«Утверждаю»
Ректор университета
____________
« » 2009 г.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ГЕОМЕТРИЯ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы № 8
для студентов 1-го курса дневной формы обучения
всех специальностей
Издание третье,
переработанное и дополненное
Брянск 2009
УДК 621.946.025.7
Технология конструкционных материалов. Режущий инструмент и его основные элементы и геометрия. - Методические указания к выполнению лабораторной работы № 8 для студентов 1-го курса дневной формы обучения всех специальностей, 3-е изд., перераб. и доп. – Брянск, БГТУ, 2009г.- 13 с.
Разработал:
канд. техн. наук, доц.
Рекомендовано кафедрой "Технология металлов и металловедение" БГТУ (декабря 2009 г.)
Печатается по изданию: Режущий инструмент и его основные элементы и геометрия: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 8 для студентов 1-го курса дневной и 2-го курса вечерней форм обучения всех специальностей, Брянск, 2007 г.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является:
1. Практическое знакомство с основными конструкциями режущих инструментов и областями их применения.
2. Закрепление лекционного материала по основам теории режущих инструментов.
3. Приобретение практических навыков в измерении основных углов заточки и оформлении их на чертежах для ряда режущих инструментов.
1.РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Обработка резанием — это процесс получения детали требуемой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей за счет механического срезания с поверхностей заготовки режущим инструментом материала технологического припуска в виде стружки
В процессе обработки резанием заготовок на металлорежущих станках режущий инструмент является одним из основных факторов, определяющих производительность процесса, точность размеров и качество поверхности.
Наиболее распространенными являются следующие группы инструментов:
1. Резцы - наиболее простые режущие инструмента, применяемые в основном на токарных, строгальных, долбежных станках.
Наибольшее распространение получили токарные резцы:
- проходные прямые, отогнутые, упорные - для обтачивания наружных поверхностей тел вращения;
- отрезные резцы служат для проточки канавок и отрезки;
-подрезные резцы используются для обработки торцовых поверхностей;
- расточные резцы служат для обработки сквозных и глухих отверстий;
- резьбовые применяются для нарезания резьбы;
- фасонные или призматические - для обтачивания наружных фасонных (сложных) поверхностей.
2. Инструменты для обработки отверстий, применяемые на сверлильных, расточных, токарных станках:
- сверла – инструмент для получения отверстий в сплошном материале, наиболее распространенными являются спиральные сверла, имеющие два режущих зуба;
-зенкера – инструмент для увеличения диаметра отверстия, имеющие 3 - 4 режущих зуба для обработки торцов, прилегающих к отверстиям - торцовые зенкера (цековки);
- зенковки – инструмент для обработки цилиндрических и конических углублений в отверстиях;
- развертки служат для окончательной (чистовой) обработки отверстий на станках (машинные развертки) или вручную (слесарные развертки, имеющие как правило, 6 или более режущих зубьев;
3. Фрезы – инструмент для обработки плоскостей, пазов, уступов и фасонных (сложных) поверхностей, применяющихся на фрезерных станках, по назначению бывают:
- цилиндрические фрезы служат для обработки горизонтальных поверхностей на горизонтально - фрезерных станках;
- торцовые фрезы применяются на горизонтально-фрезерных станках (для обработки вертикальных плоскостей), на вертикально-фрезерных станках (для обработки горизонтальных и наклонных плоскостей), на продольно-фрезерных станках (для обработки горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей) и на расточных станках (для обработки торцовых плоскостей, прилегающих к отверстиям);
-дисковые пазовые фрезы служат для обработки пазов и уступов на горизонтально-фрезерных станках;
- угловые фрезы применяются для обработки наклонных поверхностей, скосов и пазов;
- дисковые отрезные фрезы (толщиной до 3...5 мм) - для отрезки заготовок и прорезки узких канавок;
- концевые (пальцевые) фрезы служат для обработки канавок, пазов, уступов на вертикально-фрезерных, копировально-фрезерных и других станках;
- фасонные фрезы применяют для обработки сложных (фасонных) поверхностей.
4. Инструменты для нарезания резьбы, основными из которых являются:
- метчики - для нарезания резьбы в отверстиях;
- плашки - для нарезания резьбы на наружных поверхностях.
