Лезвийная обработка деталей машин

В лезвийной обработке (в зависимости от вида и направления движений резания, вида обработанной поверхности) можно выделить следующие технологические методы: точение, строгание, долбление, протягивание, сверление, фрезерование, резьбонарезание.

Точение. Лезвийная обработка резанием (ЛОР) цилиндрических и торцовых поверхностей называется точением. Главное движение — вращательное — придается заготовке или режущему инструменту; движение подачи — прямолинейное или криволинейное — придается режущему инструменту вдоль, перпендикулярно или под углом к оси вращения.

Технологические схемы точения:

а — продольное точение; б — поперечное точение;

D_r — главное движение резания; D_{s пр}, D_{s поп} — движение подачи продольное и поперечное

Точением обрабатываются шейки и торцовые поверхности круглых стержней (валов); наружные и внутренние цилиндрические поверхности и торцы дисков; внутренние цилиндрические торцовые поверхности некруглых стержней и корпусных деталей.

Строгание и долбление. Процесс ЛОР открытых плоских и фасонных, наружных и внутренних поверхностей называется строганием и долблением. В этом процессе главное движение D_r — прямолинейное, возвратно-поступательное, придается режущему инструменту; движение подачи — дискретное, прямолинейное или криволинейное, придается заготовке в конце обратного хода инструмента.

Технологические схемы строгания (а) и долбления (б) наружных поверхностей:

D_r — главное движение резания; D_s — движение подачи ® − рабочий ход; ® Ä − холостой ход.

При строгании главное движение D_r. придается инструменту в горизонтальной плоскости, при долблении — в вертикальной.

Процесс резания при строгании или долблении — прерывистый и удаление материала происходит только при прямом (рабочем) ходе инструмента. При обратном (холостом) ходе резец не снимает стружку. Холостой ход обеспечивает охлаждение инструмента.

Протягивание. Процесс ЛОР открытых плоских и фасонных, внутренних и наружных поверхностей с линейной образующей называется протягиванием. В этом процессе главное движение — прямолинейное или круговое — придается режущему инструменту; движение подачи отсутствует, возобновление процесса резания обеспечивается подъемом s_z на зуб инструмента - протяжки. Подъем на зуб — это превышение по высоте или ширине размера режущей части последующих зубьев над предыдущими. В зависимости от характера движения режущего инструмента различают протягивание, когда инструмент вытягивается из отверстия, и прошивание, когда инструмент проталкивается в отверстие.

Протягивание — высокопроизводительный процесс обработки наружных и внутренних поверхностей, обеспечивающий высокую точность формы и размеров обработанной поверхности. При протягивании профиль обработанной поверхности копируется профилем режущих зубьев. Поэтому протяжки — узкоспециальный инструмент, применяемый для обработки поверхностей со строго заданными формой и размерами.

Технологическая схема протягивания круглого и квадратного отверстия.

Сверление. Процесс ЛОР цилиндрических отверстий с прямолинейной образующей называется сверлением. В этом процессе главное движение — вращательное — придается инструменту, а движение подачи — прямолинейное — придается инструменту вдоль оси его вращения.

В зависимости от вида обработанной и обрабатываемой поверхностей, а также от качества обработанной поверхности различают сверление и рассверливание, зенкерование, развертывание, зенкование и цекование. Сверлением получают сквозные и глухие отверстия. Рассверливанием увеличивают диаметр ранее просверленного отверстия. Зенкерованием также увеличивают диаметр отверстия, но по сравнению с рассверливанием зенкерованием достигаются большие точность и производительность обработки.

Фрезерование. Процесс ЛОР плоских и фасонных поверхностей с линейной образующей называется фрезерованием. В этом процессе главное движение — вращательное — придается инструменту, а движение подачи — поступательное прямолинейное.

В зависимости от отношения длины фрезы к ее диаметру различают цилиндрические фрезы; концевые или пальцевые фрезы и дисковые фрезы. В зависимости от расположения главной режущей кромки различают фрезы с прямым зубом (главная режущая кромка параллельна оси вращения фрезы); косозубые (главная режущая кромка направлена под углом к оси вращения фрезы); шевронные (главные режущие кромки соседних зубьев расположены под углом одна к другой).

