Различают три метода получения резьбы: нарезание резьбы лезвийным инструментом (резцы, метчики, плашки, фрезы и др.), шлифование резьбы однониточными или многониточными шлифовальными кругами и накатывание резьбы. Основной особенностью процесса нарезания резьбы лезвийным инструментом является снятие тонких стружек (малая толщина срезаемого слоя). При этом эти тонкие слои металла снимаются не только прямолинейной режущей кромкой, но и режущей кромкой в виде треугольника или трапеции.

Рис. 43 Геометрические параметры стержневого резьбового резца

Нарезание резьбы резцами

Резцами нарезается наружная и внутренняя резьба. Для нарезания резьбы применяются стержневые (токарные) , призматические и круглые резцы.

Рис. 44 Схема формирования профиля резьбы: а) профильная; б) генераторная

Геометрические параметры резьбового резца аналогичны токарному проходному резцу (рис.43). Отличительными особенностями его являются: наличие двух главных режущих кромок, различные значения главных задних углов для левой и правой режущих кромках (на левой он больше, чем на правой) из-за различных кинематических углов на левой и правой стороне профиля, для чистовых проходов с целью исключения искажения профиля резьбы после переточки резца передний угол делают равным нулю.

Резьбовыми резцами резьбу нарезают обычно в несколько проходов. При этом формирование профиля резьбы может осуществляться по двум схемам: профильный с подачей St, в направлении перпендикулярном оси заготовки (рис. 44, а), или генераторной с подачей St, направленной вдоль стороны профиля резьбы (рис.44, б). Иногда применяют комбинированную подачу.

Рассмотрим элементы режима резания и геометрию срезаемого слоя при нарезании резьбы резцами:

1. Скорость главного движения

2. Глубина резания t равна высоте профиля нарезаемой резьбы.

3. Подача на оборот S0 равна шагу S нарезаемой резьбы (мм/об).

Скорость движения подачи, минутная подача VS =S n (м/мин).

4. Основное технологическое время

где i - количество проходов резца, nox - частота вращения при обратном ходе резца.

Рассмотрим геометрию срезаемого слоя для профильной (а) и генераторной (б) схем резания (рис.44).

При профильной схеме резания (рис.44, а) из АВС имеем:

где ti - глубина резания для i-го прохода резца.

Величина , тогда

Учитывая, что

имеем окончательно

Ширина срезаемого слоя при профильной схеме резания величина переменная и изменяется от нуля до 2S (bi=(0-2S)).

При генераторной схеме (рис.44, б) из АВС находим:

Ширина срезаемого слоя также переменная и изменяется от нуля до S, т.е. (bi=(0-S)).

Силы резания при нарезании резьбы резцами можно подсчитать исходя из формул для токарной обработки:

При профильной схеме резания:

При генераторной схеме резания:

Мощность резания определяется по аналогии с токарной обработкой:

17. Нарезание резьбы метчиками

Рис. 45 Конструктивные элементы метчика

Метчики применяют для нарезания внутренней резьбы. Различают метчики: ручные, машинные, гаечные.

К конструктивным элементам метчика относятся: режущая часть (l1) (заборный конус), калибрующая часть (l2), крепежная часть (l3), количество стружечных канавок, их профиль и направление.

Режущая часть выполняет основную работу по формированию профиля нарезаемой резьбы. Для распределения работы между зубьями режущая часть оформляется в виде конуса с углом наклона . Калибрующая часть служит для калибрования (зачистки резьбы) и направления метчика в резьбовом отверстии.

Окончательное формирование резьбы заканчивается после прохода первого калибрующего витка, имеющего полную высоту профиля резьбы. Следующие витки не участвуют в калибровании резьбы, а служат для направления метчика в резьбовом отверстии и обеспечения перемещения его по подаче, т.е. обеспечивают самозатягивание. По мере переточки метчика роль калибрования переносится на следующий виток и так повторяется после каждой переточки, т.е. калибрующая часть может рассматриваться как резерв для переточки метчика. Калибрующая часть метчика для уменьшения трения делается с обратным конусом (уменьшается наружный и средний диаметр метчика).

Стружечные канавки обычно делаются прямыми, т.е. параллельно оси метчика, но иногда винтовыми. Направление канавок определяет направление схода стружки.

