Основы механической обработки деталей. Точение и фрезерование

ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТОЧЕНИЕ И ФРЕЗЕРОВАНИЕ

Учебное пособие











Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.9
ББК 34.63
    0-75


Авторы:
Бойцов А. Г., Высоцкая В. И., Курицын Д. Н., Маликов С. Б., Пискарёв А. С.

Рецензенты:
канд. техн. наук, заведующий кафедрой технологий и оборудования машиностроения Московского политехнического университета (Московский политех) Александр Николаевич Васильев;
канд. техн. наук, руководитель испытательного центра
АО «Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента» («ВНИИАЛМАЗ») Михаил Игоревич Шкарупа





0-75 Основы механической обработки деталей. Точение и фрезерование : учебное пособие / [Бойцов А. Г. и др.]. - Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2023. - 152 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1405-0

           Представлены конструкции фрезерных металлорежущих станков, инструменты и приспособления для фрезерования. Рассмотрены способы обработки точением. Показан расчет параметров процесса резания заготовок на фрезерных станках.
           Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 24.03.01 «Ракетные комплексы и космонавтика», 24.03.04 «Авиастроение», 24.03.05 «Двигатели летательных аппаратов».

УДК 621.9
ББК 34.63








ISBN978-5-9729-1405-0

     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
     © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

            ВВЕДЕНИЕ



     Механическая обработка - обработка изделий из стали и других материалов с помощью механического воздействия с применением резца, сверла, фрезы и другого режущего инструмента.
     Механическая обработка является основным технологическим процессом, позволяющим получить наибольшую точность и наименьшую шероховатость поверхностей деталей машин.
     В отличие от других видов обработки, механическая обработка металла никак не влияет на внутреннюю структуру металла или сплава, а лишь изменяет ее размеры и конфигурацию. Суть механической обработки - это подгон упрочненной детали под необходимые, заданные по чертежу, размеры. Полученные после такой обработки детали имеют идеальную форму, точные размеры и ровную поверхность, строго соответствующие чертежу.
     Для проведения механической обработки металла используют режущий инструмент и металлорежущие станки.
     Процесс обработки осуществляется на металлорежущих станках, в установленном порядке согласно технологическому процессу.
     Механическая обработка выполняется на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, хонинговальных и других металлорежущих станках.
     Механическая обработка металла может проводиться с использованием различного металлорежущего инструмента и в зависимости от него можно выделить несколько видов механического воздействия на деталь: обработка резанием; обработка с пластической деформацией; обработка с использованием метода деформирующего резания и электрообработка.
     В зависимости от инструмента, используемого для механической обработки металла, выделяют несколько видов обработки резанием: точение; фрезерование; сверление; строгание; долбление; шлифование и протягивание.
     Точение является одним из наиболее распространенных методов изготовления деталей типа тел вращения (валов, дисков, осей, пальцев, цапф, фланцев, колец, втулок, гаек, муфт и др.) на токарных станках.
     Разновидности точения:
     -   Обтачивание - обработка наружных поверхностей.
     -   Растачивание - обработка внутренних поверхностей.
     -   Подрезание - обработка плоских торцевых поверхностей.
     -   Резка - разделение заготовки на части или отделение готовой детали от заготовки.

3

     Способы обработки точением подразделяются:
     1.  В зависимости от расположения поверхности обработки:
         -  наружное точение;
         -  растачивание.
     2.  В зависимости от характера обрабатываемой поверхности:
         -  обтачивание цилиндрических поверхностей;
         -  торцевое точение;
         -  обработкаотверстий;
         -  обработка эксцентрических тел вращения;
         -  обработка профилей;
         -  обработка фасонных поверхностей.
     3.  В зависимости от направления подачи:
         -  продольное точение;
         -  поперечное точение.
     4.  В зависимости от чистоты обработки поверхности:
         -  черновое;
         -  получистовое, чистовое и тонкое точение.

4

            ЧАСТЬ I. ТОЧЕНИЕ


            1. ОСНОВЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ РЕЗАНИЕМ



        1.1. Формообразующие движения резания


     Процесс резания, в том числе точение, осуществляется при наличии относительных движений заготовки и режущего инструмента. Для формообразования поверхностей служат рабочие (основные) движения. Их может быть одно, два и более.
     Рабочие движения делят на главное движение резания и движение подачи.
     Главным движением резания называют движение, обеспечивающее деформирование материала и срезание с заготовки припуска. Главное движение резания обозначают Dr (рис. 1.1). Оно характеризуется максимальной скоростью резания V, м/с. В зависимости от вида обработки главное движение резания может быть как поступательным, так и вращательным. Его могут совершать как заготовка, так и инструмент.


