Процесс резания

Процесс резания

Содержание

1. Процесс резания и явления, сопровождающие его

2.      Характеристика детали

.        Характеристика станка

.        Режущий инструмент для токарной обработки

.        Способы обработки конических поверхностей

.        Выбор рациональных режимов резания

.        Контрольно-измерительные инструменты, применяемые при токарной обработке

.        Организация рабочего места токаря

.        Правила безопасности труда при работе на токарном станке

1. Процесс резания и явления, сопровождающие его

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла при образовании стружки, износом режущего инструмента и наростообразованием на резце. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и обрабатывать детали более качественно, производительно и экономично.

В процессе резания различных материалов могут образовываться следующие основные виды стружек: сливные, скалывания и надлома.

Рис 1. Типы стружек: а - сливная, б - скалывания, в - надлома

Сливная стружка (рис. 1 а) образуется при резании вязких и мягких материалов, например мягкой стали, латуни. Резание протекает обычно при высокой скорости. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого металла, меньше угол резания и толщина среза, выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной.

Стружка надлома (рис. 1 в) образуется при резании хрупких металлов, например серых чугунов. Такая стружка состоит из отдельных, почти не связанных между собой элементов. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. В определенных условиях, например при обработке чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец. Сходство со сливной стружкой здесь только внешнее, так как достаточно слегка сжать такую стружку в руке и она легко разрушится на отдельные элементы.

Стружка скалывания (рис. 1 б) занимает промежуточное положение между сливной стружкой и стружкой надлома и образуется при обработке некоторых сортов латуни и твердых сталей с большими подачами и относительно малыми скоростями резания. С изменением условий резания стружка скалывания может перейти в сливную и наоборот.

Под действием режущего инструмента срезаемый слой металла подвергается сжатию. Процессы сжатия (как и процессы растяжения) сопровождаются упругими и пластическими деформациями.

При обработке режущий инструмент деформирует не только срезаемый слой, но и поверхностный слой материала обрабатываемой детали. Глубина деформации поверхностного слоя металла зависит от различных факторов и может достигать от сотых долей до нескольких миллиметров.

Под действием деформации поверхностный слой металла упрочняется, увеличивается твердость и уменьшается пластичность, происходит так называемый наклеп обрабатываемой поверхности.

Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем большему наклепу он подвергается. Чугуны обладают значительно меньшей способностью к упрочнению, чем стали. Величина и глубина наклепа увеличиваются с увеличением подачи и глубины резания и уменьшаются с увеличением скорости резания. Глубина наклепа увеличивается примерно в 2-3 раза при работе тупым режущим инструментом, чем при работе острым. Смазочно-охлаждающие жидкости уменьшают глубину и степень упрочнения.

При некоторых условиях резания на передней поверхности режущей кромки резца налипает обрабатываемый материал, образуя так называемый нарост. Он имеет клиновидную форму, по твердости превышает в 2-3 раза твердость обрабатываемого материала. Являясь как бы продолжением резца, нарост изменяет его геометрические параметры (δ₁<δ), участвует в резании металла, влияет на результаты обработки, износ резца и силы, действующие на резец.

Усадка стружки является важным параметром, определяющим ход протекания процесса резания. Так, изменение усадки стружки влечет за собой изменение сил резания, качества обработанной поверхности, стойкости режущего инструмента и т. п. Коэффициент усадки стружки определяется отношением длины обработанной поверхности к длине стружки и может быть в пределах от 1,1 до 10. Чем больше коэффициент усадки стружки, тем ниже твердость материала, выше пластичность, а обрабатываемость резанием - лучше.

На коэффициент усадки стружки влияют различные параметры резания, например, при увеличении переднего угла резца коэффициент усадки уменьшается, а при увеличении радиуса закругления вершины резца - увеличивается, при увеличении толщины среза коэффициент усадки уменьшается.