5. Инструмент для нарезания зубчатых колес:
- модульные, дисковые и пальцевые фрезы - для нарезания зубьев. Используются на горизонтальных и вертикальных станках;
- модульные червячные фрезы служат для нарезания зубьев. Используются на зубо-фрезерных станках;
- модульные долбяки используются для нарезания зубьев. Применяются на зубодолбежных станках;
- зубострогальные рейки и резцы служат для нарезания зубьев. Используются на зубострогальных станках.
6. Протяжки - это высокопроизводительные многолезвийные инструменты. Они применяются для обработки отверстий круглой и некруглой форм, шпоночных и шлицевых пазов, уступов, плоскостей и фасонных поверхностей на протяжных станках. Окончательная обработка поверхности протяжкой, как правило, осуществляется за один рабочий ход.
7. Абразивные, алмазные инструменты – это инструменты из сверхтвердых материалов. Применяются они, в основном, для чистовых и отделочных работ на шлифовальных, хонинговальных и других станках. Этот инструмент подразделяется на следующие группы:
- шлифовальные круги и диски;
- шлифовальные сегменты и бруски;
- шлифовальные ленты на бумаге или полотне.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РЕЗАНИЕ, И КАЧЕСТВО ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Основными способами лезвийной обработки являются точение, сверление, фрезерование, строгание и протягивание. В основу классификации способов механической обработки заложен вид используемого инструмента и кинематика движений.
Любой способ обработки включает два движения (рис. 2.): главное – движение резания Dr – и вспомогательное – движение подачи Ds. Главное движение обеспечивает съем металла, а вспомогательное – подачу в зону обработки следующего необработанного участка заготовки. Эти движения осуществляются за счет перемещения заготовки или инструмента.
Поверхность резания представляет собой поверхность, которую описывает режущая кромка при осуществлении суммарного движения, включающего главное движение и движение подачи.
Отличительной особенностью лезвийной обработки является наличие у обрабатываемого инструмента острой режущей кромки определенной геометрической формы.
Геометрические параметры режущего инструмента целесообразно рассматривать на примере токарного прямого проходного резца. Геометрические параметры других режущих инструментов (как бы сложны не были) соответствуют геометрическим параметрам токарного прямого проходного резца.
Токарный прямой проходной резец (рис.1) имеет рабочую часть I и стержень II, который служит для закрепления резцедержателя. Рабочая часть I состоит из следующих элементов:
1 – главная поверхность А γ. Эта поверхность в процессе резания контактирует с деформированным слоем, переходящим в стружку.
2 – главная задняя поверхность Aα.
3 - главная режущая кромка К,
4 - вспомогательная задняя поверхность лезвия Aα/. Она обращена к обработанной поверхности.
5 - вершина лезвия
6 - вспомогательная режущая кромка К/.
Передняя Аγ и задняя Аα поверхности лезвия образуют режущий клин, а их пересечение создает режущую кромку (главное лезвие) К. Пересечение передней и вспомогательной задней поверхностей образует вспомогательную режущую кромку К'.
Процесс формообразования деталей резанием осуществляется путем удаления поверхностных слоев заготовки до полного снятия припуска на обработку. За каждый проход режущего инструмента с поверхностного слоя заготовки срезается ее исходная поверхность и образуется новая.
В процессе срезания припуска при точении на обрабатываемой заготовке различают поверхности и координатные плоскости (рис. 2).
Поверхность на заготовке, срезаемая за каждый очередной проход инструмента, называется обрабатываемой поверхностью. Поверхность, образовавшаяся на детали после снятия припуска, называется обработанной поверхностью. Поверхность, образуемая режущей кромкой инструмента в результирующем движении резания, называется поверхностью резания. Эта поверхность является промежуточной. Она временно существует в процессе резания между обрабатываемой и обработанной поверхностями.
Инструмент затачивают по передней и задним поверхностям. Для определения углов, под которыми располагаются поверхности режущей части инструмента относительно друг друга, вводят статическую систему координат (рис.2).
Основная плоскость (Pv) - координатная плоскость, проведенная через точку режущей кромки перпендикулярна направлению скорости главного движения. Плоскость резания (Pn) - координатная плоскость, касательная к режущей кромке и перпендикулярная основной плоскости.
Статическая главная секущая плоскость (Pt) - координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения статической основной плоскости и плоскости резания.
Статическая вспомогательная секущая плоскость (Pr1) - плоскость, перпендикулярная к проекции вспомогательной режущей кромки на плоскость PV.
