Основные понятия теории резания

 Основные понятия теории резания

Сущность технологии изготовления деталей машин состоит в последовательном использовании различных технологических способов воздействия на обрабатываемую заготовку для придания ей необходимой формы и размеров с указанной точностью. Одним из таких способов является механическая обработка заготовок резанием на металлорежущих станках.

Обработка резанием (рис.1) заключается в проникновении лезвия инструмента с режущей кромкой 3 в материал заготовки 2 с последующим отделением определенного слоя материала в виде стружки 4. Лезвие инструмента 1 представляет собой клинообразный элемент.

Рис.1. Схема обработки резанием: 1 – лезвие инструмента; 2 – заготовка; 3 – режущая кромка; 4 – стружка; Аγ – передняя поверхность лезвия инструмента; Аα – задняя поверхность лезвия инструмента; v – скорость резания

На рабочей части инструмента может располагаться одно или несколько лезвий (клиньев) определенной формы. Режущий инструмент с заданным числом (одно, два, три и т.д.) лезвий установленной формы называют лезвийным инструментом, а обработку таким инструментом – лезвийной обработкой (рис.2).

Рис.2. Процессы обработки резанием: а – точение: б – фрезерование; 1 – обрабатываемая поверхность; 2 – поверхность резания; 3 – обработанная поверхность; Dr – направление движения резания; DS – направление движения подачи; v – скорость резания; t – глубина резания; α – задний угол; γ – передний угол

Слой материала заготовки, деформированный и отделенный в результате обработки резанием, называется стружкой. Обработка резанием заключается в срезании с обрабатываемой заготовки некоторой массы металла, специально оставленной на обработку и называемой припуском. Припуск может удаляться одновременно с нескольких поверхностей заготовки или последовательно с каждой обрабатываемой поверхности. После срезания с заготовки всего припуска, оставленного на обработку, исходная заготовка прекращает свое существование и превращается в готовую деталь.

Срезанная с заготовки стружка является побочным продуктом (отходом) обработки материалов резанием. Пластическое деформирование и разрушение материала припуска с превращением его в стружку протекает при резании в специфических условиях, характерных только для обработки материалов резанием. Таким образом, типичным признаком обработки резанием является стружка.

Процесс резания сопровождается выделением теплоты; более всего нагревается стружка, которая воспринимает около 75 % выделяющейся теплоты, до 20 % теплоты воспринимает резец, около 4 % – обрабатываемая заготовка и около 1 % расходуется на нагревание окружающей атмосферы; постепенно вся теплота переходит в окружающую среду. При затуплении резца распределение теплоты, выделяющейся в процессе резания, резко меняется: в большей степени нагреваются резец и заготовка.

Режущий инструмент деформирует не только срезаемый слой, но и поверхностный слой обрабатываемой заготовки: увеличивается его твердость и уменьшается пластичность, т.е. происходит наклеп обрабатываемой поверхности. Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем интенсивнее происходит образование наклепа. Глубина и степень упрочнения при наклепе увеличиваются с увеличением подачи и глубины резания; при затуплении резца глубина наклепа увеличивается в 2–3 раза. Применение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) значительно уменьшает глубину и степень упрочнения поверхностного слоя обрабатываемой заготовки.

При обработке заготовок (особенно из пластичных металлов) на передней поверхности резца, вблизи режущей кромки, образуется нарост, причем наиболее интенсивно в диапазоне скоростей резания 10–20 м/мин. При малых скоростях резания (v < 5 м/мин) температура в зоне резания недостаточна для образования нароста, а при больших скоростях (свыше 50 м/мин) нарост не успевает привариваться к передней поверхности резца. В условиях наростообразования невозможно получить обработанную поверхность высокого качества, поэтому при повышенных требованиях к ее качеству нежелательно работать в диапазоне скоростей 7–50 м/мин.

Все способы и виды обработки, основанные на срезании припуска и превращении материала в стружку и подчиняющиеся общим закономерностям, можно объединить термином «резание материалов». Способы разделения материалов на части, при которых стружка не образуется (например, разрезка ножницами), к обработке резанием не относятся. Условия деформирования обрабатываемого материала и образования новых поверхностей при разрезке ножницами не подчиняются закономерностям теории резания материалов.