Цилиндрические фрезы обычно используются в наборе из двух и более фрез для обработ­ки ступенчатых поверхностей заготовок. Дисковые фрезы используются для обработки разных пазов и для отрезания материала. Концевые фрезы используются для обработки плоскостей, уступов, прямоугольных и призматических пазов; криволинейных по­верхностей. К специальным фрезам относятся концевые фрезы для получения Т-образных пазов; шпоночные фрезы для получения шпоночных пазов под призматическую или сегментную шпонку; модульные дисковые или концевые фрезы для нарезания зубчатых венцов по методу копирования; червячные фрезы для нарезания зубчатых венцов или шлицов методом обката; резьбовые фрезы.

Резьбонарезание. Нарезание резьбы — одна из распространенных операций в машиностроении. Наружные и внутренние резьбы наиболее просто выполнять на токарно-винторезном станке фасонными (резьбовыми) резцами.

Наружные резьбы часто нарезают плашками. Плашка представляет собой гайку, в которой с помощью отверстий образованы режущие зубья. Внутренние резьбы часто нарезают метчиком, который представляет собой винт, снабженный одной или несколькими продольными канавками, образующими режущие кромки и передние поверхности на его зубьях. Метчик, как и плашка, представляет собой протяжку с режущими зубьями, расположенными по винтовой поверхности.

Обработка заготовок зубчатых колес на зуборезных станках. Нарезание зубчатого венца по своей кинематике является наиболее сложной операцией, в процессе которой резанием необходи­мо удалить большой объем металла из впадины между зубьями. Зубчатый венец имеет сложную геометрию и высокие сложные нормы точности.

Различают два метода формирования рабочего профиля зубьев: копирование и обкатка. При обработке по методу копирования профиль зуба инструмента должен соответствовать профилю впадины между зубьями нарезаемого венца. Методом копирования нарезают зубчатые венцы модульными дисковыми или пальцевыми фрезами; круговыми протяжками. При обработке по методу обкатки имитируют зацепление зубчатой пары, в которой одним из элементов является режущий инструмент, а другим — обрабатываемое зубчатое колесо.

Абразивная обработка деталей машин, шлифование

Абразивная обработка (АО) — процесс обработки заготовок резанием абразивным инструментом. Абразивные зерна расположены в режущем инструменте беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При придании инструменту движения резания часть зерен в зоне его контакта с обрабатываемой поверхностью срезает материал заготовки. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов воздействия абразивных зерен. Поэтому иногда процесс АО определяют как управляемое изнашивание заготовки. В зависимости от качества обработанной поверхности различают шлифование и отделочную обработку.

Шлифование — это чистовая операция, позволяющая получить обработанную поверхность с размерной точностью по 5 —7-му квалитетам и шероховатостью Rz 0,3...2,4 мкм.

Скорость резания при АО лежит в пределах 30... 100 м/с, т.е. АО является высокопроизводительным процессом, позволяет проводить чистовую обработку заготовок из разных материалов, имеющих разную твердость. В частности, это основной способ обработки заготовок из закаленных сталей.

Абразивный инструмент в отличие от другого многозубого лез­вийного инструмента имеет множество хаотично расположенных режущих лезвий. Единичное зерно шлифовального круга может располагаться на некотором расстоянии от обрабатываемой поверхности; скользить по обработанной поверхности (скользящие зерна); проникать в обработанную поверхность на небольшую глубину и только пластически деформировать материал заготовки (деформирующие зерна); проникать в обработанную поверхность на глубину, достаточную для снятия стружки (режущие зерна).

В процессе шлифования режущие свойства зерен шлифовального круга изменяются. Абразивные зерна затупляются, частично раскалываются, выкрашиваются, поры между зернами забиваются отходами шлифования. Поверхность круга теряет свою первоначальную форму. Возрастает сила резания и повышается температура в период резания. Точность обработки снижается, увеличивается вероятность прижогов. В то же время при выламывании затупившихся зерен на поверхности круга возможно обнажение новых незатупленных зерен, т.е. частичное самозатачивание круга. В этой связи очень важна роль вещества, скрепляющего зерна. При слабом скреплении зерна быстрее выламываются, самозатачивание круга облегчается, что удобно при черновом шлифовании, хотя рабочая поверхность круга быстро теряет свою форму. При чрезмерно сильной связке зерен круг также быстро теряет свои режущие свойства, но форма рабочей поверхности хорошо сохраняется, что удобно при чистовом шлифовании. Для восстановления геометрии круга и его режущих свойств проводят правку круга. Алмазным или абразивным инструментом снимают часть рабо­чей поверхности круга. Толщина удаляемого слоя обычно не превышает 0,01 ...0,03 мм.

В зависимости от вида обрабатываемой поверхности различают шлифование круглое наружное и внутреннее, а также фасонное и плоское.