Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 0

Токарное дело

Токарное дело

Износ и стойкость резца

Происходящее относительное перемещение частиц металла сопровождается их трением одна о другую, вследствие чего образуется значительное количество теплоты.

Теплота образуется и вследствие трения стружки о переднюю поверхность резца, причем тем в большем количестве, чем выше скорость резания и чем больше сила резания. При трении задней поверхности резца о поверхность резания также образуется теплота.

Теплота резания распределяется между стружкой, резцом и обрабатываемой деталью; лишь очень небольшая часть ее поступает в окружающий воздух.

Примерно 70—90% всей теплоты резания образуется в стружке. Именно поэтому при работе быстрорежущими резцами струю охлаждающей жидкости, применяемой при резании, следует направлять на стружку.

Теплота резания, поступающая в резец, нагревает его, что вызывает в свою очередь понижение его твердости и сопротивляемости износу.

При обработке стали с большой площадью среза быстрорежущим резцом с самого начала резания на передней поверхности резца образуется лунка, показанная на рис. 14,а в увеличенном для ясности виде. По мере дальнейшей работы резца ширина лунки увеличивается. Одновременно с этим на задней поверхности резца, трущейся о поверхность резания, образуется ленточка износа, изображенная на рис. 14, б также в увеличенном виде. В дальнейшем по мере увеличения лунки и ленточки происходит их соединение, обусловливающее затупление режущей кромки резца.

Рис. 14. Износ резца по передней (а) и задней (б) поверхностям резца

При обработке чугуна главное значение имеет износ по задней поверхности. Заметных следов износа на передней поверхности резца, а тем более образования лунки обычно не наблюдается. Это объясняется тем, что получающаяся при резании чугуна стружка надлома не скользит по передней поверхности резца.

У твердосплавных резцов преобладает износ по задней поверхности.

По мере износа резца по задней поверхности изменяется размер обрабатываемой детали и ухудшается чистота ее поверхности. Кроме того, на переточку чрезмерно затупленного резца затрачивается много времени. Поэтому резец следует перетачивать раньше, чем его износ по задней поверхности (ширина b ленточки, рис. 14, б) достигнет допустимой величины.

Средние значения допустимой величины износа проходных1 резцов из быстрорежущей стали и из твердых сплавов указаны в табл. 1.

Допустимые величины износа проходных резцов

Затупление резца характеризуется не только величиной его износа по задней поверхности, но и стойкостью резца.

Стойкостью резца называется период времени, в течение которого износ резца по задней поверхности достигает установленной величины.

Стойкость резца выражется в минутах (мин).

Стойкость резца должна быть различной для разных случаев работы. Чем меньше стойкость резца, тем чаще производится его переточка, вследствие чего резец сравнительно быстро становится негодным для дальнейшего использования. С другой стороны, увеличение стойкости резца, которого можно достигнуть лишь понижением скорости резания, подачи и глубины резания, вызывает уменьшение производительности станка. Поэтому назначение стойкости резца является сложным вопросом и осуществляется с учетом многих условий. Так, например, чем сложнее форма резца, т. е. чем выше стоимость изготовления, тем больше должна быть его стойкость

При назначении стойкости резца в некоторых случаях следует принимать во внимание стоимость его материала и изготовления. Очевидно также, что стойкость резцов, используемых при работе на настроенном станке, когда замена каждого затупившегося резца отнимает много времени, должна быть выше, чем при обычной работе

Если заточка резцов в данных условиях централизована и снабжение ими рабочих организовано хорошо, можно назначать меньшую стойкость резца по сравнению с той, которую должны иметь резцы, используемые при плохо организованной заточке.

Отметим, что таблицы скоростей резания при различных условиях токарной обработки, приводимые в справочниках, составлены в большинстве случаев исходя из стойкости резца 60 мин. Скорости резания, соответствующие другим периодам стойкости, находятся по тем же таблицам путем умножения табличных значений скоростей резания на поправочные коэффициенты.

1 Проходными называются резцы, используемые для чернового обтачивания наружных поверхностей вращения.

Токарное дело

Установки при чистовом обтачивании

Углы и другие элементы головки чистовых резцов. Задний угол α чистовых резцов, используемый при обтачивании стали, делается 12°, а при обработке серого чугуна 10°. Вспомогательный угол в плане φ1 чистовых проходных резцов независимо от обрабатываемого материала принимается в пределах 5—10°, а угол наклона главной режущей кромки λ от -2 до -4°. Ширина фаски форм I и II передней поверхности f принимается равной 0,2—0,4 мм. Остальные элементы те же, что и для черновых твердосплавных резцов.

Отметим, что чем чище должна быть обрабатываемая поверхность, тем большим следует брать передний угол резца (т. е тем меньшим должен быть угол резания). При увеличении переднего угла резца заедание его, а также вибрации уменьшаются, поэтому обрабатываемая поверхность получается более чистой.