Рис. 46 Влияние угла наклона стружечных канавок на направление схода стружки

Левое направление применяется для сквозных отверстий, правое - для глухих. К геометрическим параметрам метчика относятся: передний угол , главный задний угол , угол заборного конуса и угол наклона винтовой канавки . Передний угол и главный задний угол измеряются в плоскости перпендикулярной оси метчика. Задний угол образуется только на заборном конусе путем его затылования, на калибрующей части он обычно равен нулю и только для метчиков со шлифованным профилем он образуется также путем затылования на резьбошлифовальных станках. Величина падения затылка, которая образует задний угол, равна:

Элементы режима резания при нарезании резьбы метчиками: Скорость главного движения

Глубина резания t равна высоте профиля нарезаемой резьбы;

Рис. 47 Схема для определения геометрии срезаемого слоя при

1. Подача на оборот S0 равна шагу нарезаемой резьбы (S);

Скорость движения подачи, минутная подача Vs=Sмин=, мм/мин;

Основное технологическое время

где nox - частота вращения при обратном ходе метчика, i - число метчиков в комплекте, L - длина резания:

L=l+y+; y=l1; =(2-3)S , l - длина резьбового отверстия.

Геометрия срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиками представлена на рис.47 и рис.48).

1. Толщина срезаемого слоя а равна: a=at cos. Толщину срезаемого слоя в направлении глубины резания at можно найти как at = t/z3, где z3 - число зубьев на заборной части метчика. Число зубьев z3 равно z3 = z k = z l3/S, где k - количество ниток резьбы. Отсюда Окончательно имеем

2. Ширина срезаемого слоя b. Рассмотрим случай, когда длина заборной части метчика l1 меньше длины отверстия l - l1<l; В этом случае ширина срезаемого слоя изменяется от нуля до шага резьбы, т.е. b=0 - S. Для случая l1>l (рис. 59) ширина срезаемого слоя будет изменяться в пределах b=bx - S. Найдем величину bх.

Рис. 48 Схема для определения геометрии срезаемого слоя при

Из подобия треугольников mkn и pkq следует

Из подобия треугольников АВС и МСК запишем

Приравнивая правые стороны полученных выражений имеем:

Отсюда

Силы резания при нарезании резьбы метчиками определим исходя из формул для токарной обработки.

1. Для случая l1<l:

Заменив через и число одновременно работающих зубьев метчика

получим:

2. Для случая l1>l учитывая, что , по аналогии получим:

В полученных формулах из-за влияния двух вспомогательных кромок

показатель степени xPz необходимо брать равным хР z = 0,9.

Мощность резания при нарезании резьбы метчиками определяется по формуле:

19. Нарезание зубчатых колес дисковыми модульными фрезами

Для нарезания зубчатых колес применяются два метода: метод копирования и метод обкатки.

При методе копирования используется фасонный режущий инструмент, профиль режущей части которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса (для этого используются фасонные дисковые фрезы, пальцевые фрезы, зубодолбежные головки). При методе обкатки, эвольвентный профиль зубчатого колеса получается в результате того, что режущий инструмент и заготовка рассматриваются как зубчатая пара находящаяся в зацеплении, при этом инструменту кроме движения обкатки дается дополнительное движение, необходимое для обеспечения процесса резания (зубчатые колеса нарезаются, например, червячно-модульными фрезами, долбяками, строгальными резцами).

Применение дисковых фрез ограниченно из-за низкой точности получаемых зубчатых колес (9-10 степень точности) и малой производительности (из-за наличия движения деления).

Дисковая фреза (рис.49) представляет собой фасонную фрезу с затылованным зубом, профиль которого соответствует профилю впадины нарезаемого зубчатого колеса.

К геометрическим параметрам фрезы относятся передний и главный задний углы для вершинной режущей кромки. Для чистовой фрезы передний угол равен нулю, чтобы не изменялся профиль зуба нарезаемого зубчатого колеса при переточке фрезы.

Рис. 49 Нарезание зубчатых колёс дисковыми модульными фрезами

Главным движением при работе дисковой модульной фрезой (рис.49) является вращательное движение фрезы. Движением подачи - поступательное (перпендикулярно оси фрезы) движение заготовки.

После нарезания одной впадины зубчатого колеса движением Dо.х. заготовка отводится от фрезы и производится движение деления Dд для нарезания следующей впадины зубчатого колеса.

Нарезание зубчатого колеса по данному методу осуществляется комплектом фрез (8 - 15).

