Валентин Михайлович Горелов
РЕЗАНИЕ МЕТАЛЛОВ
*** 1966 ***
| Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для машиностроительных техникумов
Издательство МАШИНОСТРОЕНИЕ Москва 1966 В данном учебном пособии рассматриваются научные основы резания металлов в объеме программы учебного курса машиностроительных, станкостроительных и инструментальных техникумов. От существующих учебных пособий по этому курсу данное пособие отличается системой изложения и более детальным рассмотрением оптимальной геометрии режущего инструмента. Книга предназначена для учащихся машиностроительных техникумов. Рецензент канд. техн. наук Е. Н. Малючков Редактор канд. техн. наук О. Б. Арбузов ВВЕДЕНИЕ От существующих учебных пособий по данному курсу это пособие отличается системой изложения научных основ резания металлов. Эти особенности требуют пояснений, представляющих интерес главным образом для преподавателей. Именно к ним и обращено настоящее предисловие. В техникумах изучается объединенный курс «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент», в котором не менее половины объема занимают вопросы расчета и конструирования металлорежущих инструментов. Положения науки о резании металлов являются научной основой для этих вопросов. Следовательно, они должны рассматриваться после изучения научных основ резания металлов, и поэтому в курсе «Основы учения о резании металлов и режущий инструмент» должно быть не одиннадцать, а только два раздела: «Основы резания металлов» и «Основы расчета и проектирования металлорежущего инструмента». В данном пособии рассматриваются вопросы первого раздела. Система изложения этого раздела и требует пояснений. Преподавание резания металлов в технических учебных заведениях началось примерно 35 лет назад. В то время объем знаний о резании металлов ограничивался экспериментальными материалами по точению и строганию. О фрезеровании, сверлении, протягивании и других методах резания представления были очень скудными. Поэтому учебный курс строился так, что сначала изучались закономерности резания и методы расчета режимов резания при точении, а потом, в конце курса, рассматривались только возможности «приложения теории резания к другим инструментам». В последующие годы в результате включения в программу курса большого количества новых материалов, накопленных наукой, без изменения построения курса прежние «приложения теории резания к другим инструментам» превратились в крупные разделы, содержание которых в основном составляют сведения справочного характера и неоднократные повторения ранее рассмотренных закономерностей процесса резания, но при других видах обработки. В настоящее время единство научных основ процесса резания для всех видов обработки сомнений не вызывает, но случайно сложившаяся система изложения курса по видам обработки существует до сих пор. Для обработки металлов резанием применяется не так уж много различных видов обработки. В основе каждого из них лежит работа резца. Основные физические параметры процесса резания, определяющие закономерности всех его явлений, величину сил резания и стойкость инструмента, одни и те же для всех видов обработки, а именно: скорость резания, толщина и ширина среза. Геометрия режущей части любого инструмента определяется одними и теми же параметрами, играющими одну и ту же роль и одинаково влияющими на процесс резания при работе любыми из них. Различные виды обработки отличаются друг от друга только кинематикой рабочих движений, конструктивной формой режущего инструмента и взаимосвязью физических параметров процесса резания с технологическими, причем такие виды обработки, как зенкерование, сверление, развертывание, отличаются от точения только конструктивной формой инструмента. Все перечисленные, отличия различных видов обработки не затрагивают физической стороны процесса резания. Следовательно, нет никаких оснований для последовательного изучения в курсе резания металлов различных видов обработки, как особых методов резания, принципиально отличающихся от точения. Более того, как писал проф. А. И. Каширин еще в 1953 г., изложение курса резания металлов по видам обработки «мешает созданию правильного понимания сущности процесса обработки металлов резанием не только у учащихся технических учебных заведений, но даже и у инженеров, работающих на производстве»1. Поэтому — писал он — «в современном курсе по резанию металлов должны рассматриваться общие закономерности процесса резания независимо от видов обработки». Эти соображения и положены в основу построения данного учебного пособия. Весь материал курса разбит на восемь глав, не связанных с каким-либо одним видом обработки. Исключение составляет гл. VIII «Шлифование металлов», отличающееся специфическими условиями процесса. Кроме того, в настоящее время нет еще достаточных научных и экспериментальных данных для рассмотрения шлифования совместно с другими видами обработки. В первой главе рассматриваются основные понятия и кинематика рабочих движений при различных видах обработки, геометрия типового инструмента, применяемого при данном виде 1 «Сланки и инструмент», 1953, № 8. обработки, и взаимосвязь физических параметров резания с технологическими параметрами. Стойкостные же и силовые зависимости, а также методы расчета режима резания рассматривав ются совместно для всех видов обработки после изучения физических основ процесса резания и инструментальных материалов. Основу всех расчетных формул для сил резания и скорости резания, рассматриваемых в курсе резания металлов, составляют одни и те же стойкостные и силовые зависимости, выражаемые эмпирическими формулами (35) и (58). Эти формулы и физические закономерности процесса реЗания, следствием которых они сами являются, и составляют научные основы учебного курса по резанию металлов. Поэтому