1. Основні поняття, терміни і визначення теорії різання матеріалів
Поняття обробка пов'язане з дією, спрямованою на зміну властивостей
предмета праці (заготовки) при виконанні технологічного процесу. Залежно від
виду застосовуваної енергії для впливу на заготовку обробка може бути механічною,
термічною, хімічною, електричною та ін. Під механічною розуміють обробку заготовки
тиском або різанням. Різання – це складний процес, так як він залежить від
великої кількості величин, які називаються параметрами різання. До параметрів
різання належать: форма та розміри інструменту та заготовки, форма траєкторії
різання, швидкість відносного переміщення інструменту та заготовки, ступінь
заглиблення інструменту в заготовку, фізичні та хімічні характеристики оброблюваного
та інструментального матеріалів та ін. Ці параметри в процесі різання взаємодіють
та призводять до виникнення взаємопов'язаних механічних, електричних, теплових,
хімічних та інших явищ, які обумовлюють відділення і формування поверхневого
шару оброблюваної заготовки, а також впливають на інструмент.
Різання є процес керованого руйнування (відділення) матеріалу припуску та
формоутворення поверхні деталі. Домінуючим фактором при цьому є пластичне
деформування у поєднанні зі складним комплексом явищ – механічних, фізичних,
хімічних, теплових і т.д.
 Рисунок 1.1 – Загальна схема |
Обробка різанням
полягає в утворенні нових поверхонь шляхом відділення зрізуваного шару 5 з
заготовки 3 (рис. 1.1) різальним лезом інструменту 1 з ріжучою кромкою 4 з
утворенням стружки 2 з метою досягнення заданих властивостей (форми, розмірів,
точності, шорсткості, фізико-хіміко-механічного стану) обробленої поверхні 6 і
поверхневого шару. Лезо інструмента – клиноподібний елемент ріжучого
інструменту, створений для проникнення в матеріал заготовки та відділення
стружки. Стружка – деформований і відокремлений в результаті обробки різанням
поверхневий шар матеріалу заготовки, що складає припуск. Для того щоб інструмент міг
видалити з заготовки припуск, залишений на обробку, інструменту та деталі надають
рухи з певними напрямками та швидкістю. Сукупність рухів інструменту і
оброблюваної заготовки, необхідні для отримання заданої поверхні, називається
кінематичної схемою різання. Кінематичні схеми основані на поєднанні
рівномірних рухів: прямолінійних і обертальних. Один з рухів, необхідний для
реалізації процесу перетворення шару, що зрізається, в стружку, який
здійснюється з найбільшою швидкістю, називають головним рухом різання – Dr, а інші – рухами
подачі DS
(рис. 1.2). Рух подачі DS – прямолінійний або обертальний рух ріжучого
інструменту або заготовки, швидкість якого менша за швидкість головного руху
різання, призначений для того, щоб поширити відділення шару матеріалу на всю
оброблювану поверхню. Рух подачі може бути безперервним (точіння, свердління та
ін.) або переривчастим. Переривчастий рух подачі може відбуватися в перервах
циклів різання, наприклад, при струганні (рис. 1.2 б). Результуючий рух різання De – сумарний
рух різального інструменту щодо заготовки, що включає головний рух різання Dr, та рух подачі DS.
Швидкість заданої
точки різальної кромки або заготовки в головному русі різання називається
швидкістю головного руху різання V.
Швидкість заданої
точки ріжучої кромки в русі подачі називається швидкістю руху подачі VS.
Швидкість заданої
точки ріжучої кромки в результуючому русі різання називається швидкістю
результуючого руху різання Ve.
Підсумовування швидкостей V та VS
дозволяє визначити швидкість результуючого руху різання Ve (див. рис. 1.2). Вектор цієї швидкості Ve завжди стосується
траєкторії результуючого руху De
даної точки інструменту.
У технічній літературі швидкість головного руху різання V називають швидкістю різання, а замість поняття швидкість руху подачі може використовуватися термін подача.