Минералокерамические пластинки весьма редко припаивают. Предпочтительнее для них является механическое крепление, с применением державок типа, показанной на рис. 16.

Передний угол γ принимается равным 10—15° при обработке стали с σвр до 70 кГ/мм2, а при большем значении σвр — не более 10°; при обработке чугуна — от 0 до 5°. Задние углы α и α1 в пределах 8—10°. Радиус при вершине резца r = 1 мм.

Угол наклона λ режущей кромки при равномерном припуске принимается в пределах от 0 до 5°, при неравномерном — до 12°.

Установка резцов при чистовом обтачивании. Если установить резец так, чтобы вершина его была выше линии центров станка (см. рис. 88, а), то, как это мы отметили выше, резец втягивается в материал детали. Поверхность детали при этом получается нечистой, а диаметр ее уменьшается, что часто недопустимо при чистовой обработке. При установке вершины резца на линии центров станка и тем более ниже ее, такого втягивания резца не происходит. Из сказанного вытекает следующее правило.

Чистовые резцы следует устанавливать так, чтобы вершина их была расположена на высоте линии центров станка или несколько ниже ее.

Припуски при чистовом обтачивании. Припуски при чистовом обтачивании назначаются в зависимости от диаметра и длины детали. Средние величины этих припусков приведены в таблице.

Таблица
Припуски на диаметр под чистовое обтачивание
Размеры в мм

Охлаждение при чистовой обработке. Хорошо охлаждаемый чистовой резец мало нагревается, не теряет твердости и поэтому сравнительно медленно изнашивается. Благодаря этому повышается точность размеров обрабатываемых деталей.

Применение охлаждающей жидкости, содержащей маслянистые вещества, например эмульсии, облегчает отделение стружки, вследствие чего обрабатываемая поверхность получается чистой, без рванин. Охлаждение уменьшает нагревание детали, а следовательно, и изменение ее размеров. Это дает возможность измерять деталь с достаточной точностью, не ожидая, пока она охладится. Кроме того, уменьшение нагревания детали понижает опасность ее коробления.

Сказанное выше относится главным образом к обработке стали. При обработке чугуна охлаждение применяется преимущественно в тех случаях, когда оно имеет целью препятствовать нагреванию обрабатываемой детали.

Популярные книги

  • Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С. А. Вяткин и др; Под общ. ред. В. Г…
    55 027 просмотров |
  • Бруштейн Б. Е. и Дементьев В. И. Токарное дело. Учебник для проф.-техн. училищ. Изд. 6-е, переработ…
    36 908 просмотров |
  • Технология резиновых изделий: Учеб. пособие для вузов/ Ю. О. Аверко-Антонович, Р. Я. Омельченко, Н…
    36 760 просмотров |
  • Металлорежущие станки (альбом общих видов, кинематических схем и узлов). Кучер А. М., Киватицкий М…
    33 416 просмотров |
  • Эрдеди А. А. Техническая механика: Теоретическая механика. Сопротивление материалов: Учеб. для машин…
    1 просмотр |

Токарное дело

Измерения штангенциркулем при чистовой обработке

Измерение деталей в этом случае производится точным штангенциркулем или микрометром. Точные штангенциркули изготовляются с величиной отсчета по нониусу 0,05 или 0,02 мм.

Штангенциркуль с величиной отсчета 0,05 мм изображен на рис. 100. Подвижная рамка его состоит из двух частей — собственно рамки 3 с губкой и добавочного ползунка 6, при помощи которого производится точная установка штангенциркуля.

Освободив винты 1 а 2, закрепляющие подвижную рамку и ползунок на штанге штангенциркуля, грубо устанавливают штангенциркуль на требуемый размер; рамка 3 и ползунок 6 перемещаются при этом вместе. Затем ползунок 6 закрепляют винтом 2 и при помощи микрометрического винта 4, вращая накатанную гайку 5, точно устанавливают штангенциркуль. Закрепив винт 1, читают полученный размер.

Рис. 100. Точный штангенциркуль

Нониус рассматриваемого штангенциркуля имеет 20 делений, каждое из которых при отсчете принимается за пять. Поэтому цифра 25 нанесена на нониусе против 5-го штриха, цифра 50 против 10-го и т. д. Таким образом, 1-й штрих нониуса дает 5-е деление, 4-й — 20-е, 1-й после 25-го — 30-е деление и т. д.

Все 20 делений нониуса равны 39 делениям штанги, т. е. 39 мм, так что каждое его деление равно 1,95 мм.

Вследствие этого никакие два штриха или более штрихов нониуса не могут одновременно совпадать со штрихами шкалы штанги. Исключение составляют нулевой и самый последний штрихи нониуса, которые одновременно совпадают со штрихами шкалы штанги.

Отсчет показания штангенциркуля при таком положении нониуса производится только по нулевому штриху, но не по последнему.

В тот момент, когда 1-й штрих нониуса (после нулевого) точно совпадает со 2-м штрихом шкалы штанги, расстояние между измерительными поверхностями ножек штангенциркуля составит

2 — 1,95 = 0,05 мм.

