Создание новых, более совершенных типов машин требует от металлургов непрерывного совершенствования труднообрабатываемых материалов. Этот процесс характеризуется ростом их прочностных и других физико-механических характеристик, что затрудняет обработку их обычными способами резания, а иногда исключает их применение. По этой причине в ряде случаев при конструировании новых машин используют менее совершенные, но обладающие удовлетворительной обрабатываемостью резанием материалы. Это снижает рабочие параметры и ухудшает качественные характеристики машин; поэтому наряду с внедрением новых видов материалов проводят работы по изысканию качественно новых способов их обработки. Увеличивающаяся диспропорция между возможностями металлургии и обработки резанием объясняется несовершенством применяемых в настоящее время способов обработки заготовок деталей с помощью механического воздействия резцом или абразивом. Так, при резании даже обычных углеродистых сталей сила резания в два и более раза превышает величину предела прочности при растяжении. Между тем напряжение всякой пластической деформации, казалось бы, должно быть ниже этого предела, тем более что резец является клином, снижающим усилие резания. Это несоответствие объясняется сложнонапряженным характером пластической деформации материала срезаемого слоя в процессе стружкообразования, а также необходимостью преодоления в процессе резания не только сопротивления материала пластической деформации, но и больших сил трения по передней и задней поверхностям. Помимо этого, в ряде случаев применение обычного метода резания при изготовлении деталей из новых видов труднообрабатываемых материалов является малопроизводительным и экономически невыгодным.
Под обработкой резанием в общем виде понимают метод формообразования деталей, основанный на отделении одной части заготовки от другой; поэтому в основе физического механизма резания всегда наблюдается явление разрушения. Выше было дано определение процесса резания применительно к наиболее распространенным операциям механической обработки, когда от заготовки отделяется часть материала в виде стружки. Однако на ряде операций (например, при абразивной или электро-эрозиойной обработке) отделяемая часть заготовки превращается в крайне малые частицы. Кроме того, имеют место процессы резания (например, при разрезке листового материала ножницами), на которых стружка не образуется; однако происходит процесс разделения отдельных частей заготовки путем разрушения.
При обработке резанием применяют следующие схемы механического воздействия:
Все эти способы используют механическое воздействие рабочих граней инструмента на материал срезаемого слоя.
В настоящее время получили широкое практическое применение или прошли испытания в лабораторных условиях новые способы обработки:
Кинематика обработки определяется помимо главного движения резания и движения подачи еще этим дополнительным движением. Простейшей схемой такой обработки является чистовое точение резцами с перемещающейся режущей пластиной посредством самостоятельного привода или кинематической связи ее с механизмом подачи станка. Непрерывная смена рабочего участка режущей кромки резца, обусловленная движением бреющего резания, отсутствие наиболее слабой части резца (вершины) позволяют получить высокопроизводительный метод чистовой обработки. Однако практическое осуществление такой схемы обработки сложно; поэтому в настоящее время более широко используются другие схемы бреющего «безвершинного» резания.
Обработку КВР производят по двум схемам: с принудительным вращением резца от постороннего источника энергии (КПВР — круглые принудительные вращающиеся резцы) и самовращение КВР под действием силы, возникающей в процессе резания (КСВР — круглые самовращающиеся резцы).
КВР могут иметь две схемы установки. Первая схема — когда торцовая поверхность ролика является передней гранью, а наружный конус — задней поверхностью. Обработку по такой схеме осуществляют чашечными вращающимися резцами — ЧВР. Вторая схема — когда передней гранью является наружный конус, а задней — торец конуса. Обработку по такой схеме осуществляют роликовыми вращающимися резцами — РВР.
Кинематическая схема обработки КВР характеризуется следующими движениями инструмента и заготовки: вращение заготовки со скоростью v0KVh движение подачи резца 5 мин; вращение резца вокруг своей оси — движение бреющего резания; для самовращающихся резцов скорость этого движения зависит не только от скоростей вращения и подачи, но и от установочных и геометрических параметров резцов, вида обрабатываемого материала и других условий резания.
Физика процесса резания КВР имеет несколько специфических особенностей. Первой особенностью этого метода механической обработки является ярко выраженный процесс косоугольного резания, так как решающее влияние на него оказывает кинематический угол наклона главной режущей кромки, обусловленный движением бреющего резания Он определяется как угол между главной режущей кромкой и плоскостью, перпендикулярной к направлению вектора скорости резания.
Механику косоугольного резания можно рассматривать как состоящую из двух процессов — резание с перемещением перпендикулярно к режущей кромке и вдоль нее. При нормальном перемещении процесс превращения срезаемого слоя в стружку подчиняется тем же законам, что и при прямоугольном резании. Кинематическое заострение рабочего переднего угла облегчает процесс пластического деформирования вследствие изменения угла сдвига на первой стадии стружкообразования; на этом его воздействие заканчивается. Угол наклона главной режущей кромки на первой стадии стружкообразования также влияет на величину угла сдвига посредством изменения удельной нормальной силы трения. Однако перемещение инструмента вдоль режущей кромки обусловливает вторую стадию стружкообразования. Она заключается в возникновении сдвигов в стружке параллельно режущей, кромке, а также изменении направления движения стружки на передней поверхности.
Страницы: 1 2