Рисунок 1.2 – Елементи рухів у процесі різання:
а
– при точінні;
б – при струганні;
в – при свердлінні;
г – при фрезеруванні;
1 – напрямок швидкості результуючого
руху різання – Ve;
2 – напрямок швидкості головного руху
різання – V;
3 – напрямок швидкості руху подачі – VS
Подача – відношення відстані, пройденого розглянутою точкою ріжучої кромки або заготовки вздовж траєкторії цієї точки в русі подачі, до відповідного числа циклів або певних часток циклу іншого руху під час різання. Під циклом руху розуміють один повний оберт при обточуванні (рис. 1.3 а), хід або подвійний хід різального інструменту або заготовки при струганні або довбанні (рис. 1.3 б), а частиною циклу може бути оберт багатозубого інструменту на один кутовий крок dф (рис. 1.3).
Рисунок 1.3 – Види подач при
різанні лезовим інструментом:
а – подача на оберт при точінні S0 (S);
б – подача на подвійний хід при
струганні S2x;
в – подача на зуб при фрезеруванні Sz;
1
– оброблювана поверхня;
2 – поверхня різання;
3 – оброблена поверхня
Виходячи з цього, розрізняють подачі: подача на оберт S (S0), мм/об – подача, що
відповідає одному оберту заготовки або інструменту; подача на зуб Sz, мм/зуб – подача, що відповідає
повороту інструмента на один кутовий крок зубів dф (рис. 1.3 в),
при цьому S
= Sz∙z, де z – число зубців різального інструмента;
подача на хід Sx, мм/хід – подача, яка відповідає одному ходу
інструменту або заготовки; подача на подвійний хід S2x, мм/подв.хід – подача, що відповідає одному подвійному
ходу заготовки або інструменту; подачу на
подвійний хід використовують при струганні (див. рис. 1.3
б), довбанні, шліфуванні та деяких
інших видах оброблення; хвилинна подача Sхв,
мм/хв – переміщення інструменту чи заготовки протягом однієї хвилини часу: Sхв = S∙n = Sz∙z∙n, де n – число обертів за хвилину заготовки чи інструмента (частота
обертання).
Рухи подачі можуть відрізнятись за напрямками (рис.
1.4).
Наприклад, при точінні переміщення різця паралельно
осі заготовки називають поздовжньою подачею (рис. 1.4 а), а перпендикулярно до осі – поперечною
(рис. 1.4 б, в).
У разі комбінованого руху при точінні утворюється
конічна або фасонна поверхні (рис.
а б
в г д
Рисунок 1.4 – Головні рухи різання та подачі при обробці різних поверхонь деталей точінням: а – циліндричної; б – торцевої; в, д – фасонної; г – конічної
При знятті стружки розрізняють три поверхні: оброблювану, котра частково
або повністю видаляється при обробленні; оброблену, створену на заготовці у
результаті оброблення; і поверхню різання, утворену різальною кромкою
інструмента у ході результуючого руху різання (див.рис.
1.3, рис. 1.5, рис. 1.6).
Глибина різання t – це відстань між обробленою та оброблюваною поверхнями заготовки (див.рис. 1.3).
Рисунок 1.5 – Поверхні при точінні (а),
свердлінні (б) та циліндричному
фрезеруванні (в):
1 – оброблювана; 2 – різання; 3 – оброблена
Рисунок 1.6 – Реальна форма обробленої поверхні при струганні (а) и та точінні (б)
Сукупність значень швидкості різання, подачі і глибини різання називається
режимом різання.
Принципова кінематична схема при поздовжньому обточуванні складається з
двох рухів (див. рис. 1.2 а): головного руху
різання Dr – рівномірного обертового руху
заготовки з числом обертів за хвили-ну (частотою обертання) – n, об/хв; руху подачі DS – поступального руху різця уздовж осі заготовки зі швидкістю VS, яка є, фактично, хвилинною подачею різця – Sхв, мм/хв.