Если 2-й штрих нониуса совпадает со штрихом штанги, показание штангенциркуля составляет

4 — 2х1,95 = 4 — 3,9 = 0,1 мм.

Если рамку сдвинуть еще немного так, чтобы со штрихом штанги совпал 3-й штрих нониуса, расстояние между измерительными поверхностями будетО, 15 мм.

Таким образом, совпадение каждого последующего штриха добавляет 0,05 мм, что кратно обозначениям на шкале нониуса.

Совпадение нулевого штриха нониуса с 1-м штрихом шкалы штанги соответствует расстоянию между измерительными поверхностями губок, равному 1 мм, с 10-м штрихом — расстоянию 10 мм и т. д

Следовательно, число делений шкалы штанги, пройденных нулевым штрихом нониуса, показывает число целых миллиметров, а совпадение соответствующего штриха нониуса с каким-либо штрихом штанги дает сотые доли миллиметров. Например, показание штангенциркуля на рис. 101, а составляет 0,35 мм; на рис. 101, б изображено показание штангенциркуля, равное 1,35 мм, и на рис. 101, в — равное 12,85 мм.

Рис. 101. Отсчет показаний точного штангенциркуля

Токарное дело

Силы, действующие на резец

В результате сопротивления срезаемого слоя металла деформации сжатия, трения стружки о переднюю поверхность резца и некоторых других причин возникает сила резания.

При работе токарного резца (рис. 13) эта сила разлагается на три составляющие — собственно силу резания Рz, силу подачи Рx и радиальную силу Py.

Сила резания Рz, касательная к поверхности резания, действует в направлении главного движения. Сила Рx действует в направлении подачи. Радиальная сила Рy перпендикулярна к подаче. Все три силы измеряются в килограммах (кГ).

Рис. 13. Силы резания при точении

Если силу Рz принять за единицу, можно считать, что сила Рx при достаточно остром резце изменяется в пределах от 1/8 до 1/4 величины силы Рz, а сила Рy — от 1/4 до 1/2 величины той же силы.

Зависимость силы резания от условий работы резца

На величину силы резания влияют обрабатываемый материал, площадь среза и его форма, углы резца, скорость резания и ряд других менее существенных факторов.

Влияние на силу резания обрабатываемого материала видно из следующих сопоставлений. Силы резания при обработке стали средней твердости примерно в 2,2 раза больше, чем при резании чугуна средней твердости. Сила резания при обработке самой мягкой стали значительно меньше силы резания при обработке самой твердой стали. При обработке чугуна различных твердостей эта разница не так велика.

Сила резания возрастает с увеличением площади среза. Если при этом увеличение площади среза получается за счет увеличения глубины резания, сила Рz возрастает пропорционально глубине резания. При увеличении подачи сила Рz также возрастает, но медленнее. Так, например, если увеличить глубину резания вдвое, сохранив ту же подачу, сила резания увеличится также вдвое. Но если, не изменяя глубины резания, увеличить в два раза подачу, сила резания возрастет не в два раза, а несколько меньше. Это объясняется тем, что при сравнительно большой подаче не происходит столь значительной деформации металла, как это имеет место при малой подаче.

Сила резания получается различной при одинаковых площадях среза, но разных их формах. Она меньше при больших значениях толщины среза, чем при меньших. Например, сила резания при глубине 4 мм и подаче 2 мм/об несколько меньше, чем при глубине резания 8 мм п подаче 1 мм/об, несмотря на то, что площадь среза в обоих случаях одинакова и равна 8 мм2. Это объясняется также разной степенью деформации металла в срезаемом слое.

С уменьшением переднего угла резца, т. е. с увеличением угла резания, сила резания возрастает, так как при этом увеличивается угол клина, которым является резец.

При увеличении главного угла в плане примерно до 50—55° сила резания уменьшается. С дальнейшим увеличением этого угла сила резания возрастает. Изменение величины силы резания, вызываемое изменением главного угла в плане, незначительно. При увеличении радиуса закругления вершины резца сила резания возрастает, но также незначительно. Затупление резца вызывает увеличение силы резания.

Влияние на силу резания скорости резания имеет особый характер. Например, при обработке стали средней твердости со скоростью 20—30 м/мин сила резания почти не изменяется. Она достигает наибольшей величины при скорости резания 50—70 м/мин. Очень заметно снижение силы резания при скорости резания от 100 до 150 м/мин. При скорости резания 250 м/мин и выше сила резания почти не изменяется.

Маслянистые вещества, содержащиеся в охлаждающей жидкости, проникая в микроскопические трещины деформируемого резцом металла, уменьшают силы трения, появляющиеся в зоне образования стружки. Благодаря этому сопротивление резанию уменьшается. Чем больше в охлаждающей жидкости содержится масла, тем существеннее ее влияние на силу резания.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации