Почему теория имеет значение и что такое режущий клин Успешная металлообработка требует знания теории резания, особенно в наши дни. Механическая обработка в широком смысле подразделяется на абразивную и лезвийную, при этом основное внимание уделяется лезвийному резанию. Лезвийное резание - это введение режущего клина, образованного двумя сходящимися поверхностями, пересечение которых создает режущую кромку. Указанный угол между клиновыми гранями зависит от назначения инструмента и рассматривается как условный угол заточки, поскольку грани часто не являются идеально плоскими.
Твердость, прочность и угол заточки Клин должен быть тверже, чем заготовка, чтобы в него проникнуть; твердость - это устойчивость к вдавливанию и способность вдавливать более мягкий материал под действием приложенного усилия. Меньший угол заточки облегчает вхождение и уменьшает требуемое усилие, но ослабляет клин, что может привести к поломке во время резки. Прочность - это устойчивость к разрушению и необратимой деформации; если усилие превышает ее, клин ломается, а не режет. Для обработки более твердых материалов требуются более высокая твердость инструмента, большее усилие и часто большие углы заточки (даже тупые); термические эффекты при резке имеют решающее значение, но рассматриваются отдельно.
Создание контролируемого среза вместо расщепления Клин, действующий перпендикулярно поверхности, вызывает локальную деформацию или расщепляет массу. Для контролируемого нарезания тонкого слоя требуется ориентировать клин таким образом, чтобы между его острием и рабочей поверхностью был небольшой угол, и перемещать острие по направлению к материалу. При таком зазоре усилие концентрируется на острие, создавая высокое удельное давление, которое загоняет клин в материал. Эту роль выполняет режущий инструмент с кромками, расположенными относительно обрабатываемого материала заданным или симметричным образом.
Обработанные поверхности по сравнению с Поверхностями, которые должны быть обработаны на заготовке Заготовки представляют собой поверхности, подлежащие механической обработке (перед резкой), и обработанные поверхности (после резки). При первоначальном выполнении отверстий обрабатываемая поверхность существует только до сверления; как только появляется обработанная поверхность, предыдущая поверхность исчезает. Любая обработанная поверхность впоследствии может быть обработана как поверхность, подлежащая механической обработке, для дальнейшей доработки с новыми параметрами. Некоторые операции формируют несколько взаимодействующих поверхностей одновременно, но на практике основное внимание уделяется наиболее распространенным взаимосвязям поверхностей.
Ширина и глубина пропила, а также результаты измерения размеров Ширина среза B - это максимальная длина контакта режущей кромки с обрабатываемой поверхностью, которая определяется положением и формой кромки. Глубина среза t - это толщина слоя, снимаемого за один проход, и принимается за максимальную при изменении толщины слоя. После одного прохода наружные диаметры уменьшаются на 2 т, а внутренние увеличиваются на 2 т, поскольку удаление происходит с обеих сторон. Эти определения определяют, как при однопроходной резке изменяются линейные размеры.
Анатомия режущего инструмента: грани, кромки и наконечник Токарный инструмент состоит из рабочей головки и хвостовика, который устанавливается на опору и фиксируется. Основная поверхность с зазором ориентирована на обрабатываемую поверхность, в то время как вспомогательные поверхности с зазором ограничивают ее и также могут выполнять резку при необходимости. Режущая поверхность направляет стружку и может быть плоской или фасонной в зависимости от материала и условий эксплуатации. Места пересечения режущей поверхности с основной и вспомогательной зазорными гранями образуют главную и второстепенную режущие кромки, которые сходятся на острие, профиль которого определяет качество поверхности.
От одноточечной до многогранной: Одна и та же геометрия Когда режущая кромка не имеет четкого острия, эффективное резание выполняется в зоне контакта вдоль кромки. Геометрия отдельных кромок на инструментах с несколькими лезвиями соответствует геометрии инструмента с одним острием. Зубья на спиральных, дисковых и других фрезах, кромках сверл, а также на выступающих частях штампов и разверток представляют собой режущие головки с одинаковыми геометрическими принципами. Резание многогранными инструментами можно рассматривать как работу нескольких отдельных инструментов.
Основное движение резания, подача и вспомогательные движения Основное режущее движение ‑ это движение рабочей поверхности по направлению к режущей кромке и направляющей поверхности, которое обеспечивает удаление стружки как вращательным, так и прямолинейным движением. На токарных станках это обычно вращательное движение, когда заготовка поворачивается к неподвижному инструменту; при растачивании, фрезеровании и сверлении вращение может происходить в инструменте или заготовке, сохраняя встречное движение. Подача - это движение, при котором режущая кромка погружается в материал со стороны зазора; при непрерывной подаче, синхронизированной с основным движением, стружка удаляется равномерно. Помимо автоматической подачи, вспомогательные движения задают глубину, вводят и вынимают инструменты и выполняют быстрые перемещения.
Направление подач и формирование сложных траекторий на токарных станках На универсальных токарных станках движения подачи происходят в горизонтальной плоскости, параллельной оси шпинделя, при этом верхний ползун обеспечивает угловую подачу в той же плоскости. Сочетание продольной и поперечной подач позволяет получить сложные контуры, а добавление вращательной подачи позволяет получить сферические поверхности. Одновременная подача может также осуществляться вдоль оси шпинделя с помощью навесного оборудования или аналогичных механизмов. Подача может быть ручной, с механическим приводом или полностью механической с регулируемой скоростью.
Скорость резания и способ измерения подачи Скорость резания - это расстояние, которое рабочая поверхность проходит относительно инструмента в минуту, а при вращательном движении зависит от частоты вращения шпинделя и соответствующего диаметра. Частота вращения шпинделя устанавливается на максимально близкое к расчетному значению значение; для точения используйте наибольший диаметр зацепления, а для фрезерования - эффективный диаметр фрезы или удвоенный радиус до внешней точки резания. Скорость резания выбирается в соответствии с допустимой скоростью вращения материала инструмента и другими условиями резания. Скорость подачи измеряется в мм за оборот на токарных станках (поперечная подача обычно вдвое меньше продольной при одинаковых настройках), в мм в минуту, когда шпиндель и подача независимы (например, при фрезеровании), в мм за двойной ход на формообразующих и долбежных станках и в мм на зуб для инструментов с несколькими кромками. Доступные шаги подачи в десятых и сотых долях миллиметра задаются с помощью органов управления станка и отображаются на схеме подачи станка.
Результирующие траектории, углы наклона спирали и формы стружки Сочетание основного и подающего движений создает результирующую траекторию: винтовую линию с углом наклона спирали, который увеличивается с шагом подачи; при поперечной подаче на вращающуюся поверхность она превращается в архимедову спираль. При малых углах подачи эти углы незначительны и ими обычно пренебрегают, но их необходимо учитывать при больших углах подачи, таких как нарезание резьбы. Стружка подвергается значительной деформации; ее форма зависит от температуры и пластичности материала. Из хрупких материалов образуется прерывистая стружка; из стали при низких скоростях резания может образовываться сегментированная стружка; из высокопластичных металлов и сплавов при более высоких скоростях и температурах образуется непрерывная ленточная стружка. Длинная ленточная стружка является наиболее опасной и нерациональной, поэтому для ее сокращения и контроля применяются стружколомы на торцевой поверхности и короткие прерывистые подачи.