З огляду на те, що швидкість руху подачі зневажливо мала порівняно зі швидкістю головного руху, за швидкість різання приймають швидкість головного руху різання V. У разі точіння швидкість різання вимірюється в площині обертання деталі як окружна швидкість точки оброблюваної поверхні, найбільш віддаленої від осі обертання на діаметрі D, мм. Швидкість різання позначається буквою V і вимірюється у метрах на хвилину, тобто:
а у разі стругання та
довбання – як середня лінійна швидкість переміщення різця.
Подачею при точінні буде переміщення різця вздовж обробленої поверхні за
один оберт деталі, що обточується або розточується, саме вона визначає якість
обробленої поверхні та розміри зрізуваного шару:
а при струганні або довбанні
– переміщення різця поперек обробленої поверхні за один робочий хід
стругального або довбального різця.
В результаті реалізації рухів різання і подачі з оброблюваної поверхні
заготовки відокремлюється шар матеріалу глибиною t. Глибина різання –
розмір шару металу, що видаляється з оброблюваної поверхні за один прохід
інструменту, виміряний по нормалі до напрямку руху подачі. Наведена
формулювання глибини різання є загальною. Вона справедлива як поздовжнього
точення, так й для будь-якого методу обробки металів різанням. При подовжньому
точінні (див. рис. 1.3 а) глибина різання вимірюється в осьовий площині
деталі і дорівнює:
Величина подачі S і глибини різання t визначає розміри
поперечного перерізу шару металу, що зрізається різцем з поверхні заготовки за
один оберт деталі при точінні або за один робочий хід різця при струганні і
довбанні.
Перетин шару, що зрізається, або переріз зрізу – фігура, утворена при
розсіченні шару матеріалу заготовки, що відокремлюється лезом за один цикл
головного руху різання, основною площиною. Переріз шару, що зрізається, може
мати різну форму в залежності від форми різальної кромки різця і її
розташування щодо вектора швидкості руху подачі. У разі прямолінійного
різального леза, розташованого під кутом до вектора, переріз шару, що
зрізається, має форму паралелограма, основа якого дорівнює подачі S (Sо),
а висота – глибині різання t та сторонами, нахиленими до напрямку руху
подачі під кутом φ. Отриманий паралелограм
називають перерізом шару, що зрізається, а його розміри t і S –
технологічними параметрами перерізу зрізуваного шару.
Однак умови навантаження ріжучого леза при будь-якому методі обробки більш точно характеризуються фізичними параметрами перерізу зрізуваного шару: товщиною а і шириною b (рис. 1.7). Крім них ще використовується параметр – довжина активної частини ріжучої кромки – l. Фізичні та технологічні параметри зрізуваного шару пов'язані між собою такими співвідношеннями:
|
Рисунок 1.7 – Характеристики перерізу шару, що зрізається при поздовжньому точінні |
Як видно з наведених формул,
при тих же технологічних розмірах S і t фізичні параметри шару,
що зрізається а і b залежать від головного кута в плані φ. При
його збільшенні відношення b/a зменшується і шар, що зрізається,
стає товстішим і вже, не дивлячись на те, що площа його перерізу
f = a∙b = S∙t залишається такою ж. Таким
чином, фізичні параметри дають краще уявлення про форму перерізу шару, що
зрізається, ніж технологічні. Крім цього, при деяких методах обробки глибина
різання як технологічний розмір шару, що зрізається, може не існувати. Поняття
ж товщини і ширини шару, що зрізається, мають місце завжди.
1.2. Геометрія ріжучого
інструменту
У сучасній промисловості використовуються ріжучі інструменти, що
відрізняються один від одного кінематикою руху, видом устаткування, способом
виготовлення, матеріалом ріжучої частини, конструктивним виконанням тощо. Однак
у кожному з них можна виділити одне або кілька ріжучих лез (за формою клину),
що створені для зрізання шару металу (припуску). Форма ріжучих лез окреслюється
певними поверхнями, визначається геометричними параметрами ріжучої частини
інструмента і безпосередньо впливає на умови різання.
Як правило, особливості геометрії будь-яких складних інструментів вивчають
на основі форми, понять і визначень найпростішого інструмента – токарного
різця.
|
 |
|
Рисунок 1.8 – Елементи конструкції, |
Різець (рис. 1.8) складається з робочої (I) і кріпильної (II) частин. Робоча
частина (I) – частина ріжучого інструменту, що містить лезо і вигладжувачі за
їх наявності. Кріпильна частина (II) – частина ріжучого інструменту для його
встановлення та (або) кріплення в технологічному обладнанні або пристосуванні. Лезо
інструменту – клиноподібний елемент для проникнення в матеріал заготовки та
відділення шару матеріалу. Ріжуче лезо утворюється передньою і задньою
поверхнями.
У робочій частині різця розрізняють наступні елементи (див. рис. 1.8): 1
(Aγ) передня поверхня леза – поверхня леза інструмента, що контактує в
процесі різання з шаром, що зрізається, і стружкою; 3 (Aα) головна задня поверхня є поверхнею інструмента, що
контактує з поверхнею різання заготовки; 5 (A'α) допоміжна задня
поверхня – поверхня, що контактує із обробленою поверхнею; 2 (К) головна
ріжуча кромка – частина ріжучої кромки, що формує більшу сторону перерізу
зрізуваного шару, лінія перетину передньої і головної
задньї поверхонь леза інструменту; 6 (К') допоміжна
ріжуча кромка – частина ріжучої кромки, яка формує меншу сторону перерізу
зрізуваного шару, лінія перетину передньої і допоміжної задньї поверхонь леза
інструменту.
Частина ріжучого леза у місці перетину двох задніх поверхонь (чи головної і допоміжної ріжучих кромок) утворює вершину леза. Для покращення роботи інструмента часто ріжучу кромку вершини леза окреслюють дугою кола радіуса rв (радіус вершини) або прямою лінією довжиною l0 (рис. 1.9). В останньому випадку утворюється перехідна ріжуча кромка 4 (Кп) у місці перетину передньої поверхні з перехідною задньою поверхнею 7 (A''α).
а б в г
Рисунок 1.9 – Оформлення вершини різальних інструментів
 Рисунок 1.10 – Радіус |
Незалежно від способу остаточного заточування ріжучого леза воно не може
бути сформоване ідеально гострим. В дійсності передня і задня поверхні леза
з'єднуються за допомогою деякої округляючої поверхні, яка характеризується
радіусом округлення ріжучої кромки (рис. 1.10) в перерізі її нормальною січною
площиною. Для інструментів різних типів цей радіус знаходиться в межах
0,005…0,05 мм.
Виробничі показники обробки різанням: точність, шорсткість обробленої поверхні, працездатність інструменту та ін. багато в чому залежать від взаємного розташування поверхонь заготовки та робочих поверхонь інструменту, які, у свою чергу, визначаються тим, як інструмент заточений і як він встановлений на верстаті. Для полегшення розрахунку, а також заточування та вимірювання геометричних параметрів леза стандартом встановлені спеціальні системи прямокутних координат та координатних площин. Таких систем координат передбачено три: статична (ССК), кінематична (КСК), інструментальна (ІСК) кожна з яких складається із наступних координатних площин: Pv – основна і Pn – різання (рис. 1.11).
а б в
Рисунок
1.11 – Системи координат та координатні площини при точінні приз-матичним
різцем з поперечною подачею:
а – статична система координат; б – кінематична система координат;
в – інструментальна система координат
Статична система координат (ССК) є найбільше широко застосовуваною на
практиці. Використовується для наближеного визначення кутів леза в процесі
різання та для урахування зміни цих кутів в ході встановлення інструмента на
верстаті.
Кінематична система координат (КСК). Застосовується для визначення дійсних
(робочих) кутів леза, що мають місце у процесі різання. В процесах, де
швидкості V і Ve майже не відрізняються одна від одної
(обточування, свердління, фрезерування, тощо), геометричні параметри у ССК
практично не відрізняються від кінематичних і визначають умови роботи
інструмента.
