факторов применяют специальные динамометры. Различают динамометры трехкомпонентные для измерения Pz, Py и Px; двухкомпонентные для измерения Pz и Py или Pz и Px и однокомпонентные для измерения какой-либо одной составляющей силы резания.
Динамометры в зависимости от принципа работы делятся на электрические, механические и гидравлические. Каждый динамометр включает в себя устройство для разложения равнодействующей силы резания на составляющие, датчики для преобразования измеряемой силы в удобно наблюдаемую величину и регистрирующее устройство. Наибольшее применение имеют электрические динамометры: пьезоэлектрические, емкостные, индукционные и динамометры с проволочными датчиками сопротивления.
45. Скорость резания и стойкость.

Скорость главного движения резания (скорость резания)  - скорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания. При точении, когда заготовка вращается с частотой вращения n (об/мин), скорость резания (м/мин): =Dn/1000,

D – наибольший диаметр поверхности резания, мм.

Продолжительность резания новым или переточенным режущим инструментом до его отказа, т.е. до достижения предельно допустимого износа, называется периодом стойкости Т. Иногда для выражения технологических возможностей период стойкости инструмента дается в метрах пути резания (ТL) и в количестве деталей, обработанных между двумя переточками.

Чем больше интенсивность изнашивания, тем меньше период стойкости инструмента. Последний служит количественным выражением интенсивности изнашивания инструмента и сильно изменяется в зависимости от условий резания – режимов резания, геометрических параметров режущей части инструмента, применяемой СОТС и т.д. Одним из основных факторов, определяющих период стойкости инструмента, является скорость резания. Это в первую очередь обусловлено тем, что в зависимости от скорости изменяется температура в зоне резания.

Чтобы получить график зависимости Т=f() для определенного инструмента, его используют до полного затупления при выбранных условиях. При этом все условия сохраняются постоянными, кроме . Затем строят графики зависимости износа от времени резания hз=f(), по которым находят соответствующие значения Т при предельном износе hз= и строят кривые Т=f() или =f(Т).
46. Влияние на скорость резания обрабатываемого материала, глубины и подачи.

Влияние обрабатываемого материала на скорость резания: наихудшую обрабатываемость имеют инструментальные быстрорежущие стали, из за большого содержания вольфрама, а так же легированные стали (Ti,Mn, Ni), эти стали имеют высокий предел прочности, склонность к адгезии, низкую теплопроводность, все эти факторы вызывают увеличение сил, а следовательно увеличение износа, что приводит к снижению скоростей резания. Легче всего обрабатываются автоматные стали, что позволяет большей скорости резания при обработки.

При глубине резания больше подачи, подача оказывает большее влияние на скорость резания чем глубина, это объясняется тем что с увеличением подачи увеличивается термодинамическая нагрузка на единицу длины активной части режущей кромки.

При работе, когда подача больше глубины на скорость резания большее влияние оказывает глубина.
49. Разновидности токарных операций.
  1   2   3   4   5
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации