Элементы процесса резания и геометрия срезаемого слоя

Элементами процесса резанияявляются скорости главного движения резания и подачи, а также глубина резания. Совокупность этих элементов называется режимом резания.

 

Рис. 10.1. Схемы обработки заготовок: а – продольным точением; б – поперечным точением; в – растачиванием; г – фрезерованием; д – плоским шлифованием; е – круглым шлифованием; 1 – режущий инструмент; 2 – заготовка; 3 – станочное (рабочее) приспособление: 4 – обрабатываемая поверхность; 5 – поверхность резания; 6 –обработанная поверхность; 7 – прижим; 8 – базирующий элемент; V – движение резания; Sпрод, Sпоп, Sв, Sкруг – соответственно продольное, поперечное, вертикальное и круговое движения подачи.

Скорость резания V – путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении главного движения. Размерность скорости резания: для лезвийной обработки – метр в минуту, для абразивной обработки – метр в секунду.

Если главное движение является вращательным, то:

для лезвийной обработки V = πDn / 1000,

для шлифования V = πDn/(1000 · 60), где D – наибольший диаметр обрабатываемой поверхности заготовки или диаметр вращающегося инструмента, мм; n – частота вращения заготовки (инструмента), об/мин.

Если главное движение является возвратно-поступательным, а скорости рабочего и холостого ходов разные, средняя скорость, м/мин,

V = (К + 1)Lm / 1000,

где К = V_р.х/ V_x.x – коэффициент отношения скорости рабочего хода V_р.х к скорости холостого хода V_x.x; L – расчетная длина хода резца, мм; m – число двойных ходов резца в минуту.

Скорость движения подачи (подача) S – путь точки режущего лезвия инструмента относительно заготовки в единицу времени в направлении движения подачи. Различают: подачу в минуту (минутную) S_м – перемещение режущего инструмента в минуту, мм/мин; подачу на оборот So – перемещение режущего инструмента за один оборот заготовки или инструмента, мм/об; подачу на зуб S_z (для многозубых инструментов) – перемещение режущего инструмента за время поворота на угол, равный угловому шагу зубьев, мм/зуб; подачу на двойной ход S_2x – перемещение режущего инструмента за один двойной ход, мм/2х.

S_м = S_on = S_znz = S_2x

где z – число зубьев инструмента.

Глубина резания t – кратчайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, мм. При точении (рис. 10.2) глубина резания

t = 0,5(Dз − d),

где Dз и d – соответственно диаметры заготовки и обработанной поверхности, мм.

 

Рис. 10.2. Элементы процесса резания и геометрия срезаемого слоя: Dз – диаметр заготовки; d – диаметр обработанной поверхности; V – движение резания; Sпрод – движение продольной подачи; So – подача на оборот; t – глубина резания; а, b – толщина и ширина срезаемого слоя; φ, φ1 – углы в плане; CDE – сечение срезаемого слоя; ABE – несрезанный гребешок

Форма и размеры срезаемого слоя (см. рис. 10.2) зависят от глубины резания, подачи на оборот, геометрии режущего инструмента (углов φ и φ1) и формы режущей кромки инструмента. При перемещении инструмента вдоль оси заготовки его вершина описывает винтовую линию с шагом, равным Sо.

Следовательно, не вся площадь поперечного сечения материала ACDE будет срезана с заготовки. Действительное сечение срезаемого слоя BCDE = ACDE – АВЕ. Остаточное сечение АВЕ в виде винтовой линии останется на заготовке. Однако фактическая шероховатость обработанной поверхности определяется не только остаточным сечением АВЕ, но и физико-механическими свойствами материала заготовки, вибрациями технологической системы «станок – приспособление – инструмент – деталь».