Рис. 1.1. Схема обработки точением

      Движение подачи обеспечивает непрерывность процесса резания. Одновременно в процессе резания могут участвовать одна или несколько подач. Движения подачи имеют меньшую скорость, чем скорость главного движения резания. В зависимости от вида обработки движение подачи может быть поступательным, вращательным, возвратно-поступательным, непрерывным, прерывистым. Его могут совершать как заготовка, так и инструмент. Движение подачи



5

обозначают Ds с указанием русскими буквами направления подачи, например, Dsₙp - продольная, Ds» - поперечная, DsKₚ - круговая и др.



        1.2. Рабочие движения при токарной обработке


     Главное движение резания - вращательное движение заготовки Dr (рис. 1.2). Оно определяет скорость резания.

Рис. 1.2. Рабочие движения при токарной обработке

     Движения подач - придаются инструменту.
     Виды подач при точении:
     -  продольная Ds»p - вдоль оси заготовки;
     -  поперечная Ds» - перпендикулярной оси;
     -  наклонная Dsh - под заданным углом к оси.


Схемы обработки точением

 №  Схема обработки          Описание обработки          
п/п                                                      
 1  ЙЕ              Схема обработки цилиндрической       
    L±JD^           поверхности токарным проходным резцом

6

  ito             Схема нарезания наружной резьбы резьбовым       
                  резцом. Профиль резца в плане определяет форму  
2                 резьбы (метрическая, трубная, трапециидальная,  
                  упорная, круглая и т. д.). Продольная подача при
                  такой обработке равна шагу нарезаемой резьбы.   
                  Обычно резьба нарезается за несколько проходов  
                  Схема обработки конических поверхностей         
                  (для получения конуса ось вращения детали       
3                 повернута относительно направления подачи       
                  на требуемый угол, для этих целей               
                  используется смещение задней бабки              
                  токарного станка)                               
4 V///7///A   __  Растачивание сквозного отверстия расточным      
  ^>snp           проходным резцом                                
5 fOS             Растачивание глухого отверстия расточным        
  Drnp            проходным упорным резцом                        
  _b___                                                           
  1>Г      'r---. Схема обработки конических поверхностей         
6 hHg*            (для получения конуса используется наклонная    
     DSH (/ I     подача)                                         
        is                                                        
7     D^~---      Точение канавки канавочным резцом               
       fflk       с поперечной подачей                            
8                 Точение канавки канавочным фасонным             
  щК              резцом с поперечной подачей                     

7

'“^7 Обработка фаски                
10 r-u  Отрезка обработанной детали    
   8° ф                                
11 мй   Подрезка торца                 
12 D,   Растачивание внутреннего конуса
   1    с наклонной подачей            

        1.3. Поверхности при резании

     Заготовки, предназначенные для изготовления деталей машин, имеют исходные поверхности. В процессе обработки резанием с заготовки, слой за слоем, срезается припуск на обработку. За первый проход режущего инструмента вместе с поверхностным слоем с заготовки срезается и ее исходная поверхность. При этом на заготовке образуется новая поверхность. За второй проход того же или другого режущего инструмента с заготовки срезается второй слой материала и вместе с ним поверхность, образованная во время первого прохода инструмента. После второго прохода на заготовке опять образуется новая поверхность.
     При обработке резанием различают поверхности: обрабатываемую 1, с которой удаляется слой материала, обработанную 3, с которой удален слой материала, и поверхность резания 2, которая является переходной между поверхностями 1и3и существует только в момент резания (см. рис. 1.1).


8

            2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТОКАРНЫХ РАБОТ



      Основные виды токарных работ: 1 - сверление, зенкерование и развертывание отверстий, 2 - растачивание внутренних поверхностей, 3 - подрезание торца, 4 - нарезание резьбы, 5 - обтачивание - обработка наружных поверхностей, 6 - обработка фасонных поверхностей, 7 - отрезка, представлены на рис. 2.1.


Рис. 2.1. Основные виды токарных работ

9

            3.         РЕЖИМЫ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ


     Элементами режима резания являются: глубина резания, подача и скорость резания.
     Глубина резания t (мм) - расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное по нормали к последней. При точении - это толщина слоя металла, срезаемого за один проход резца. При обтачивании, растачивании и рассверливании:

t=(D-d)/2,

где D - наибольший диаметр касания инструмента с деталью, мм; d -наименьший диаметр касания инструмента с заготовкой, мм.

При сверлении                 t = D/2,

где D - диаметр отверстия, мм.

     При отрезании и вытачивании канавки глубина резания соответствует ширине прорези, выполняемая резцом за один проход.
     Подача S (мм/об) - величина перемещения инструмента за один оборот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для данных условий обработки выбирать максимально возможную величину подачи.
     Скорость резания V (м/мин) - путь, который проходит наиболее удаленная от оси вращения точка поверхности резания относительно режущей кромки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания для станков с главным вращательным движением (токарных, сверлильных, фрезерных) подсчитывается по формуле
V=n-D -n 1000 D ■ n/320,
где D - наибольший диаметр заготовки при токарной обработке, мм;
   n - частота вращения заготовки или инструмента, об/мин;
   л - константа, 3,14.


10