Якщо статична та кінематична системи координат пов'язані з параметрами
відносного руху інструменту та заготовки, то інстру-
ментальна система координат пов'язана безпосередньо з інструментом, а саме, з
поверхнями, якими інструмент базують при його установці на верстаті або при
заточенні. Для прохідного різця такою поверхнею є його площина основи, яка є
основною інструментальною площиною.
Координатні площини будь-якої системи координат взаємно перпендикулярні, а
центр їх перетину лежить у точці А, що розглядається, на ріжучій кромці. На
рис. 1.12 показано розташування координатних площин для процесу поздовжнього
точіння (обточування). Для всіх інших видів обробки різанням визначення їх
розташування проводиться за нижченаведеними правилами:
Основна площина Pv (1) – координатна площина, проведена через розглянуту точку ріжучої кромки перпендикулярно напрямку швидкості головного або результуючого руху різання в цій точці.
Рисунок 1.12 – Розташування координатних площин щодо кінематичних елементів
процесу різання: 1 – основна площина –
Pv;
2 –
площина різання – Pn; 3 – головна січна площина – Pτ;
4 – V (або Ve) – вектор
швидкості головного руху Dr
або результуючого руху De
Площина різання Pn (2) – координатна площина, дотична до
ріжучої кромки в точці, що розглядається, і перпендикулярна основної площини.
Головна січна площина Pτ (3) – координатна
плоскість, перпендикулярна лінії перетину основної плоскості і площині різання.
Робоча площина PS – площина,
в якій розташовані напрямки швидкостей головного руху різання та руху подачі.
Кути різця як геометричного тіла вимірюються в припущенні, що вершина леза
лежить на рівні центрів верстата, вісь різця перпендикулярна напрямку руху
подачі DS, відбувається тільки головний рух різання зі
швидкістю V, щодо якої і орієнтується статична система координат.
Нижче наводяться загальні визначення кутів леза різця.
Головний кут у плані j – кут в основній площині Pv між площиною різання Pn та робочою площиною PS. Можна дати більш просте визначення цього кута: головний кут у плані j – кут між проекцією головної ріжучої кромки (К) на основну площину Pv і напрямом руху подачі S (рис. 1.13, а).
а б
Рисунок 1.13 – Геометричні параметри леза різця:
а – в основній площині – Pv; б – у головній січній площині – Pτ
Допоміжний кут у плані j1 – кут між проекцією допоміжної ріжучої кромки (К') на основну площину Pv і напрямом руху подачі
Кут при вершині різця ε – кут між проекціями головної (К) і допоміжної (К') ріжучими кромками на основну площину Pv. Очевидно, що j + e + j1 = 180°.
Кут нахилу головної ріжучої кромки l – кут в площені різання Pn між ріжучою кромкою (К) і основною площиною Pv (рис. 1.14). Кут нахилу головної ріжучої кромки вважається позитивним, коли вершина різця є нижчою точкою ріжучої кромки (рис. 1.14, а); негативним – коли вершина різця є найвищою точкою ріжучої кромки (рис. 1.14, в), і рівним нулю – якщо головна ріжуча кромка лежить в основній площині (рис. 1.14, б).
а б в
Рисунок 1.14 - Визначення кута нахилу головної ріжучої кромки l:
1 – периріз, що зрізається (А – точка першого контакту ріжучої
кромки з оброблюваним матеріалом); K –
головна ріжуча кромка;
а – кут l – позитивний; б – кут l дорівнює нулю;
в – кут l – негативний
Головний передній кут g – кут у головній січній площині
Pτ
між передньою поверхнею леза Ag, та основною площиною Pv (рис. 1.13, б). Головний передній кут g може бути позитивним, негативним і дорівнювати
нулю (рис.1.15). Якщо вершина леза у головній січній площині Pτ
відносно основної площини Pv займає найвище положення на
передній поверхні різця Ag, то передній кут g вважається позитивним. Якщо вершина леза
розташована нижче інших точок передньої поверхні Ag, то передній кут g вважається негативним, і g = 0, якщо передня поверхня співпадає з головною
січною площиною Pv.