Углы инструмента оказывают существенное влияние на резание и качество обработки.
Углы резца рассматривают исходя из следующих условий: ось резца перпендикулярна линии центров станка; совершается только главное движение резания.
Рис. 2. Геометрические параметры токарного резца:
а – координатные плоскости:1– плоскость резания Рп; 2 – рабочая плоскость Рs; 3 – главная секущая плоскость Рt; 4 – основная плоскость Pv б – углы резца в статике;
Главный передний угол γ – это угол между передней поверхностью лезвия и плоскостью, перпендикулярной к плоскости резания. Измеряют его в главной секущей плоскости между следом передней поверхности лезвия и следом плоскости, перпендикулярной к следу плоскости резания. Передний угол оказывает большое влияние на резание. С увеличением угла γ уменьшается деформация срезаемого слоя, так как инструмент легче врезается в материал, снижаются силы резания и расход мощности. Одновременно улучшаются условия входа стружки, качество обработанной поверхности заготовки повышается. Чрезмерное увеличение угла γ приводит к снижению упругости лезвия, увеличению износа вследствие выкрашивания, ухудшению условий отвода тепла от режущей кромки.
При обработке заготовок из хрупких и твердых материалов для повышения прочности и стойкости резца следует назначать меньшие значения угла γ, иногда даже отрицательные. При обработке заготовок из мягких и вязких материалов передний угол увеличивают.
Главный задний угол α - угол между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания. Измеряют его в главной секущей плоскости между следом плоскости резания и следом главной задней поверхности. Наличие угла α уменьшает трение между главной задней поверхностью инструмента и поверхностью резания заготовки, что способствует износу инструмента по главной задней поверхности. Чрезмерное увеличение угла α приводит к снижению прочности режущего лезвия. Угол α назначают исходя из упругой деформации материала обрабатываемой заготовки.
Вспомогательный задний угол α1 измеряют во вспомогательной секущей плоскости между следом вспомогательной задней поверхности и следом плоскости, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно статической основной плоскости. Наличие угла α1 уменьшает трение между вспомогательной задней поверхностью инструмента и обработанной поверхностью заготовки.
Главный угол в плане φ - угол в основной плоскости между плоскостью резания и направлением движения подачи. Угол φ оказывает значительное влияние на шероховатость обработанной поверхности заготовки. С уменьшением угла φ шероховатость обработанной поверхности снижается. Одновременно уменьшается толщина и растет ширина срезаемого слоя материала. Это увеличивает активную рабочую длину режущей кромки. Сила и температура резания, приходящиеся на единицу длины кромки, уменьшаются, это снижает износ инструмента. С уменьшением угла φ резко возрастает сила резания, направленная перпендикулярно к оси заготовки, что вызывает повышенное деформирование обрабатываемой заготовки.
Вспомогательный угол в плане φ/ - угол в основной плоскости между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и направлением, обратным движению подачи. С уменьшением угла φ/ шероховатость обработанной поверхности снижается, одновременно увеличивается прочность вершины резца и уменьшается его износ.
Угол наклона режущей кромки λ - угол в плоскости резания между режущей кромкой и основной плоскостью. С увеличением угла λ качество обработанной поверхности ухудшается.
Углы γ, α, φ, φ/ могут изменяться вследствие погрешности установки резца. Если при обтачивании цилиндрической поверхности вершину резца установить выше линии центров, то угол γ увеличится, а угол α уменьшится, а при установке вершины резца ниже линии центров станка - наоборот. Если ось резца не перпендикулярна линии центров станка, то это вызывает изменение углов φ и φ/.
В процессе резания углы γ и α резца также изменяются. Это можно объяснить тем, что меняется положение плоскости резания в пространстве вследствие вращения заготовки и поступательного движения резца, так как в этом случае фактической поверхностью резания, к которой касательна плоскость резания, будет винтовая поверхность. При работе с большими подачами, а также при нарезании резьбы резцом изменение углов γ и α будет существенным, что необходимо учитывать при изготовлении резцов, внося соответствующие коррективы.
Углы γ и α в процессе резания могут оказаться переменными, что наблюдается при обработке сложных поверхностей деталей типа кулачков, лопаток турбин.
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ И СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НА СВЕРЛИЛЬНЫХ СТАНКАХ
Сверление является основным способом получения глухих и сквозных цилиндрических отверстий в сплошном материале заготовки.
