Методы формообразования

деталей ЭВС

Формообразование деталей ЭВС методами удаления материала

Лекция №10 от 21.04.05

• В процессе резания инструмент находится в контакте с обрабатываемой поверхностью заготовки и в то же время в движении относительно ее. При обработке точением резец совершает поступательное движение подачи s относительно вращающейся со скоростью v заготовки. В зоне резания на режущую кромку резца действует сила резания R, разложив которую по трем взаимно-перпендикулярным направлениям, получим три составляющие силы:

Px – осевую силу или усилие подачи, Py – радиальную силу, Pz – тангенциальную (касательную) силу.

• Сила резания определяется уравнением

• Исследованиями установлены следующие соотношения между составляющими силы резания:

• Px = (0,25÷0,35) Pz ; Py = (0,4÷0,5)Pz .• Тангенциальная составляющая Pz создает

крутящий момент, приложенный к обрабатываемой заготовке Mк = 0,5 PzD.

• Энергия, затрачиваемая на процесс резания, определяется как работа, совершаемая силами Рz и Рx; сила Ру работы не совершает, так как в направлении ее действия перемещение отсутствует.

.222zyx PPPR

• Скорость перемещения в направлении силы Рz равна скорости резания v, м/мин; v=πDn/1000, где D —диаметр заготовки, мм; п—частота вращения, об/мин.

• Скорость перемещения резца в направлении силы Рх (мм/мин) vs=sп, где s—подача на оборот заготовки, мм.

• Эффективная мощность, кВт, затрачиваемая непосредственно на процесс резания, определяется уравнением

• Мощность электродвигателя станка: Nст = Nэ η, где η — КПД станка.

).(10981 5syzэ vPvPN

• Объем металла, удаляемого с поверхности обработки в единицу времени, т. е. производительность процесса обработки

П=vf, где v—скорость резания, см/с; f— площадь

поперечного сечения снимаемой стружки, см2.• Скорость резания ограничивается

экономической стойкостью режущего инструмента.

• Стойкостью режущего инструмента называется время его работы в период после заточки до затупления.

• В процессе резания вся механическая работа деформации материала заготовки и трения переходит в тепло. Тепло, выделяющееся в зоне резания, понижает режущие свойства инструмента, его износостойкость, ухудшает физико-механические свойства поверхностного слоя материала заготовки. Поэтому процесс резания, как правило, ведут с охлаждением смазочно-охлаждающими веществами, которые оказывают большое влияние на условия процесса резания; снижают температуру инструмента и детали, уменьшают силу трения и износ инструмента.

• Уравнение теплового баланса в процессе резания:

где Q1 – тепло, выделяющееся вследствие деформации (упругой пластической и разрушения); Q2 и Q3 – в результате трения обрабатываемого материала о переднюю и заднюю поверхности резца; q1 – тепло, уходящее в стружку; q2 – идущее в деталь; q3 – в инструмент; q4 – в окружающую среду.

,4321321 qqqqQQQ

Обработка на токарных станках

• Технологическим оборудованием для механической обработки деталей резанием являются металлорежущие станки. По способу осуществления процесса резания металлорежущие станки делят на следующие группы: токарные, сверлильные, фрезерные, строгальные, протяжные, шлифовальные, специализированные, специальные и др.

• На токарных станках обрабатывают наружные и внутренние цилиндрические поверхности, имеющие форму тел вращения, и прилегающие к ним плоские торцевые поверхности, расположенные перпендикулярно оси вращения.

Качество обработки зависит от ряда факторов.

• а) от режимов резания.

Чем выше скорость резания, тем меньше шероховатость, но при чрезмерной скорости резания может произойти разогрев поверхности детали, который сопровождается формированием поверхностного дефектного слоя за счет отпуска металла, а при низкой скорости может произойти образование задиров на детали.

• б) от подачи (относительной скорости резца относительно детали)

Чем больше подача, тем ниже качество обрабатываемой поверхности, но выше производительность.

• в) от глубины резания t.

С увеличением глубины резания t качество поверхности ухудшается.

2

dDt

d

D

• г) от характеристик резца.

Чем выше твердость материала режущей пластинки резца, тем выше качество обрабатываемой поверхности

Чем меньше главный и вспомогательный углы резца, тем меньше шероховатость поверхности, однако, при уменьшении главного угла возрастает сила резания, что может привести к чрезмерному нагреву заготовки.