в данном учебном пособии обстоятельно объясняются указанные единые для всех видов обработки стойкостные и силовые зависимости. А расчетные формулы для различных видов обработки рассматриваются как следствие этих зависимостей. При таком построении курса устраняется большое количество ненужных повторений, достигается единство понятий и закономерностей процесса резания и постепенное знакомство учащихся с курсом и закономерностями процесса резания. Возможно широкое использование для объяснений научных основ курса наиболее показательных примеров и фактов из любого вида обработки, что делает изложение более понятным и убедительным. Вопрос о построении и методике изложения учебного курса по резанию металлов обсуждается в педагогических кругах уже более десяти лет. Автор надеется, что данное учебное пособие будет способствовать разработке более совершенной системы изложения курса резания металлов. Автор с благодарностью примет все критические замечания. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ИНСТРУМЕНТА § 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ В современном машиностроении металлические детали обрабатывают различными методами — обтачивают, сверлят, строгают, фрезеруют, развертывают, долбят, протягивают и шлифуют. При всех этих способах обработки металл режут. Для этого применяют много разнообразных станков и еще большее количество различных инструментов — резцов, фрез, плашек, протяжек, долбяков и т. д. Стружка срезается в результате движений инструмента относительно обрабатываемой детали. Методы обработки отличаются применяемым инструментом, а также кинематикой резания, т. е. сочетанием рабочих движений, сообщаемых станком инструменту и обрабатываемой детали. Несмотря на имеющиеся различия в методах обработки резанием, геометрия инструмента и основные понятия, применяемые для изучения процесса резания различными инструментами, по своему существу одинаковы. Рассмотрение их и является задачей первой главы. Физические параметры процесса резания. При любом способе обработки процесс резания характеризуется одними и теми же физическими параметрами: скоростью резания о, толщиной а и шириной о среза (рис.Л). Скоростью резания называют путь перемещения режущих кромок инструмента относительно поверхности заготовки в единицу времени. Срезом называется поперечное сечение срезаемого слоя. Шириной среза называют длину контакта режущей кромки инструмента с обрабатываемой заготовкой. Толщиной среза называют величину среза, измеренную по перпендикуляру к поверхности резания (рис. 1). Поверхности при резании. После любого способа резания (строгания, точения, сверления, фрезерования и т. д.) на детали Режущий образуется новая поверхность, называемая обработанной поверхностью (рис. 2). Поверхность же детали, с которой срезается стружка, называется обрабатываемой поверхностью. Рис. 2. Поверхности и рабочие движения при строгании (d) и при точении (б): 1 — обрабатываемая поверхность; 2 — поверхность резания; 2 — обраоотанная поверхность При изучении процесса резания важную роль играет поверхность, образуемая непосредственно режущими кромками инструмента, т. е. поверхность резания. Характерная особенность этой поверхности состоит в том, что ее положение на обрабатываемой заготовке изменяется с изменением положения инструмента. Эта поверхность существует только в процессе резания, а после окончания обработки исчезает полностью или частично сохраняется на детали как обработанная поверхность. Рабочие движения при резании. Для обработки резанием необходимо два рабочих движения инструмента относительно обрабатываемой поверхности. Одно из этих движений, определяющее скорость резания, называется главным рабочим движением, а второе, определяющее толщину стружки (или толщину среза), называется движением подачи. Траектория рабочих движений зависит от формы обрабатываемой поверхности и применяемого метода обработки. Так, например, одним и тем же резцом, изменяя характер рабочих движений, можно производить строгание, точение и фрезерование. § 2. СТРОГАНИЕ И ТОЧЕНИЕ При строгании (рис. 2, а) резец совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение вдоль обрабатываемой поверхности. Двигаясь в одном направлении, он срезает стружку; при движении в обратную сторону стружка не срезается. Таким образом, имеется два хода — рабочий и холостой. Для уменьшения времени, расходуемого на непроизводительные холостые ходы, скорость холостого хода vx делают в т раз больше скорости рабочего хода vp. После каждого холостого хода резец получает необходимое для срезания следующего слоя металла второе движение, перемещаясь в поперечном направлении на s мм. Это второе рабочее движение резца называется подачей. Эти формулы показывают, что толщину а и ширину b среза можно изменить, не меняя глубины резания t и подачи s. Для этого достаточно изменить угол ф. Чем меньше угол ф, тем меньше толщина среза, но его ширина при этом увеличится. Площадь же поперечного сечения среза от угла ф не зависит, т. е. Свободное и несвободное резание. При свободном резании (см. рис. 1) металл срезается одной режущей кромкой резца или другого инструмента. Для несвободного же резания применяется резец или любой другой инструмент с двумя режущими кромками (см. рис. 3). Одна из них срезает металл по поверхности CD, а вторая — по поверхности DF. Главную работу производит кромка, срезающая металл по поверхности CD. Поэтому ее называют главной режущей кромкой. Обычно поверхность CD в десятки и сотни раз шире поверхности DF. Срезание металла по поверхности DF имеет второстепенное или вспомогательное значение. В связи с этим и режущая кромка DM, срезающая металл по поверхности DF, называется вспомогательной режущей кромкой. KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ |
