Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Обработка металлов резаньем

Реферат

Тема: _______________________________

Выполнил:

______________________________

Содержание

1.0. Введение

1.1. Основные типы токарных станков

1.2. Классификация токарно-винторезных станков

1.3. Элементы резцов

1.3.1. Основные положения

1.3.2. Геометрические параметры режущей части резцов

1.3.3. Типы токарных резцов

1.4. Приспособления

1.4.1. Назначение приспособлений

1.4.2. Основные конструктивные элементы приспособлений

1.4.3. Кулачковые патроны

1.4.4. Центры

1.4.5. Хомутики

1.4.6. Цанговые патроны

1.4.7. Способы закрепления заготовок на станке

1.4.8. Вспомогательный инструмент

1.5. Обработка заготовок на токарно-винторезных станках

1.6. Список использованных источников

Введение

Обработка металлов резанием – технологические процессы обработки металлов путем снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев. Основные виды обработки металлов резанием: точение, строгание, сверление, развертывание, протягивание, фрезерование и зубофрезерование, шлифование, хонингование и др.. Закономерности обработки металлов резанием рассматриваются как результат взаимодействия системы станок – приспособление – инструмент – деталь. Любой вид обработки металлов резанием характеризуется режимом резания, представляющим собой совокупность следующих основных элементов: скорость резания u, глубина резания t и подача s. Скорость резания – скорость инструмента или заготовки в направлении главного движения, в результате которого происходит отделение стружки от заготовки, подача – скорость в направлении движении подачи. Например, при точении скоростью резания называется скорость перемещения обрабатываемой заготовки относительно режущей кромки резца (окружная скорость) в м/мин, подачей – перемещение режущей кромки резца за один оборот заготовки в мм/об. Глубина резания – толщина (в мм) снимаемого слоя металла за один проход (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали).

В разработку основ механики процесса резания большой вклад внесли русские ученые: И. А. Тиме, К. А. Зворыкин, А. А. Брикс, А. В. Гадолин, Я. Г. Усачев, А. Н. Челюсткин, И. М. Беспозванный, Г. И. Грановский, А. М. Даниелян, Н. Н. Зорев, А. И. Исаев, М. В. Касьян, А. И Каширин, В. А. Кривоухов, В. Д. Кузнецов, М. Н. Ларин, Т. Н. Лоладзе, А. Я. Малкин, А. В. Панкин, Н. И. Резников, А. М. Розенберг и другие.

В зависимости от условий резания стружка, снимаемая режущим инструментом (резцом, сверлом, протяжкой, фрезой и др.) в процессе обработки металлов резанием, может быть элементной, скалывания, сливной, надлома. Характер стружкообразования и деформации металла рассматривается обычно для конкретных случаев, в зависимости от условий резания; от химического состава и физико-механических свойств обрабатываемого металла, режима резания, геометрии режущей части инструмента, ориентации его режущей части инструмента, ориентации его режущих кромок относительно вектора скорости резания, смазывающе-охлаждающей жидкости и др.. Деформация металла в разных зонах стружкообразования различна, причем она охватывает также и поверхностный слой обработанной детали, в результате чего он приобретает наклеп и возникают внутренние (остаточные) напряжения, что оказывает влияние на качество деталей в целом.

В результате превращения механической энергии, расходуемой при обработке металлов резанием, в тепловую возникают тепловые источники (в зонах деформации срезаемого слоя, а также в зонах трения контактов инструмент – стружка и инструмент – деталь), влияющие на стойкость режущего инструмента (время работы между переточками до установленного критерия затупления) и качество поверхностного слоя обработанной детали. Тепловые явления при обработке металлов резанием вызывают изменение структуры и физико-механических свойств, как срезаемого слоя металла, так и поверхностного слоя детали, а также структуры и твердости поверхностных слоев режущего инструмента. Скорость резания свойства обрабатываемого металла существенно влияют на температуру резания в зоне контакта стружки с передней поверхностью резца. Тепловые и температурные факторы процессов обработки металлов резанием выявляются следующими экспериментальными методами: калориметрическим, при помощи термопар по изменению микроструктуры, при помощи термокрасок, оптическим, радиационным и др. Трение стружки и обрабатываемой детали о поверхности режущего инструмента, тепловые и электрические явления при обработке металлов резанием вызывают его изнашивание. Различают следующие виды износа: адгезионный, абразивно-механический, электродиффузионный. Характер изнашивания металлорежущего инструмента является одним из основных факторов, предопределяющих выбор оптимальной геометрии его режущей части.