Недостатки метода: низкая точность нарезания зубчатых колес (9 -10 степень точности) и низкая производительность из-за наличия единичного движения деления (Dд).

Элементы режима резания (рис.49):

1. Скорость главного движения

2. Глубина резания равна t=2,2m; tчер=1,4m, tчист=0,8m, где m - модуль нарезаемого зубчатого колеса;

3. Подача: рассматривается подача на зуб Sz (мм/зуб), подача на оборот S0=Sz z (мм/об), минутная подача или скорость движения подачи Sмин=Vs=S0 n (мм/мин).

4. Основное технологическое время

где - z - число зубьев нарезаемого зубчатого колеса; Vох - скорость движения подачи при обратном ходе ().

20. Нарезание зубчатых колес червячными фрезами

Для нарезания зубчатых колес применяются два метода: метод копирования и метод обкатки.

При нарезании зубчатых колес червячными фрезами обеспечивается более высокая точность ( степень точности нарезаемых колес до 6 степени) и более высокая производительность обработки.

Рис. 50 Конструкция и геометрические параметры червячной фрезы

К геометрическим параметрам относятся: передний и главный задний углы для вершинной режущей кромки; - угол наклона стружечной канавки; - угол подъема витков зубьев фрезы.

При нарезании прямозубых зубчатых колес ось червячной фрезы располагается под углом = к плоскости, перпендикулярной к оси нарезаемого зубчатого колеса (рис.51, а). При нарезании косозубых зубчатых колес ось фрезы располагается под углом =, где - угол наклона зубьев нарезаемого зубчатого колеса (знак минус выбирают тогда, когда наклон зубьев нарезаемого зубчатого колеса и фрезы совпадает, если не совпадает - знак плюс).

Рис. 51 Нарезание зубчатых колёс червячными фрезами

Главным движением при работе червячными фрезами является вращение фрезы Dr , цепь обкатки (непрерывного деления) связывает вращение фрезы Dr и заготовки Dз. За один оборот фрезы заготовка поворачивается на один зуб.

Элементы режима резания:

1. Скорость главного движения

2. Глубина резания равна t=2,2m (при одном проходе), где m - модуль нарезаемого зубчатого колеса;

3. Подача: рассматривают подачу фрезы за один оборот заготовки

S0 (мм/об). Подача фрезы за свой оборот Sф (мм/об) будет равна:

Sф=

где k - количество заходов фрезы; z - число зубьев нарезаемого зубчатого колеса.

Основное технологическое время:

Учитывая, что , имеем

21. Нарезание зубчатых колес зуборезными долбяками

Рис. 52 Нарезание зубчатых колёс долбяками

При нарезании зубчатых колес долбяками обеспечивается 7- 8 степень точности нарезаемых зубчатых колес. По сравнению с червячными фрезами производительность процесса меньше из-за наличия возвратно-поступательного движения долбяка.

Главным движением является возвратно-поступательное движение долбяка Dr. Цепь обкатки связывает вращение долбяка Dд и заготовки Dз. При повороте долбяка на один зуб заготовка также поворачивается на один зуб.

Для исключения трения задних поверхностей зубьев долбяка при его обратном ходе заготовка движением D0 отводится от долбяка, а перед рабочим ходом к нему подводится.

Dвр - движение врезания, когда зубчатое колесо нарезается за несколько проходов.

К геометрическим параметрам долбяка относятся передний и главный задний углы для вершинной режущей кромки.

Элементы режима резания (рис.52):

1. Скорость главного движения может быть подсчитана по формуле аналогичной строганию

учитывая, что Vр.х.=Vх.х., т.е. m=1 получим:

где k - число двойных ходов долбяка (дв.ход/ мин); длина рабочего хода долбяка (мм); l - длина зубчатого венца, l1 и l2 - дополнительные длины (мм).

2.Глубина резания равна t=2,2m, где m - модуль нарезаемого зубчатого колеса;

3.Подача: рассматриваются круговая подача Skp - это перемещение долбяка по дуге начальной окружности за двойной ход (мм./дв.ход) и минутная подача Sмин - скорость движения подачи Vs: Sмин=Vs=kSкр (мм/мин).

Основное технологическое время складывается из времени, затрачиваемого на обкатку и врезание:

где Sвр - подача на врезание (Sвр=(0,1-0,15)Sкр).

22. Наружное круглое шлифование в центрах

В зависимости от вида инструмента и кинематики станка различают следующие виды абразивной обработки: шлифование, хонингование, суперфиниширование, полирование и притирка (доводка). Абразивная обработка обеспечивает точность обработки 5-6 квалитета и шероховатость обработанной поверхности Ra до 0,1 мкм. Рассмотрим различные виды абразивной обработки.

Виды шлифования

Наружное круглое шлифование в центрах

Различают три основных способа данного вида шлифования: шлифование с продольной подачей (когда длина обрабатываемой поверхности больше высоты шлифовального круга); шлифование с поперечной подачей (когда высота шлифовального круга больше длины обрабатываемой поверхности); глубинное шлифование (припуск на обработку при этом снимается за 1-2 прохода).

Рассмотрим шлифование с продольной подачей (рис.53). Главным движением является вращение шлифовального круга Dr, движением подачи - перемещение заготовки относительно шлифовальн6ого круга вдоль своей оси DSпрод.

Элементы режима резания:

1. Скорость главного движения - скорость вращения шлифовального круга Vшк:

Рис. 53 Схема наружного круглого шлифования с продольной подачей: 1- шлифовальный круг; 2- заготовка

где Dшк и nшк - диаметр (мм) и частота вращения шлифовального круга (об/мин).

1. Скорость вращения заготовки VЗ:

где D и nЗ - диаметр обрабатываемой поверхности (мм) и частота вращения заготовки (об/мин).

3. Глубина резания:

мм;

где D0 - диаметр обработанной поверхности (мм). Глубина резания равна поперечной подаче Sпоп, которая осуществляется после каждого хода или двойного хода заготовки движением DSпоп.

4.Подача: рассматривают подачу на оборот заготовки S0=SдB, мм/об, где В - высота круга в мм.; Sд - долевая подача, выбирается в зависимости от вида обработки (черновая и чистовая). После каждого (или двойного) продольного хода дается подача на “глубину” Sпоп мм/ход (мм/дв.ход). Скорость движения подачи (минутная подача): Vs= Sмин=S0nз=SдBnз, мм/мин.

Основное технологическое время:

где i - число проходов круга; к - коэффициент выхаживания; h - заданный припуск на обработку.

23. Бесцентровое шлифование

Виды шлифования

Бесцентровое шлифование может применяться для обработки как внутренних, так и наружных поверхностей. Схемы бесцентрового шлифования могут быть следующие: сквозное с продольной подачей, методом врезания с поперечной подачей и шлифование до упора. Рассмотрим бесцентровое наружное шлифование с продольной подачей, схема которого представлена на рис. 54. Заготовка 1 устанавливается на упоре 2 между шлифовальным кругом 3 и ведущим кругом 4, который обеспечивает вращение и перемещение заготовки.

Для перемещения заготовки вдоль оси и возникновения скорости Vs ось ведущего круга располагается под углом к оси заготовки (=1 - 4о). Для увеличения длины соприкосновения его с заготовкой ведущему кругу в процессе правки придают форму гиперболоида.

Ось заготовки устанавливается выше осей кругов на величину h=(0,1 - 0,3)d, где d - диаметр заготовки.

Элементы режима резания:

1. Скорость главного движения - скорость вращения шлифовального круга Vшк:

2. Скорость вращения ведущего круга Vвк=15 - 30 м/мин;

3. Скорость вращения заготовки Vз=Vвкcos Vвк;

4. Скорость движения подачи заготовки Vs=Sмин=Vвкsin, мм/мин; - коэффициент проскальзывания (л=0,95 - 0,99);

Рис. 54 Схема бесцентрового наружного шлифования: 1-заготовка;

2-упор; 3-шлифовальный круг; 4-ведущий круг

5. Подача на оборот S0=Vs /nз , мм/об.

Основное технологическое время:

где l - длина заготовки; B - высота шлифовального круга, i - число проходов, к - коэффициент выхаживания.

24. Внутреннее шлифование

Виды шлифования

Различают следующие виды шлифования: наружное круглое шлифование в центрах, внутреннее шлифование, бесцентровое шлифование, плоское шлифование, специальные виды шлифования. Схема внутреннего шлифования показана на рис.55. Основные движения и элементы режима резания при внутреннем шлифовании аналогичны наружному внутреннему шлифованию в центрах. Отличие заключается в том, что поперечная подача Sпоп задается за двойной ход шлифовального круга. Элементы режима резания:

1. Скорость главного движения - скорость вращения шлифовального круга

2. Скорость вращения заготовки

3.Глубина резания

4.Подача на оборот - S0=SдВ,( мм/об) ; скорость движения подачи, минутная подача - Vs=Sмин=S0ns=SдBnз,( мм/мин).