а б в
Рисунок 1.15 – Визначення знаку переднього кута γ:
а – позитивний γ; б – негативний γ; в – γ дорівнює нулю
Головний задній кут – кут у головній січній
площині Pτ між задньою поверхнею
леза Aα і площиною різання Pn. (див.
рис. 1.13, б).
Головний кут загострення b – кут у головній січній площині Pτ
між передньою Ag та задньою Aα поверхнями леза. (див. рис. 1.13, б).
Передня поверхня різця має різні форми (рис. 1.16).
Рисунок 1.16 –
Основні форми передньої поверхні:
I – криволінійна з фаскою; II – пласка з фаскою; III – плоска:
а – з позитивним кутом g; б – з негативним кутом g
Плоска передня поверхня різця, зображена на рис. 2.13, у багатьох випадках
різання не є оптимальною. Якщо різальна частина інструмента виготовлена зі
швидкорізальної сталі або твердого сплаву, то залежно від виду оброблюваного
матеріалу і умов роботи рекомендують три форми передньої поверхні (рис. 1.16):
криволінійна з фаскою, плоска з фаскою і плоска з позитивним або негативним
переднім кутом. Для кожної з вказаних форм передньої поверхні існують
рекомендовані області їхнього ефективного застосування.
Кути ріжучої частини різця, як і будь-якого іншого інструменту, впливають
на процес різання. Правильно призначивши кути різця, можна значно зменшити
інтенсивність зношування його ріжучої частини (збільшити стійкість) та обробити
в одиницю часу більшу кількість деталей. Від величини кутів різця залежить
також величина сил, що діють при різанні на систему верстат - пристосування -
інструмент - деталь (ВПІД), потрібна потужність верстата та якість обробленої
поверхні.
Головний задній кут служить для зменшення тертя
між задньої поверхнею різця і поверхнею різання. Зі зменшенням тертя
зменшується нагрівання різця, а отже, і його зношування з боку задньої
поверхні. Однак, якщо задній кут значно збільшений, різець виходить менш
міцним. При виборі заднього кута доводиться зважати на властивості
оброблюваного матеріалу і матеріалу інструменту, а також з умовами різання. При
обробці м'яких і в'язких металів задній кут різця беруть зазвичай великим, для
твердих і тендітних металів – меншим. На практиці величину заднього кута
вибирають у межах 6…12°.
Головний передній кут g має велике значення у
процесі утворення стружки. Зі збільшенням переднього кута полегшується врізання
різця в метал, зменшується деформація зрізуваного шару, полегшується схід
стружки, зменшується сила різання і витрата потужності. Разом з тим збільшення головного
переднього кута призводить до зменшення головного кута загострення b, тобто до ослаблення ріжучого клина і зниження
його міцності, що викликає збільшення зносу різця як внаслідок викрашування
ріжучої кромки, так і внаслідок менш інтенсивного відведення тепла від
поверхонь нагрівання різця. Тому при обробці твердих і крихких металів з метою
підвищення міцності та стійкості інструменту слід застосовувати менші передні
кути; при обробці м'яких і в'язких металів передні кути мають великі значення. Внаслідок
підвищеної крихкості твердих сплавів і мінералокераміки для інструменту,
оснащеного такими матеріалами, величину переднього кута необхідно призначати
меншою, ніж для інструмента з ріжучою частиною з інструментальних сталей. При
обробці загартованих сталей інструментами, оснащеними пластинкою з твердого
сплаву, а також при ударному навантаженні (переривчасте різання) слід для
збільшення міцності ріжучої кромки застосовувати навіть негативні передні кути.
Величину переднього кута вибирають залежно від механічних властивостей
оброблюваного матеріалу, матеріалу різця та форми передньої поверхні.