Значительное влияние на обработку металлов резанием оказывают активные смазочно-охлаждающие жидкости, при правильном подборе, а также при оптимальном способе подачи которых увеличивается стойкость режущего инструмента, повышается допускаемая скорость резания, улучшается качество поверхностного слоя и снижается шероховатость обработанных поверхностей, в особенности деталей из вязких жаропрочных и тугоплавких труднообрабатываемых сталей и сплавов. Вынужденные колебания (вибрации) системы станок – приспособление – инструмент – деталь, а также автоколебания элементов этой системы ухудшают результаты обработки металлов резанием. Колебания обоих видов можно снизить, воздействуя на вызывающие их факторы – прерывистость процесса резания, дисбаланс вращающихся частей, дефекты в передачах станка, недостаточную жесткость и деформации заготовок и др.

Повышение производительности труда и уменьшение потерь металла (стружки) при обработке металлов резанием связано с расширением применения методов получения заготовок, форма и размеры которых максимально приближаются к готовым деталям. Это обеспечивает резкое сокращение (или исключает полностью) обдирочных (черновых) операций и приводит к преобладанию доли чистовых и отделочных операций в общем объеме обработки металлов резанием.

Дальнейшее направление развития обработки металлов резанием: интенсификация процессов резания, освоение обработки новых материалов, повышение точности и качества обработки, применение упрочняющих процессов, автоматизации и механизации обработки.

1.1. Основные типы токарных станков

Станки токарной группы наиболее распространены в машиностроении и металлообработке по сравнению с металлорежущими станками других групп. В состав этой группы входят токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарно-карусельные, токарные автоматы и полуавтоматы и другие станки.

Токарно-винторезные станки предназначены для наружной и внутренней обработки, включая нарезание резьбы, единичных и малых групп деталей.

Токарно-револьверные станки предназначены для обработки малых и больших групп деталей сложной формы из прутка или штучных заготовок, требующих применения большого числа наименований инструмента.

Токарно-карусельные станки предназначены для обработки разнообразных по форме деталей, у которых диаметр намного больше длины. Эти станки отличаются от других токарных станков вертикальным расположением оси вращения планшайбы, к которой крепится обрабатываемая деталь.

Токарные автоматы предназначены для обработки деталей из прутка, а токарные полуавтоматы – для обработки деталей из прутка и штучных заготовок.

Металлорежущие станки отечественного производства имеют цифровое обозначение моделей.

1.2. Классификация токарно-винторезных станков

По массе токарные станки делят на легкие — до 500 кг (D = 100-200 мм), средние — до 4 т (D = 250-500 мм), крупные — до 15 т (D = 630-1250 мм), тяжелые — 400 т (D = 1600-4000 мм).

Легкие токарные станки применяют в инструментальном производстве, приборостроении, часовой промышленности, в экспериментальных и опытных цехах. Эти станки выпускаются с механической подачей и без нее.

На средних токарных станках выполняют 70—80 % общего объема токарных работ. Станки этой группы предназначены для выполнения чистовой и получистовой обработки, нарезания резьб. Станки имеют высокую жесткость, достаточную мощность и широкий диапазон частот вращения шпинделя и подач инструмента, что позволяет обрабатывать детали с применением современных прогрессивных инструментов из твердых и сверхтвердых материалов. Предусмотрено также оснащение станков различными приспособлениями для расширения их технологических возможностей, облегчающих труд рабочего и повышающих качество обработки. Станки имеют достаточно высокий уровень автоматизации.

Крупные и тяжелые токарные станки предназначены в основном для тяжелого и энергетического машиностроения и других отраслей. Станки этого типа менее универсальны, чем станки среднего типа, и приспособлены в основном для обработки определенных типов деталей (валков прокатных станов, железнодорожных колесных пар, роторов турбин и др.).

1.3.Элементы резцов

1.3.1. Основные положения

Среди многих способов обработки металлов резанием важное место занимает обработка резцом. Резцы делят на три основные группы: токарные, строгальные и долбежные.

Токарные резцы используют на токарных (или подобных им) станках для получения из заготовок деталей с цилиндрическими, коническими, фасонными и торцовыми поверхностями, образующимися в результате вращения заготовки и перемещения резца; подобный процесс принято называть точением. В общем парке металлорежущих станков токарные станки (включая токарные полуавтоматы и револьверные станки) составляют около 35%, поэтому токарные резцы являются наиболее распространенными и к тому же наиболее простым видом режущего инструмента.

Резец состоит из головки, т. е. рабочей части, и тела, или стержня, служащего для закрепления резца в резцедержателе. Головка резца образуется при специальной заточке (на заточных станках) и имеет следующие элементы: переднюю поверхность, задние поверхности, режущие кромки и вершину.

Передней поверхностью называются поверхность резца, по которой сходит стружка. Задними поверхностями называются поверхности резца, обращенные к обрабатываемой заготовке (главная и вспомогательная).Режущие кромки образуются при пересечении передней и задних поверхностей.

Главная режущая кромка (лезвие) выполняет основную работу резания. Она образуется от пересечения передней и главной задней поверхностей. Вспомогательная режущая кромка (лезвие) образуется от пересечения передней и вспомогательной задней поверхностей. Вспомогательных режущих кромок может быть две (например, у отрезного резца). Вершина резца — это место сопряжения главной и вспомогательной режущих кромок; при криволинейном сопряжении режущих кромок вершина имеет округленную форму с радиусом r. По направлению подачи резцы разделяются на правые и левые. Правыми резцами называются такие, у которых при наложении на них сверху ладони правой руки (так, чтобы четыре пальца были направлены к вершине) главная режущая кромка оказывается расположенной на стороне большого пальца. При работе такими резцами, на токарном станке они перемещаются справа налево (от задней бабки к передней). Левыми резцами называются такие резцы у которых при наложении ладони левой руки (как указано выше) главная режущая кромка оказывается расположенной на стороне большого пальца. По форме и расположению головки относительно стержня резцы разделяются на прямые, отогнутые изогнутые и с оттянутой головкой. У прямых резцов ось прямая; у отогнутых резцов головка резца в плане отогнута в сторону; у изогнутых резцов ось резца изогнута уже в боковой проекции; у резцов с оттянутой головкой головка уже тела резца; она может быть расположена как симметрично относительно оси тела резца, так и смещена относительно ее; головка может быть прямой, отогнутой, и изогнутой. Высотой головки резца h называется расстояние между вершиной резца и опорной поверхностью, измеренное перпендикулярно к ней. Высота головки считается положительной, когда вершина резца выше опорной поверхности, и отрицательной, когда вершина резца ниже опорной поверхности. Длиной головки резца l называется наибольшее расстояние от вершины резца до линии выхода поверхности заточки, измеренное параллельно боковой стороне тела резца. На обрабатываемой заготовке различают обработанную поверхность и поверхность резания. Обработанной поверхностью называется поверхность, полученная после снятия стружки. Поверхностью резания называется поверхность, образуемая на обрабатываемой заготовке непосредственно главной режущей кромкой.

1.3.2 Геометрические параметры режущей части резцов

Режущая часть резца имеет форму клина, заточенного под определенным углом. Для определения углов резца устанавливаются исходные плоскости: плоскость резания и основная плоскость.

Плоскостью резания называется плоскость, касательная к поверхности резания и проходящая через главную режущую кромку. Основной плоскостью называется плоскость, параллельная продольному (параллельно оси заготовки) и поперечному (перпендикулярно к оси заготовки) перемещению. У токарных резцов с призматическим телом за эту плоскость может быть принята нижняя (опорная) поверхность резца. Главные углы резца измеряются в главной секущей плоскости, т. е. в плоскости, перпендикулярной проекции главной режущей кромки на основную плоскость. К главным углам резца относятся задний угол, угол заострения, передний угол и угол резания.

Главным задним углом называется угол между касательной к главной задней поверхности резца в рассматриваемой точке режущей кромки и плоскостью резания. При плоской задней поверхности резца можно сказать, что — угол между главной задней поверхностью резца и плоскостью резания. Задние углы уменьшают трение задних поверхностей инструмента о поверхность резания и обработанную поверхность. Углом заострения называется угол между передней и главной задней поверхностями резца. Главным передним углом называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания проходящей через главную режущую кромку. Он может быть положительным, когда передняя поверхность направлена от плоскости, перпендикулярной плоскости резания; равным нулю, когда передняя поверхность перпендикулярна к скости резания, и отрицательным, когда передняя поверхность направлена вверх от плоскости, перпендикуляной плоскости резания. Положительный перед-угол делается для облегчения процесса резания (стружкообразования) и более свободного схода стружки по передней поверхно-1. Однако на практике угол не всегда оказывается лучшим, и приходится уменьшать (до 0, а иногда делать и отрицательным). Углом резания называется угол между передней поверхностью резца и плоскостью резания.

Резец также характеризуется углами: вспомогательными задним и передним в плане и наклона главной режущей кромки. Вспомогательным задним углом называется угол между вспомогательной задней поверхностью и плоскостью, проходящей через вспомогательную режущую кромку перпендикулярно к основной скости. Вспомогательный задний угол измеряется во вспомогательной секущей плоскости, перпендикулярной проекции вспомогательной режущей кромки на основную плоскость. В этой же плоскости рассматривается и вспомогательный передний угол. Главным углом называется угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость и направлением подачи. Угол делается длиннее того, чтобы главная режущая кромка могла воздействовать на глубину срезаемого слоя; он влияет на износостойкость резца. Вспомогательным углом называется угол между проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость направлением подачи; он делается для исключения трения на большей части вспомогательной режущей кромки. Углом при вершине в плане называется угол между проекциями режущих кромок на основную плоскость. Углом наклона главной режущей кромки называется угол, заключенный между режущей кромкой и линией, проведенной через вершину резца параллельно основной плоскости. Этот угол измеряется в плоскости, проходящей через главную режущую кромку перпендикулярно к основной плоскости. Угол наклона главной режущей кромки считается отрицательным, когда вершина резца является наивысшей точкой режущей кромки; равным нулю — при главной режущей кромке, параллельной основной плоскости, и положительным, когда вершина резца является нанизшей точкой режущей кромки. Угол делается для изменения направления стружки; он влияет на прочность головки резца и режущей кромки. Указанные углы резца, а также форма передней поверхности и форма режущих кромок относятся к геометрическим элементам режущей части инструмента, которые влияют на процесс резания металлов и его производительность.

1.3.2 Типы токарных резцов

По виду обработки токарные резцы делятся на проходные, подрезные, расточные, отрезные, прорезные, галтельные, резьбовые и фасонные. К проходным резцам относится и резец, называемый проходным упорным. Его используют при продольном точении с одновременной обработкой торцовой поверхности, составляющей с цилиндрической поверхностью прямой угол.

Подрезные резцы применяют для обработки поверхностей заготовки в направлении, перпендикулярном или наклонном к оси вращения. Для подрезания торца (с поперечной подачей) может быть использован и проходной упорный резец для чего его необходимо повернуть на некоторый угол с целью образования вспомогательного угла.