• д) от смазывающей и охлаждающей жидкости (СОЖ).

Назначение: 1)уменьшить силу трения за счет смазки поверхности, при этом повышается стойкость инструмента, уменьшается опасность перегрева детали, повышается качество поверхности, снижается шероховатость; 2)снизить поверхностную энергию твердого тела за счет чего облегчается процесс стружкообразования.

Виды СОЖ:1)охлаждающие (слабые растворы щелочей)2)смазывающие (минеральные масла).

• На рис. показана схема обработки наружной цилиндрической поверхности на токарном станке с установкой детали 5 в инструментальных центрах 4, 7; передний центр 4 установлен в шпинделе 1 станка, а задний 7—в пиноли 6 задней бабки станка. Рабочая скорость вращения (скорость резания) сообщается детали 5 шпинделем станка, через планшайбу 2 и поводковый хомутик 3. Механизмом подачи станка сообщается поступательное перемещение резцу 8 со скоростью подачи s.

Общее требование – минимальное количество холостых ходов суппорта с резцами

• Параметрами, режима резания при токарной обработке являются скорость резания v, подача s, глубина резания t, т. е. толщина снимаемого слоя металла за один проход резца.

• Основное технологическое время, мин, определяют по формуле

где i – число проходов резца, необходимое для обработки данной поверхности; L=l+y+∆ - полная длина хода резца, мм; l – длина обработки по чертежу, мм; y = tctgφ – глубина врезания, мм; φ – главный угол резца в плане; ∆ - перебег (∆=1÷2 мм – выбирается по нормативам).

snLit 0

• Производительность станка определяется количеством деталей, обрабатываемых за час:

Пст=60/Тшт ,

где Тшт – штучная норма времени, мин.

Операционные эскизы типовых токарных операций обработки деталей.

Установочные базы обозначены условными знаками (зачерненными треугольниками). Цифрами 1, 2 на рис. обозначены обрабатываемые поверхности.

Токарный станов А.Меншикова, выставленный в Кунсткамере (С.Петербург)

Шпиндель

Инструментальный центр

Пиноль задней

бабки

Трехкулачковый патрон Станина

Передняя бабка

Суппорт

Резцедержатель

Задняя бабка

Обработка на сверлильных станках

• На станках сверлильной группы обрабатывают отверстия многолезвийными режущими инструментами: сверлами, зенкерами, развертками. В процессе резания инструмент вращается со скоростью резания v и имеет поступательное перемещение со скоростью подачи s; обрабатываемую деталь устанавливают неподвижно.

• Сверлильные станки бывают с вертикальной осью вращения и с горизонтальной осью вращения.

• Типовым режущим инструментом для сверлильных работ является спиральное сверло. На рис. показана конструкция спирального сверла с цилиндрическим хвостовиком для сверления отверстий малых диаметров. Основные элементы режущей части спирального сверла: 4 и 3 — главные режущие кромки; 2— задняя поверхность; 1 — передняя поверхность; 5—поперечная режущая кромка; γп— передний угол — угол между касательной в точке А сечения NN к передней поверхности и нормалью в той же точке к поверхности вращения режущей кромки;

•αп - задний угол между касательными в точке А сечения NN к задней поверхности и касательной в той же точке к окружности вращения ее вокруг оси сверла; γо и αо — передний и задний углы в плоскости сечения ОО. Назначение углов γ и α то же, что и соответствующих углов токарного резца. Как видно из рис., передние и задние углы переменны вдоль режущей кромки, следовательно, и условия резания на всей длине кромки сверла не одинаковы.

Способы сверления отверстий

• 1. По разметке. Точность около 0,5 мм. Применяется в единичном производстве.

x

y

• 2. Сверление совмещением отверстий. Применяется при сборке РЭА. Совмещаются друг с другом две или более детали в одной из которых есть отверстие; через это отверстие сверлят отверстия в нижних деталях.

• 3. Кернением. Способ применяется в серийном производстве. Кернение производится на специальных штампах для кернения

• 4. С помощью кондукторов.

Деталь

А Б-Б

Р

Вид А

Кондуктор

Конец лекции № 10