Основное технологическое время:

Рис. 55 Схема внутреннего шлифования:

1 - шлифовальный круг; 2- заготовка

25. Плоское шлифование периферией круга. Ленточное шлифование

Плоское шлифование осуществляется двумя методами: периферией круга и торцом круга. Рассмотрим плоское шлифование периферией круга (рис.56). При данном виде шлифования круг совершает вращательное движение Dr, а заготовка для обработки ее по всей длине - возвратно-поступательное движение DSпрод . Для обработки заготовки по всей ширине она совершает поперечное движение DSпоп , в конце которого шлифовальный круг перемещается в вертикальном направлении движением

Dверт.

Элементы режима резания:

1.Скорость главного движения - вращение шлифовального круга

2. Скорость движения подачи Vs=Sмин , (м/мин);

3. Глубина резания t ,( мм);

4. Поперечная подача чаще совершается в конце

Рис. 56 Схема плоского шлифования

периферией круга

каждого продольного хода стола с заготовкой

Основное технологическое время:

где .

Окончательно имеем:

где Н - величина перемещения круга в направлении движения DSпоп, Н=ВЗ+В+(5-10) (мм); L - длина продольного хода стола - L=l+(10-15) (мм).

Ленточное шлифование

В качестве режущего инструмента применяется шлифовальная лента, состоящая из основы, на которую нанесены абразивные зерна и связка - клей.

Особенности процесса ленточного шлифования:

1. Контакт ленты и заготовки может осуществляться, как по плоской, так и по фасонной поверхности.

2. Площадь контакта шлифовальной ленты с заготовкой во много раз больше площади контакта круга с заготовкой. Это способствует улучшению теплоотвода, уменьшает вероятность появления прижогов и повышает производительность обработки.

Рис. 57 Схема ленточного шлифования: 1 - ведущий круг; 2 - шлифовальная лента;

3 - натяжное устройство; 4 - ведомый ролик; 5 - заготовка

3. Возможность обработки труднодоступных мест на заготовке (впадины, уступы и т.п.);

4. Простота конструкции оборудования.

Ленточное шлифование может осуществляться по всем рассматриваемым выше схемам шлифования.

26. Отделочные методы абразивной обработки

Отделочные методы абразивной обработки обеспечивают точность обработки по 4 - 6 квалитету и шероховатость обработанной поверхности до Ra 0,1 мкм.

Хонингование применяется для обработки внутренних цилиндрических и реже наружных плоскостей, обеспечивает высокую точность по размерам, форме, но не изменяет положение осей отверстия, полученное на предыдущих операциях. В качестве режущего инструмента используется хон, оснащенный абразивными брусками,

Рис. 58 Движение инструмента и заготовки при хонинговании: 1- заготовка; 2- инструментальная головка- хон; 3- абразивные бруски

которые могут самоустанавливаться по отверстию. Абразивные бруски для снятия припуска имеют возможность перемещаться в радиальном направлении.

Хонинговальная головка совершает два движения: вращательное Dr и возвратно-поступательное Ds (рис.58). Отношение скоростей Vr и Vs равно 2 - 4; скорость главного движения Vr=40 - 80 м/мин.

Суперфиниширование - процесс сверхтонкой абразивной обработки круглых наружных и внутренних поверхностей и заключается в снятии остаточных микрогребешков поверхности (припуск 5 - 10 мкм). Суперфиниширование не изменяет точности (по размерам, форме, взаиморасположению поверхностей) полученной на предыдущей операции.

Рис.59 Движения инструмента и заготовки при супершлифовании:

1- инструментальная головка; 2- заготовка

При суперфинишировании заготовка вращается со скоростью Vз = 10 -30 м/мин. Инструментальная головка совершает возвратно-поступательное движение Dr со скоростью Vr около 1000 мм/мин. Кроме того, инструментальная головка имеет колебательное (асцилирующее) движение Da с частотой 250 - 1000 кол/мин при амплитуде 1 - 5 мм.

Полирование уменьшает высоту микронеровностей обработанной поверхности, при этом точность обработки, полученная на предыдущей операции, не изменяется. Обработка осуществляется с помощью мягкого абразива (окиси хрома, алюминия, кремнияi), который наносится на круги из дерева, войлока или фетра. Полирование производится в нескольких проходов с постепенным уменьшением зернистости абразива.

Притирка (доводка) обеспечивает самую высокую точность обработки и малую высоту микронеровностей обработанной поверхности. Процесс резания заключается в снятии тонких слоев материала мелкозернистом абразивным порошком в среде смазки при относительных движениях притира и заготовки.

27. Алмазные и эльборовые шлифовальные круги

Алмазный (или эльборовый) шлифовальный круг представляет собой металлический корпус, на рабочую поверхность которого нанесен алмазный слой толщиной 1,0-3,0 мм. Алмазный слой состоит из связки и алмазного порошка.

В качестве абразивного материала используются в основном синтетические алмазы. Натуральные технические алмазы применяются преимущественно для изготовления алмазных резцов, наконечников к приборам, фильер для волочения, для правки шлифовальных кругов.

Синтетические алмазы получают в виде мелких кристаллов размером обычно не более 1,0 мм. Синтез алмазов проходит в результате воздействия на графит высоких давлений (до 1,7*105 кгс/мм2) и высоких температур (до 2500оС). Синтетические и природные алмазы нельзя противопоставить друг другу, они дополняют друг друга и каждый из них имеет свои области применения. По сравнению с природными алмазами с ровной и гладкой поверхностью синтетические алмазы имеют более шероховатую поверхность с выступами, углублениями и большим числом режущих элементов на одном зерне. Такая поверхность зерна обеспечивает более высокую работоспособность синтетических алмазов. Синтетические и природные алмазы имеют одинаковую кристаллическую решетку, плотность, твердость и другие физико-механические свойства. Отличаются они только формой зерен, характером поверхности, прочностью и хрупкостью.

В характеристику алмазных кругов входят: зернистость зерен, связка, концентрация алмазов.

Зернистость. Синтетические алмазы подвергают дроблению и последующей классификации по размерам. В зависимости от размера зерен, метода их получения и контроля, алмазные зерна делятся на три группы: шлифпорошки (имеют 12 размеров зернистости от 630/500 до 50/40); микропорошки (имеют 11 номеров зернистости от 60/40 до 1/0); субмикропорошки.

Шлифовальные порошки из природных алмазов обозначаются буквой А, из синтетических алмазов - буквами АС, а из синтетических поликристаллических алмазов - АР. Микропорошки и субмикропорошки обозначаются соответственно буквами АМ и АСМ, а повышенной абразивной способности АСН. Шлифовальные порошки из синтетических поликристаллических алмазов типа «баллас» обозначаются АРВ, типа «карбонадо» - АРК, типа «спеки» - АРС. Выделяют марки шлифпорошков из природных алмазов А1, А2, А3, А5, А8, из синтетических поликристаллических алмазов АРВ1, АРК4, АРС3; шлифпорошки из синтетических алмазов марок АС2, АС4, АС6, АС15, АС20, АС32, АС50; микропорошки марок АСМ1, АСМ5, АСН.

Зернистость шлифпорошков обозначается дробью, например 400/250. В числителе указано число (в нашем случае 400), равное размеру ячейки сита в микрометрах, через которую проходят зерна основной, преобладающей по массе фракции, а в знаменателе - число (в нашем случае 250), равное размеру ячейки сита, на котором зерна задерживаются.

Связка. Для алмазных кругов применяются металлическая, керамическая и бакелитовая связки. Наиболее распространены круги на бакелитовой связке, которая состоит обычно из фенолформальдегидной смолы (например, пульвербакелит) и наполнителя (карбид бора, карбид кремния и т.д.), который играет роль опоры для алмазных зерен, а также определяет механическую прочность, износостойкость и теплостойкость алмазоносного слоя. Обозначаются они также, как и для абразивных кругов, например, Б1, Б2 и др. Металлические связки обозначаются буквой М (например, М1, МК, М15, МВ1, ПМ1) и состоят из медной или алюминивой основы с добавлением других компонентов и наполнителей.