Токарный расточной резец применяется для обработки сквозных отверстий и для обработки глухих отверстий. Отрезной резец применяется для отрезки (разрезки) заготовки. Прорезные резцы аналогичны отрезным, но имеют длину режущей кромки, соответствующую ширине прорезаемого паза (канавки). Галтельные резцы применяют для протачивания закругленных канавок и переходных поверхностей. Резьбовыми резцами нарезают наружную и внутреннюю резьбу. Фасонные резцы используют для обработки фасонных поверхностей.

1.4. Приспособления

1.4.1. Назначение приспособлений

Приспособления предназначены для расширения технологических возможностей станков, повышения их производительности и точности при обработке заготовок и облегчения условий работы на станке. По назначению приспособления для токарных станков можно разделить на три группы:

1) для закрепления обрабатываемых заготовок;

2) для закрепления режущего инструмента (вспомогательный инструмент);

3) специальные приспособления, расширяющие технологические возможности станков, т. е. позволяющие производить не свойственные им работы (фрезерование, сверление нескольких отверстий и т. д.).

Приспособления для закрепления режущего инструмента и заготовок должны обеспечивать быструю установку, надежность и правильность закрепления. Эти устройства должны быть удобны и безопасны в работе. Приспособления, вспомогательный и режущий инструменты составляют технологическую оснастку станка.

1.4.2. Основные конструктивные элементы приспособлений

Деталь, закрепленная в приспособлении, должна быть лишена подвижности от начала до конца обработки. Требуемое неподвижное положение обеспечивается установочными и зажимными элементами, между которыми деталь устанавливается и закрепляется. Установочные элементы называют опорами, которые делят на основные и вспомогательные. Основными называют неподвижные опоры (постоянные, регулируемые и плавающие), координирующие обрабатываемую деталь в приспособлении в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. В качестве постоянных опор при установке заготовок применяют опорные штыри. Регулируемые и плавающие опоры используют при установке заготовок на необработанные или грубо-обработанные поверхности, чтобы уменьшить деформацию нежестких заготовок. Когда деталь устанавливают в приспособлении по необработанным и неточным поверхностям и если она может принять неправильное или неустойчивое положение, в местах приложения сил резания и сил зажима применяют вспомогательные (подвижные) опоры, которые подводят к детали после того, как деталь займет определенное положение на основных опорах. Число вспомогательных опор определяется конфигурацией и жесткостью обрабатываемой детали, направлением приложения сил резания и зажима. Зажимные устройства, закрепляя заготовку в приспособлении, обеспечивают прилегание ее базовых поверхностей к основным и вспомогательным опорам приспособления с силой, способной противодействовать силам резания. Заготовки с наружной цилиндрической поверхностью могут закрепляться в призмах, втулках и кольцах, а с внутренней цилиндрической поверхностью - на оправках и установочных пальцах. Наиболее часто применяют в приспособлениях винтовые зажимные устройства, которые отличаются простотой конструкции, надежностью, универсальностью и самоторможением.

1.4.3. Кулачковые патроны

На токарных станках применяют двух-, трех- и четырехкулачковые патроны. В двухкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют различные фасонные отливки и поковки, причем кулачки таких патронов часто предназначены для закрепления только одной детали. В трех-кулачковых самоцентрирующих патронах закрепляют детали круглой и шестигранной формы или круглые прутки большего диаметра. В четырехкулачковых самоцентрирующих патронах закрепляются прутки квадратного сечения, а в патронах с индивидуальной регулировкой кулачков — детали прямоугольной или несимметричной формы. Кулачковые патроны выполняются с ручным и механизированным приводом зажимов. Кулачки изготовляют обычно трехступенчатыми, для повышения износостойкости их закаливают. Различают кулачки для закрепления заготовок по внутренней и наружной поверхностям. При закреплении заготовки по внутренней поверхности заготовка должна иметь отверстие, в котором могут разместиться кулачки.

1.4.4. Центры

В зависимости от формы и размеров обрабатываемых деталей применяют центры различных типов. Угол при вершине рабочей части центра обычно равен 60°. Конические поверхности рабочей и хвостовой части центра не должны иметь забоин, так как это приводит к погрешностям при обработке деталей. Диаметр опорной части 3 меньше меньшего диаметра хвостовой части конуса. Это позволяет выбирать центр из гнезда без повреждения конической поверхности хвостовой части.