В качестве инструмента при сверлении используется сверло, имеющее две главные режущие кромки.
Для сверления используются сверлильные и токарные станки.
Для обработки заготовок на сверлильных станках применяют сверла, зенкеры, метчики и комбинированные инструменты.
Схемы сверления, зенкерования и развертывания представлены на рисунке 3.
На сверлильных станках сверло совершает вращательное (главное) движение и продольное (движение подачи) вдоль оси отверстия, заготовка неподвижна (рис.4а).
При работе на токарных станках вращательное (главное движение) совершает обрабатываемая деталь, а поступательное движение вдоль оси отверстия (движение подачи) совершает сверло (рис.4б).
Диаметр просверленного отверстия можно увеличить сверлом большего диаметра. Такие операции называются рассверливанием (рис.4в).
При сверлении обеспечиваются сравнительно невысокая точность и качество поверхности.
Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняются зенкерование и развертывание.
Рис.3. Схемы сверления, зенкерования и развертывания: а) обработка заготовок на сверлильных станках; б) обработка заготовок на токарных станках; в) рассверливание;
г) зенкерование; д) развертывание
Сверла - по конструкции подразделяют на спиральные, центровые и специальные. Наибольшее распространение получили спиральные сверла, (рис.3).
На рис. 3 показаны геометрические элементы спирального сверла: 1 - передняя поверхность лезвия Аγ; 2 - главная режущая кромка ; 3 - вспомогательная режущая кромка К/ ; 4 - главная задняя поверхность лезвия Аα , 5 - вспомогательная задняя поверхность лезвия Aα/; 6 — вершина лезвия.
Основную работу по резанию - выполняет главнее режущие кромки образованные пересечением передней (1) и задней (4) поверхностями
Статические передний γс и задний αc. углы сверла измеряют в статической главной Рис. 4. Основные углы сверла секущей плоскости PRC: γc - между передней поверхностью лезвия и статической основной плоскостью PVC ; αc - между задней поверхностью лезвия и статической плоскостью резания PNC.
Угол в плане φ определяют в статической основной плоскости PVC между статической плоскостью резания PNC и рабочей плоскостью PS. Угол наклона поперечной режущей кромки φ измеряют между проекциями главной и поперечной режущих кромок на плоскость, перпендикулярную оси сверла. Наклон винтовой канавки характеризуется углом ω, измеряемым по наружному диаметру.
Техника измерения основных углов резцов и сверла показана на рис. 5-8.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Познакомиться с основными видами режущих инструментов, их назначением и составить отчет.
2. Изучить основные элементы рабочей части на примере токарного проходного резца. Найти основные элементы на проходном упорном резце, отрезном резце и сверле. Составить отчет и сделать в нем рис.1
3. Изучить геометрические параметры режущих инструментов на примере токарного проходного резца. Привести в отчете рис.2 и дать определение основных углов с указанием их влияния на процесс резания
4. Измерить углы проходных (отогнутого, упорного) и отрезного резцов, выполнить эскизы этих инструментов и проставить значения измеренных углов на данных эскизах.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Установить название инструмента одной из приведенных групп по его внешнему виду (например, фреза цилиндрическая) и пояснить его назначение.
2. Определить на каком-нибудь из резцов один из основных элементов рабочей части и дать его определение.
3. Определить на каком-нибудь из резцов или сверле один из основных углов и измерить его. Дать определение данного угла, буквенное обозначение, показать, как он влияет на процесс резания.
4. Установить, какой буквой принято обозначать главный задний угол (передний угол, угол в плане, угол наклона кромки).
5. Измерить один из углов резца.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
I. Технология конструкционных материалов/Под общ. ред. .-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1990.-352 с.
Технология конструкционных материалов. Режущий инструмент и его основные элементы и геометрия. Методические указания к выполнению лабораторной работы № 8 для студентов 1-го курса дневной формы обучения всех специальностей
ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА КОВАЛЕВА
Научный редактор
Редактор издательства
Компьютерный набор
Темплан 2009 г., п.284
 |
Подписано в печать
Формат 60´84 1/16 Бумага офсетная. Офсетная печать.
Усл. печ. л.1,1. Уч. - изд. л. 1,1. Тираж 50 экз. Заказ Бесплатно
|
Брянский государственный технический университет. Брянск, бульвар им. 50-летия Октября, 7, БГТУ,
Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ,