Концентрация алмаза. Основным показателем, определяющим стоимость алмазного инструмента, является концентрация алмазов в алмазоносном слое. Концентрация алмазов характеризуется весовым содержанием их в алмазоносном слое. За 100% концентрацию условно принято содержание алмаза в количестве 4,39 карата или 0,878 г в 1 см3 алмазоносного слоя. В соответствии с этим различают круги с 25-, 50-, 75-, 100-, 150 % - ной концентрацией. При маркировке алмазных кругов концентрация обозначается цифровым индексом. Цифрами 1, 2, … 6 обозначается соответственно 25, 50, 75, 100, 125 и 150 % - ная концентрация. Круги из синтетических алмазов применяют в настоящее время преимущественно для заточки твердосплавного инструмента и обработки заготовок из неметаллических материалов (гранит, кварц, стекло и др.).

Маркировка алмазного инструмента. При маркировки алмазных кругов указывается марка алмазов, зернистость, их концентрация, связка, форма и размеры круга.

зернистость

алмазных

зерен связка размеры круга

Эльборовые материалы в зависимости от размера зерен разделяются на шлифзерна (размеры зерен 160 - 500 мкм), шлифпорошки (размеры зерен 40 - 120 мкм) и микропорошки (размеры зерен 1 - 63 мкм). Обозначение зернистости эльборовых материалов аналогично обозначению алмазных материалов. В зависимости от вида сырья, способа получения и прочности выпускаются следующие марки эльбора: ЛО - обычной механической прочности, ЛП, ЛКВ - повышенной прочности, ЛД - поликристаллический, ЛОМ, ЛОС - с покрытиями.

В характеристику эльборового шлифовального круга входят те же параметры, что и в характеристику алмазного круга. Маркировка эльборовых кругов аналогична маркировке алмазных кругов.

28. Пути управления тепловыми явлениями при резании с целью повышения эффективности процесса и стойкости режущего инструмента

Различные способы управления тепловыми явлениями направлены на решение двух основных задач:

1) общее изменение теплового состояния в зоне резания (уменьшение или увеличение температуры резания).

2) Направленное изменение температуры (уменьшение или увеличение) отдельных участков поверхности инструмента или заготовки.

Для решения первой задачи можно использовать следующие способы управления:

Регулирование интенсивности теплообразования в зоне резания за счет изменения элементов режима резания, геометрии и конструкции режущего инструмента. Изменяя форму и геометрические параметры режущей части инструмента, можно влиять на интенсивность и направление тепловых потоков, обеспечивающих отвод теплоты из зоны резания через инструмент.

Выбор количества одновременно работающих режущих клиньев режущего инструмента. Увеличение или уменьшение количества одновременно работающих режущих клиньев соответственно повышает или снижает температуру резания.

Применение ротационного резания (рис.60). При ротационном резании кроме двух основных движений (Dr и Ds), необходимых для осуществления процесса резания, имеется движение резца вокруг собственной оси (Dр). Движение Dр может быть принудительным или осуществляться за счет трения резца о заготовку, которое регулируется углом м. Уменьшение температуры в зоне резания при ротационном резании происходит за счет того, что в контакт с заготовкой периодически входят уже охлажденные участки режущей кромки. Кроме того, при такой схеме резания уменьшается коэффициент трения за счет частичной замены трения скольжения трением качения.

4. Регулирование теплообмена инструмента и заготовки с окружающей средой (применение смазывающей охлаждающей жидкости, подогрева срезаемого слоя). Основным потоком теплоотвода из зоны обработки является тепловой поток от поверхностей режущего инструмента не занятых стружкой. Поэтому главным объектом охлаждения при использовании смазывающей охлаждающей жидкости является режущий инструмент.

5. Регулирование интенсивности вторичного теплообмена между режущим инструментом и сходящей стружкой. Это достигается за счет различных мероприятий, связанных с дроблением и удалением стружки из зоны обработки.

6. Регулирование длительности контакта режущего инструмента и обрабатываемой заготовки за счет искусственного прерывания процесса резания и других способов.

Для решения второй задачи используются следующие меры:

1. Регулирование размеров контактных площадок инструмента. Например, уменьшение длины контакта Сг (рис.61) за счет создания канавки на передней поверхности ведет к снижению коэффициента трения. В результате снижается сила резания Pz и количество выделившейся теплоты Q , а следовательно и температура на передней поверхности. Большое влияние на температуру оказывает угол м, под которым проведена передняя стенка канавки. Уменьшение данного угла приводит к повышению теплоотвода в инструмент и снижению температуры на передней поверхности.

2. Применение дополнительных теплоотводящих кромок. Как показано на рис.62, такие кромки, снимая небольшой слой материала, незначительно увеличивают общее количество теплоты, образующейся при резании. Вместе с тем, соприкасаясь с заготовкой, они способствуют отводу тепла из инструмента в заготовку.