Головний кут у плані j істотно впливає на стійкість ріжучого інструменту і
шорсткість обробленої поверхні. З зменшенням кута j збільшується довжина
активної частини ріжучої кромки (ширина шару, що зрізається) і зменшується
товщина зрізуваного шару, що позначається на зменшенні термодинамічного
навантаження різця. Внаслідок цього зменшується і зношування інструменту. При
занадто малому значенні кута j різко зростає віджимання різця від заготовки і
часто спостерігаються вібрації, внаслідок чого погіршується якість обробленої
поверхні і збільшується знос інструменту. Зазвичай кут j вибирають в межах 30…90° залежно від виду обробки, типу різця, жорсткості
заготовки і різця і способу їх кріплення. При обробці більшості матеріалів
прохідними обдирними різцями можна брати кут j = 45°; при обробці недостатньо жорстких деталей у
центрах необхідно застосовувати різці з кутом у плані 60, 75 і навіть 90° (щоб уникнути вібрацій).
Допоміжний кут у плані j1 служить для зменшення тертя
допоміжної задньої поверхні різця по оброблену поверхню деталі. Для отримання
більшої стійкості різця та зменшення шорсткості обробленої поверхні кут j1 треба вибирати, можливо,
меншим, враховуючи при цьому умови жорсткості системи ВПІД. Для прохідних
різців, що обробляють без врізання жорсткі заготовки, кут j1 = 5…10°; при обробці нежорстких заготовок та роботі з врізанням j1 = 30…45°.
Кут нахилу головної ріжучої кромки l служить для відводу стружки в певному напрямку (рис. 1.17). При l ¹ 0 міняється положення передньої поверхні відносно напрямку швидкості різання і напрямку сходу стружки. Коли l = 0, стружка сходить перпендикулярно ріжучій кромці. Якщо ж l ¹ 0, то стружка крім вказано руху Vc одержує рух уздовж ріжучої кромки Vc1 від вищих її точок до нижчих: до вершини (при l > 0) або від вершини (при l < 0), при цьому додатково деформуючись. Тому при l > 0 (вершина інструмента – найнижча точка ріжучої кромки) стружка відхиляється у бік обробленої поверхні (задньої бабки токарного верстата). Вона менше піддається заплутуванню і тому більш безпечна. Отже, інструмент із l > 0 рекомендується при чорновому обробленні, коли стружка товста і гірше ламається. При l < 0 стружка відхиляється від обробленої поверхні, не пошкоджує її і тому є більш бажаною при чистовому обробленні.
а б
Рисунок 1.17 – Вплив кута нахилу головної ріжучої кромки на напрям сходу стружки
Крім того кут нахилу головної ріжучої кромки l визначає місце розташування точки А, на ріжучій
кромці, де відбувається перший контакт (удар) зі зрізуваним шаром (припуском).
При l < 0 цією точкою є найбільш
слабка вершина інструмента, що може привести до її руйнування. Тому у різців із
пластинками твердого сплаву кут l завжди позитивний (l = 0…5°). При переривчастому
різанні, незалежно від виду інструментального матеріалу, різці мають позитивний
кут нахилу головної ріжучої кромки, величина якого лежить у межах l = 10…30°. При безперервному різанні
різцями зі швидкоріжучої сталі при чорновому обробленні рекомендується l = 0…4°, а при чистовому обробленні l = 0…– 4°.
1.3. Способи
оброблення різанням
Існуюче у наш час розмаїття способів оброблення різанням, конструкцій і
геометрії інструментів, властивостей оброблюваних матеріалів, широкі межі зміни
режимів різання обумовлюють практично безмежне число можливих комбінацій умов
різання. Однак всі вони можуть бути зведені до порівняно невеликого числа
основних типів оброблення різальним лезом. Їхня класифікація, як правило,
виконується за наступними ознаками:
1. За кількістю ріжучих кромок, що приймають участь у різанні – вільне і невільне. При вільному різанні у роботі бере участь тільки одна прямолінійна ріжуча кромка – головна (рис. 1.18, а, б).