Центр служит для установки заготовок диаметром до 4 мм. У таких заготовок вместо центровых отверстий имеются наружные конические поверхности с углом при вершине 60°, который входит во внутренний конус центра, названный обратным. Если необходимо подрезать торец заготовки, применяют срезанный центр, который устанавливают только в пиноль задней бабки. Центр со сферической рабочей частью применяют в тех случаях, когда требуется обработать заготовку, ось которой не совпадает с осью вращения шпинделя станка. Центр с рифленой рабочей поверхностью рабочей части используют при обработке заготовок с большим центровым отверстием без поводкового "патрона».

В процессе обработки детали в центрах передний центр вращается вместе с ней и служит только опорой, а задний центр при этом неподвижен. Вследствие нагрева при вращении он теряет твердость и интенсивно изнашивается. Поэтому задний центр изготовляют из углеродистой стали с твердосплавной рабочей частью. При обработке с большими скоростями и нагрузками применяют задние вращающиеся центры.

1.4.5. Хомутики

Они предназначены для передачи вращения обрабатываемой детали, установленной в центрах станка. Хомутик надевают на обрабатываемую деталь и закрепляют винтом . Хвостовиком 2 хомутик упирается в палец поводкового патрона.

Более удобны в работе самозатягивающиеся хомутики. В таком хомутике хвостовик закреплен в корпусе подвижно на оси. Нижняя часть хвостовика, обращенная к детали, выполнена эксцентрично по отношению к оси и имеет насечку. Для установки хомутика на деталь хвостовик наклоняют в сторону пружины, которая создает предварительную затяжку детали хвостовиком. Окончательную затяжку в процессе обработки обеспечивает палец-поводок патрона.

1.4.6. Цанговые патроны

Их применяют главным образом для закрепления материала в виде прутков или для повторного зажима заготовок деталей по предварительно обработанной поверхности. По конструкции различают цанговые патроны с втягиваемой выдвижной и неподвижной цангами. По назначению цанги делят на подающие и зажимные.

Подающая цанга представляет собой стальную закаленную втулку, имеющую три неполных разреза, образующих пружинящие лепестки, концы которых поджаты друг к другу. Форма и размеры отверстия подающей цанги должны соответствовать профилю прутка. Подающая цанга навинчивается на подающую трубу, которая получает осевое перемещение для подачи расположенного в ней прутка от привода. При загрузке станка пруток проталкивается между лепестками подающей цанги и раздвигает их. Лепестки прижимаются силой своей упругости к поверхности прутка. При перемещении подающей трубы лепестки подающей цанги под действием сил трения сжимаются и увеличивают силу сцепления при подаче прутка.

Зажимная цельная цанга может быть выполнена в виде втулки с 3 — 6 пружинящими лепестками. Цанга с тремя лепестками применяется при обработке заготовок до 3 мм, с четырьмя — до 80 мм и с шестью — свыше 80 мм. Угол при вершине конуса цанги обычно 30°. Для обработки заготовок малого диаметра применяют зажимные разъемные цанги, у которых разведение кулачков обеспечивается пружинами. В некоторых случаях применяют разъемные цанги со сменными вкладышами, форма и размеры которых зависят от обрабатываемого прутка.

1.4.7. Способы закрепления заготовок на станке

Способ установки и закрепления заготовок на станке выбирают в зависимости от размеров, жесткости и требуемой точности обработки. Заготовки при l/d<4 (где l — длина обрабатываемой детали, d — ее диаметр) закрепляют в патроне, при 4 < l/d — в центрах или в патроне с поджимом задним центром, при l/d > 10 в центрах станка или в патроне и центре задней бабки с поддержкой люнетом.

Заготовку на токарном станке обрабатывают в центрах, если необходимо обеспечить концентричность обрабатываемых поверхностей при переустановке заготовки для последующей обработки в центрах на шлифовальном станке.