. Характеристика детали

Данная деталь относится к ступенчатым валам. Вал имеет конический участок длиной 160 мм, большим диаметром 40и конусностью 1:10. Также имеется цилиндрический участок диаметром 30 и длиной 35 мм. С другой стороны вала расположен участок с резьбой М18-8h. Для выхода резьбового и проходного упорного резцов предусмотрены канавки шириной 5мм.

Конический участок выполняется по способу поворота верхних салазок. Для этого необходимо рассчитать угол поворота верхних салазок, который равен углу конуса и определяется по формуле:

tgα = K/2, где К - конусность

tgα= 1/10/2 =0,5.

Зная тангенс угла, по таблице находим численное значение угла. Угол равен 26 30.

Под нарезание резьбы определяем диаметр стержня по формуле:

dст. = d р. - 0,2 = 18 - 0,2 = 17,8 мм

Резьба нарезается резцом за четыре черновых и два чистовых прохода.

Вал изготавливается из материала Сталь 35. Это сталь качественная, углеродистая, конструкционная, которая содержит 0,35% углерода.

Эта сталь обладает достаточно высокой твердостью, прочностью и износостойкостью. Она хорошо обрабатывается резанием, хорошо сваривается и паяется. Повысить твердость можно с помощью закалки.

Стали качественные применяются для изготовления валов, осей, зубчатых колес, звездочек и других деталей.

При маркировке этих сталей записывается полностью слово «Сталь» и двухзначное число, которое указывает содержание углерода в сотых долях.

3. Характеристика станка

Токарно-винторезный станок 16К20 является универсальным оборудованием для точной обработки металлических изделий в полном соответствии с международными стандартами качества. К объективным преимуществам станков данного типа можно отнести удобное управление, широкие функциональные возможности и превосходные эксплуатационные показатели, которые гарантируют высокие результаты и максимальную эффективность при правильном использовании на ремонтных, производственных и других металлообрабатывающих предприятиях. Как правило, станки токарные винторезные применяются для выполнения технологических операций различной сложности с наружными и внутренними поверхностями деталей, включая тела вращения, имеющих разнообразный профиль оси. Помимо этого, станок токарный 16К20 очень часто используется для быстрой и удобной нарезки левой и правой резьбы (метрической, дюймовой, модульной и питчевой), полностью обеспечивая нужды предприятий всех отраслей современной промышленности. Станок токарно-винторезный 16К20 имеет расширенную комплектацию, которая включает в себя все необходимое оборудование для обеспечения успешной работы:

·    коробку передач;

·              электрический шкаф;

·              коробку подач;

·              переднюю бабку;

·              ограждение патрона;

·              станину;

·              каретку и суппорт;

·              фартук;

·              ограждение суппорта;

·              заднюю бабку.

Технические характеристики

4. Режущий инструмент для токарной обработки

При работе на токарных станках применяют различные режущие инструменты: резцы, сверла, зенкеры, развертки, метчики, плашки, резьбонарезные головки, фасонный инструмент и др.

Токарные резцы являются наиболее распространенным инструментом и применяются для обработки плоскостей, цилиндрических и фасонных поверхностей, нарезания резьбы и т.д. (Рис 1.2).

Рис. 1.2

На рисунке изображены токарные резцы для различных видов обработки: а - наружное обтачивание проходным отогнутым резцом; б - наружное обтачивание прямым проходным резцом; в - обтачивание с подрезанием уступа под прямым углом; г - прорезание канавки; д - обтачивание радиусной галтели; е - растачивание отверстия; ж и з - нарезание резьбы наружной и внутренней соответственно

Сверление является одним из распространенных методов обработки на токарных станках и осуществляется для предварительной обработки отверстий. Предварительно обработать резанием отверстие в сплошном материале можно только с помощью сверла. В зависимости от конструкции и назначения различают сверла: спиральные, перовые, для глубокого сверления, центровочные, эжекторные и др. Наибольшее распространение при токарной обработке получили спиральные сверла.

Зенкеры

Развертки

Плашки

Метчики

Для обработки данной детали применяются следующие инструменты:

. Резец проходной отогнутый. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для подрезки торца и снятия фаски.

. Резец проходной упорный. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для точения наружных поверхностей.

. Сверло центровочное. Материал режущей части - Р18. Применяется для центрования заготовки.

. Резец отрезной (канавочный). Материал режущей части - ВК8. Применяется для создания узких канавок на внешних цилиндрических поверхностях.

. Резец резьбовой. Материал режущей части - Т15К6. Применяется для нарезания наружной резьбы.

. Способы обработки конических поверхностей

Обработку конусов на токарно-винторезных станках осуществляют несколькими способами.

Обработка конуса с помощью конусной линейки (Рис 2)позволяет получать точные конусы с углом α до 18°, длина которых не превышает длины линейки. На кронштейнах 4, привернутых сзади к станине, укрепляют линейку 2, которую устанавливают под требуемым углом α к линии центров станка. По линейке перемещается ползун 1, связанный с поперечным суппортом 5, который предварительно отсоединен от нижней каретки. При включении продольной механической подачи резец получит два перемещения: продольное - от каретки, поперечное - от ползуна. Результирующая перемещения направлена параллельно оси линейки.

Величину смещения линейки m измеряют по шкале 3 и определяют по формуле m = A tg α.

Обработку конусов широким резцом (рис. 3, а) применяют для конических поверхностей длиной не более 15-20 мм, при больших углах наклона и невысоких требованиях к точности обработки.

Добавить

Точение конусов поворотом верхних салазок суппорта (рис.3, б) применяют при обработке точных внутренних и наружных конусов небольшой длины, так как ход резцовых салазок ограничен. Резцовые салазки поворачивают на угол а, равный половине угла при вершине конуса, и сообщают им чаще ручную, реже механическую подачу.

Точение конуса смещением центра задней бабки применяют для обработки длинных деталей с небольшой конусностью (рис. 3, в).

Рис. 3

6. Выбор рациональных режимов резания

Режим резания, который обеспечивает наиболее полное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при условии получения необходимого качества обработки, называется рациональным. Кроме этого, такой режим должен соответствовать экономической стойкости инструмента <#"605222.files/image005.gif">

) Микрометры гладкие типа МК предназначены для измерения наружных размеров изделий. Основные узлы микрометра: скоба, пятка и микрометрическая головка - отсчетное устройство, основанное на применении винтовой пары, которая преобразует вращательное движение микровинта в поступательное движение подвижной измерительной пятки. Пределы измерений микрометров зависят от размера скобы и составляют 0-25; 25-50; 275-300, 300-400; 400-500 и 500-600 мм.

Микрометры для размеров более 300 мм оснащены сменными (рис. 26) или переставными пятками, обеспечивающими диапазон измерений 100 мм. Переставные пятки крепятся в требуемом положении фиксатором, а сменные пятки - гайками 6.

) Измерительные головки - относятся к рычажно-механическим приборам применяются для измерения размеров, а также отклонений от заданной геометрической формы.

4) Оптико-механические приборы (Рис.4) (оптиметры, оптикаторы, контактные интерферометры, длиномеры, измерительные машины, микроскопы и проекторы) предназначены для высокоточных измерений размеров и отклонений геометрической формы изделий дифференциальным методом. Конструктивно они представляют собой измерительные трубки (головки), устанавливаемые на стойках. В измерительном механизме трубок оптиметров и оптикаторов сочетаются механический и оптический рычаги, поэтому такие приборы иногда называют рычажно-оптическими.

) Линейки поверочные изготовляются следующих типов: ЛД - лекальные с двухсторонним скосом; ЛТ - лекальные трехгранные; ЛЧ-лекальные четырехгранные; ШП - с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения; ШД - с широкой рабочей поверхностью двухтаврового сечения; ШМ - с широкой рабочей поверхностью, мостики; УТ - угловые трехгранные.

8. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ТОКАРЯ

Планировка рабочего места предусматривает рациональное расположение оборудования и оснастки, наиболее эффективное использование производственных площадей, создание удобных и безопасных условий труда, а также продуманное расположение инструментов, заготовок и деталей на рабочем месте.

Все предметы и инструменты располагают на рабочем месте в пределах досягаемости вытянутых рук, чтобы не делать лишних движений-наклонов, поворотов, приседаний и др., вызывающих дополнительные затраты времени и ускоряющих утомляемость рабочего. Все, что приходится брать левой рукой, располагают слева; то, что берут правой, располагают справа. Материалы и инструменты, которые берут обеими руками, располагают с той стороны станка, где во время работы находится токарь.

Планировка рабочего места должна обеспечивать условия для выработки привычных движений Если предметы труда располагать в строго определенном порядке и всегда на одних и тех же местах то у рабочих появится навык и даже автоматизм движений, что ведет к снижению напряжения и утомляемости.

В механических цехах единичного и мелкосерийного производства на рабочем месте токаря хранится много инструментов и приспособлений.

Для хранения используется организационно-техническая оснастка, в которую входят инструментальная тумбочка с планшетом, прикрепленным с задней стороны тумбочки и служащим для вывешивания документации (чертежей, карт технологического процесса, инструкций по технике безопасности); приемный столик, на верхней полке которого устанавливают тару с заготовками, а на нижней хранят приспособления и принадлежности.

При односменной работе на рабочем месте устанавливается тумбочка с одним отделением, при работе в две смены - с двумя отделениями, при трехсменной работе - две инструментальные тумбочки: одна с двумя отделениями, другая с одним.

Рабочее место токаря должно соответствовать принципам рациональной организации труда и типовым схемам планировки рабочих мест. Это - основа обеспечения наивысшей производительности при токарных работах.

Правильное размещение оборудования является основным звеном в организации безопасной работы производственного участка и цеха. При размещении оборудования необходимо соблюдать установленные минимальные разрывы между станками, между станками и отдельными элементами здания, правильно определять ширину проходов и проездов. Невыполнение правил и норм размещения оборудования приводит к загромождению помещений и травматизму.

Расположение оборудования на площади цеха или участка определяется в основном технологическим процессом и местными условиями.

При автоматизированном производстве (комплексные автоматические заводы или цеха, автоматические линии, поточное производство) оборудование размещается по ходу технологического процесса в единую цепочку с соблюдением расстояний между оборудованием и конструктивными элементами здания. На автоматических и поточных линиях большой протяженности для перехода с одной стороны линии на другую устраивают переходные мостики.

При многостаночном обслуживании оборудование располагают с учетом максимально возможного сокращения расстояний между рабочими местами. Если по условиям технологического процесса необходимо предусмотреть стеллажи или столы для заготовок и готовых изделий, то для этого отводится дополнительная площадь в соответствии с особенностями производства.

. Правила безопасности труда при работе на токарном станке

При работе на токарных станках из-за несоблюдения правил безопасности могут произойти несчастные случаи вследствие ранения стружкой, при прикосновении к вращающимся патронам, планшайбам и зажимным приспособлениям на них, а также к обрабатываемым деталям.

Большое значение для безопасной работы токаря имеет установка режущего инструмента. Устанавливать резец можно только в исправном суппорте с применением подкладки, равной по длине и ширине опорной поверхности резца. Токарю необходимо иметь набор подкладок разной толщины, длины и ширины. Это позволит выбрать нужные подкладки соответственно закрепляемому в суппорте резцу. Резец должен устанавливаться на высоте центров. Более двух подкладок под резец не устанавливается, и зажиматься он должен не менее чем тремя болтами.

Во избежание поломок резец зажимают с минимально возможным вылетом; подводят резец к обрабатываемой детали медленно и осторожно. Не следует устанавливать сразу большую глубину резания. Быстрое врезание на большую глубину может привести к поломке резца, выкрашиванию режущей кромки или вылету плохо напаянных на резец режущих пластин из быстрорежущей стали или твердых сплавов.

Уборка стружки непосредственно руками связана с опасностью их травмирования и не должна допускаться. Поэтому при уборке стружки вручную необходимо применять специальные крючки и металлические щетки, а также стальные совки, вилы и лопаты.

Во время работы станка производить с него уборку стружки не допускается. Намотавшаяся стружка удаляется с инструмента, патрона или планшайбы, а также с обрабатываемой детали только после полного останова станка.Для дробления стружки и ее безопасного удаления из рабочей зоны применяют специальные резцы, обеспечивающие стружколомание и стружкозавивание, а также специальные стружкоотводчики.

Зона обработки на токарных станках должна ограждаться защитным устройством (экраном). При этом экранируется зона обработки не только со стороны рабочего места, но также и со стороны, противоположной рабочему месту. Должны иметь ограждения также зажимные патроны универсальных токарных и токарно-револьверных станков. Ограждения должны быть подвижными и легко отводиться при установке и снятии заготовок, не ограничивая технологических возможностей станков.

Деталь следует надежно закреплять в кулачковом патроне или на планшайбе. Недопустимо, чтобы после закрепления детали кулачки выступали из патрона или планшайбы за пределы их наружного диаметра. Если же кулачки выступают, следует заменить патрон или установить специальное ограждение. При установке (навинчивании) патрона или планшайбы на шпиндель рекомендуется подкладывать под них на станок деревянные подставки с выемкой по форме патрона (планшайбы). Устанавливать тяжелые патроны и планшайбы на станок и снимать их со станка надо при помощи подъемного устройства и специального захватного приспособления. Не разрешается свинчивать патрон (планшайбу) резким торможением шпинделя.

В кулачковом патроне можно закреплять только короткие, длиной не более двух диаметров, уравновешенные детали. При установке более длинных деталей для подпора следует пользоваться задней бабкой. При обработке очень длинных деталей в центрах (длиной, равной 12 диаметрам и более), а также при скоростном и силовом резании деталей длиной, равной 8 диаметрам и более, следует применять дополнительные опоры (люнеты), а также безопасные поводковые патроны или хомутики. Нельзя пользоваться зажимными патронами, если в них изношены рабочие плоскости крепежных кулачков. Деталь следует захватывать в патроне кулачками на наибольшую возможную глубину, чтобы избежать выброса ее во время работы.

Перед установкой детали в центрах проверяют исправность центров и их совпадение по центровой линии. Нужно периодически смазывать центровые отверстия. Не следует применять центры с изношенными или забиты конусами. Размеры токарных центров должны соответствовать центровым отверстиям обрабатываемой детали. Нельзя туго затягивать задний центр. Заднюю бабку и пиноль надо надежно закреплять, чтобы деталь опиралась на центр всей конусной частью центрового отверстия, при этом не допускать упора центра в дно центрового отверстия детали.

При зачистке или полировке напильником детали, обрабатываемой на токарном станке, необходимо отвести суппорт с резцом на безопасное расстояние. Ручку напильника следует держать левой рукой, а его конец правой. При зачистке деталей наждачной бумагой пользуются специальными прижимными колодками (при зачистке наружных поверхностей) или круглой оправкой (при зачистке внутренних поверхностей).

Нельзя поддерживать деталь руками, в частности, при отрезании детали, закрепленной в центрах или в патроне. В этом случае необходимо пользоваться специальными деревянными подкладками для поддержки детали.

Недопустимо во время работы станка измерять детали, проверять рукой чистоту наружной или внутренней поверхностей обрабатываемой детали, устанавливать или сменять резцы, чистить и смазывать станок, передавать через станок детали, инструмент, техническую документацию и пр. После окончания обработки детали суппорт с резцом необходимо отвести в сторону, станок и двигатель отключить. Для ускорения остановки выключенного станка нельзя тормозить рукой патрон или планшайбу.

Список использованной литературы

1. Бергер И.И. Справочник молодого токаря - 365, [1] с. ил. 17 см 2-е изд., перераб. и доп. Минск Вышэйш. шк. 1987 г.

. Бруштейн Б.Б., Дементьев В.И. Токарное дело. Учебник для проф.-техн. училищ. Изд. 6-е,1967 г.

. Фещенко В.Н. Токарная обработка. Издательство: М. «Высшая школа», 2005 г.