а б в
Рисунок 1.18 – Приклади вільного (а, б) і невільного (в) різання
У цьому випадку всі ділянки ріжучої кромки знаходяться практично у
однакових умовах, а напрямки сходу елементів стружки на них практично
паралельні. На практиці набагато частіше доводиться мати справу із процесом
невільного різання, при якому допоміжна ріжуча кромка залежно від радіуса
вершини різця rв, кута її нахилу і подачі S приймає
більшу або меншу участь. Ця кромка створює, так назване, вторинне різання на
додаток до головного, здійснюваного головною ріжучою кромкою (рис. 1.18, в).
Невільним є різання однією головною, але непрямолінійною (ламаною,
криволінійною) кромкою. Процес утворення стружки при невільному різанні є
набагато складнішим, тому що окремі елементи стружки на різних ділянках кромки
прагнуть пересуватися по передній поверхні інструмента у напрямках, що
перетинаються, додатково деформуючи стружку.
2. За орієнтацією головної ріжучої кромки відносно вектора швидкості головного руху – прямокутне (ортогональне) і косокутне. Якщо ріжуча кромка перпендикулярна до напрямку швидкості головного руху різання, воно є прямокутним (рис. 1.19, а), а якщо не перпендикулярна – косокутним (рис. 1.19, б). Основні закономірності процесу різання зазвичай вивчають в умовах вільного прямокутного різання, як найбільш простого і неускладненого впливом додаткових факторів.
а б
Рисунок 1.19 – Прямокутне (ортогональне) (а) і косокутне (б) різання
3. За кількістю лез, що одночасно беруть участь у роботі – одно- і
багатолезове. До першого виду відноситься обточування, стругання, довбання; до
другого – свердління, фрезерування тощо.
4. За формою перетину зрізуваного шару – з постійним і змінним перетинами.
До першого виду належать, наприклад, обточування, свердління; до другого –
фрезерування. Але при роботі сучасного автоматизованого обладнання можлива
одночасна зміна всіх елементів режиму різання і перерізу зрізуваного шару, у
тому числі і при обточуванні та свердлінні інструментами із прямолінійними
різальними кромками.
5. За часом і умовами контактування ріжучого леза із заготовкою –
безперервне, переривчасте та нестаціонарне різання. Перший вид характеризується
безперервним контактом робочих поверхонь леза із заготовкою при постійних
умовах різання (див. рис. 1.18). Перерва наступає тільки при переході до
оброблення іншої заготовки.
Переривчастий процес різання здійснюється шляхом періодичного повторення циклу: різання – холостий хід: при обточуванні (рис. 1.20, а), струганні (див. рис.1.6), фрезеруванні (див. рис.1.3, в) тощо. При цьому істотну роль грають процеси, пов'язані із врізанням і виходом різального леза з контакту із заготовкою. Оброблення поверхонь на верстатах (частіше всього з ЧПК – числовим програмним керуванням) при безперервній і одночасній зміні декількох параметрів (діаметра d, глибини різання t, швидкості різання V і положення різальних кромок відносно напрямку подачі називається нестаціонарним різанням (рис. 1.20, б)
 а б |
|
Рисунок 1.20 – Схеми переривчастого
(а) и нестаціонарного (б) різання |
1. Що таке кінематична схема
різання?
2. Дайте визначення
головного руху різання та руху подачі.
3. Які елементи становлять
режим різання?
4. Як підрахувати швидкість
різання при точенні?
5. Якими можуть бути види
руху подачі під час точіння, стругання та фрезеруванні?
6. Дайте визначення швидкості,
подачі та глибини різання.
7. Що називається
технологічними і фізичними параметрами перерізу зрізуваного шару?
8. Як впливає головний кут у
плані на співвідношення ширини і товщини зрізу?
9. Які бувають системи
координат?
10. Дайте визначення кожного
з геометричних параметрів ріжучого інструменту та їх вплив на процес різання.
11. Яке різання називається
вільним, невільним, прямокутним, косокутним, переривчастим, нестаціонарним?