Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Металлорежущий станок должен также обеспечивать выбор управляющих параметров процесса во всем возможном диапазоне их изменения.

7.3 Основные процессы обработки материалов резанием

7.3.1 Токарная обработка

Известна многие столетия, но образ токарного станка, в основном соответствующего сегодняшнему облику, появился в 18 веке. Токарные станки

- самый распространенный тип металлорежущего оборудования, что связано с простотой их кинематики, заимствованной в древности , по-видимому, от гончарного круга.

Основным признаком этой схемы обработки является вращение заготовки при поступательном движении инструмента (рис.7.4).

Управляющими параметрами процесса являются:

- скорость резания - скорость перемещения режущего клина относительно материала заготовки. Она практически равна окружной скорости заготовки в точке контакта ее с вершиной резца. Тогда , при выбранной скорости, требуемая частота вращения заготовки может быть определена:

n = 1000 V / п D об/мин

- подача (S) - перемещение инструмента за один оборот заготовки, обеспечивающее непрерывное врезание режущего клина . Измеряется при точении в мм/об.

- глубина резания (t) - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями , измеренное по направлению к нормали к обработанной поверхности.

Технологические возможности токарной обработки

1. Материал обрабатываемого изделия. Возможна обработка практически всех известных материалов. В настоящее время, с появлением резцов из алмаза и эльбора ограничений по твердости обрабатываемого материала не существует.

Однако, в обычных производственных условиях, в настоящее время, токарным методом обрабатываются заготовки из незакаленных сталей, цветных металлов, дерева.

Хотя при токарной обработке происходит некоторое изменение свойств материала поверхностных слоев заготовки за счет наклепа, обычно таким изменением свойств можно пренебречь.

Типовые схемы токарной обработки

Ds -

Up од ОЛЬ н о е точение

Подрезание торца

Отрезание, точение канавки

Р астач ив ан и е

Точение фасонной поверкности

Рис.7.4

2. Форма и размеры. Особенности кинематики процесса позволяют получать только поверхности вращения , спиральные и винтовые поверхности. Хотя это кажется довольно сильным ограничением, надо отметить, что такие поверхности составляют основную часть формообразующих поверхностей деталей машин.

Размеры обрабатываемых токарным методом изделий могут быть от 0,05мм (станки для часовой промышленности) до 20 метров (токарно-карусельные станки для изготовления деталей энергетического машиностроения).

3. Точность при обработке на станках нормального класса точности, в экономически оптимальных условиях - 7-14 квалитет. В настоящее время созданы уникальные токарные станки, обеспечивающие точность обработки менее 0,05мкм (1 2 квалитеты), которые применяются для изготовления элементов информационных накопителей вычислительной техники, изготовления прессформ лазерных носителей информации.

4. Шероховатость поверхности во многом определяется выбранной подачей и геометрическими параметрами вершины резца.

Она также существенно зависит от колебаний инструмента относительно заготовки в процессе обработки. При обработке на станках нормальной точности шероховатость обработанных поверхностей обычно находится в пределах Rz 80- Rz5. На специальных станках, при применении алмазного инструмента может быть получена шероховатость поверхности до Ra-0,05мкм.

Выбор управляющих параметров процесса токарной обработки

Повысить производительность процесса можно за счет увеличения любого из управляющих параметров, однако возможности такого увеличения существенно ограничены.

1. Выбор глубины резания (1)мм

Обычно глубина резания определяется припуском на обработку,т.е. величиной слоя подлежащего удалению (h). Величина этого слоя зависит от метода получения заготовки ( от точности этого предшествующего метода). Сила, действующая на инструмент, почти прямо пропорциональна глубине резания, поэтому при определенной глубине резания прочность инструмента может оказаться недостаточной и он сломается. Это обуславливает необходимость многопроходной обработки при наличии значительных припусков. Таким образом, применение более точного метода получения заготовки ( уменьшение припусков), может позволить существенно повысить производительность последующей обработки резанием.

2. При выборе подачи также действует силовое ограничение. Установлено, что сила резания существенно зависит от подачи, поэтому при определенных, больших подачах инструмент может разрушиться. Кроме того, величина подачи определяет шероховатость получаемой поверхности, поэтому ее величина, в случае чистовой обработки, должна выбираться с учетом требуемой шероховатости.

3. Скорость резания. Скорость резания практически не влияет

на силу резания, поэтому инструмент не сломался бы при любом увеличении скорости. Однако при повышении скорости резания существенно повышается температура инструмента, которая может достичь предела его термостойкости. В этих условиях инструмент будет чрезвычайно быстро изнашиваться и выигрыш от повышения производительности будет сведен к нулю экономическими потерями, связанными с затратами на покупку и восстановление инструмента.

Установлены экспериментальные зависимости периода нормальной работы инструмента (периода стойкости) и скорости резания. На основе этих закономерностей ,приводимых в специальной литературе, и определяется оптимальная скорость резания.

4. Проводится проверка соответствия мощности потребной на резание

Крез = Pz * V и эффективной мощности станка Крез < Кэф

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите управляющие параметры процесса резания.

2. Какой из управляющих параметров практически не влияет на величину силы резания?

3. Почему нельзя производить обработку на максимальных скоростях резания?

4. Какие факторы ограничивают величину подачи при точении?

5. Какие факторы определяют величину припуска , подлежащую удалению при токарной обработке?

6. Почему режущий инструмент выполняют составным - из инструментального материала и конструкционной стали?

8. Почему все инструменты не изготавливают из сверхтвердых материалов: алмаза и композита?