Выбор размеров и формы режущих элементов режущего инструмента (рис.63). При одном и том же значении вспомогательного угла в плане пластины с разным числом граней будут иметь различные главные углы в плане. При постоянных значениях глубины резания и подачи разные главные углы в плане будут вызывать различное изменение сил резания, коэффициента укорочения стружки, поскольку изменяются толщина и ширина срезаемого слоя. С другой стороны, чем меньше граней имеет пластина, тем меньше теплоотвод в нее от контактной площадки на передней поверхности. Таким образом, форма и размер режущего элемента определяют условия теплоотвода из зоны резания и увеличение числа граней пластины температура на передней поверхности будет уменьшаться.

4. Выбор теплофизических характеристик инструментального материала. Изменение коэффициента теплопроводности инструментального материала может служить средством не только общего, но и направленного регулирования температуры. Увеличение коэффициента теплопроводности, как правило, снижает температуру на передней поверхности за счет повышения теплоотвода в инструмент, но повышает температуру его задней поверхности. Причина повышения температуры на задней поверхности заключается в том, что теплота, поступающая в инструмент со стороны передней поверхности, с увеличением коэффициента теплопроводности все более активно передается через режущий клин в сторону задней поверхности, подогревая ее. Отсюда следует, если инструмент изнашивается в основном по передней поверхности, то для уменьшения тепловой нагрузки на данную поверхность следует применять инструментальные материалы большой теплопроводности. Если же необходимо снизить тепловую нагрузку на заднюю поверхность инструмента, то следует использовать инструментальные материалы с меньшим коэффициентом теплопроводности.

5. Выбор схемы подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания. Применяя различные схемы подвода жидкости (со стороны передней поверхности или задней, поливом или через тело инструмента) можно создавать необходимое тепловое состояние зоны обработки и контактных площадок режущего инструмента.

29. Методы повышения стойкости режущего инструмента (кроме упрочнения поверх-ностного слоя режущего инструмента путем изменения его структуры и состава.)

Рассматривают следующие методы повышения стойкости режущего инструмента:

1. Создание новых марок инструментальных материалов. Увеличение периода стойкости Т достигается при этом за счет повышения основных эксплутационных характеристик инструментального материала. Как видно из рис.64, использование инструментальных материалов, имеющих более высокую теплостойкость, повышает период стойкости инструмента.

2. Совершенствование конструкции режущего инструмента и оптимизация геометрических параметров режущей части инструмента. Повышение периода стойкости режущего инструмента обеспечивается за счет равномерного распределения силовых и тепловых нагрузок на режущих кромках инструмента, улучшение теплоотвода, подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания и обеспечение достаточной прочности режущего клина инструмента. Например, применение инструментов с механическим креплением пластин обеспечивает больший период стойкости по сравнению с инструментом с напайными пластинами (рис.65); применение внутреннего охлаждения через тело инструмента, например, сверла, также ведет к повышению периода стойкости; использование метчиков с внутренними каналами способствует не только лучшему охлаждению инструмента, но и лучшему отводу стружки из зоны обработки, что вместе взятое увеличивает их период стойкости.

3. Применение смазочно-охлаждающей жидкости. Повышение периода стойкости режущего инструмента при использовании смазочно-охлаждающей жидкости обеспечивается за счет использования основных свойств жидкости: охлаждающего, смазывающего, моющего и режущего (более подробно влияние жидкости на износ инструмента будет рассмотрен ниже).

4. Повышение качества контактных площадок режущего инструмента. Повышение периода стойкости режущего инструмента за счет повышения качества его контактных площадок рассмотрим на примере трех методов.

4.1 .Уменьшение шероховатости контактных площадок режущего инструмента (доводка). Доводка контактных площадок инструмента осуществляется кругами из сверхтвердых материалов (алмазными - для доводки твердосплавных режущих инструментов, эльборовыми - для доводки быстрорежущего инструмента). Повышение периода стойкости инструмента при доводке обеспечивается за счет снижения трения на контактных площадках режущего инструмента и удаления с поверхности контакта различного рода дефектов (микросколов, микротрещин, рисок и т.п.), которые в процессе резания могут сыграть роль концентраторов напряжений и привести к преждевременному разрушению режущих кромок. Наиболее эффективна доводка для режущего инструмента из твердого сплава.

Страницы: 1, 2, 3