Основы механической обработки деталей. Точение и фрезерование
Основы механической обработки: точение и фрезерование
Эта книга представляет собой учебное пособие, посвященное основам механической обработки деталей, в частности, точению и фрезерованию. Она предназначена для студентов, обучающихся по направлениям подготовки, связанным с ракетными комплексами, космонавтикой, авиастроением и двигателями летательных аппаратов.
Введение в механическую обработку
Механическая обработка – это процесс обработки изделий из различных материалов (в основном, стали) с использованием режущего инструмента, такого как резцы, сверла и фрезы. Этот метод является ключевым для достижения высокой точности и минимальной шероховатости поверхностей деталей машин. В отличие от других видов обработки, механическая обработка не изменяет внутреннюю структуру металла, а лишь корректирует его размеры и форму, приводя деталь в соответствие с чертежом. Основные виды механической обработки включают точение, фрезерование, сверление, строгание, долбление, шлифование и протягивание.
Точение: основы и виды работ
Точение – один из наиболее распространенных методов изготовления деталей типа тел вращения (валов, дисков и т.д.) на токарных станках. Основные виды токарных работ включают обтачивание (обработка наружных поверхностей), растачивание (обработка внутренних поверхностей), подрезание (обработка торцевых поверхностей) и резку (разделение заготовки). Процесс точения основан на формообразовании резанием, которое осуществляется за счет главного вращательного движения заготовки и движения подачи инструмента. К элементам режима резания относятся глубина резания, подача и скорость резания. Рациональный режим резания предполагает максимальное использование режущих свойств инструмента и возможностей станка при обеспечении требуемого качества обработки.
Фрезерование: назначение и характеристики
Фрезерование – это процесс обработки заготовок многолезвийным режущим инструментом – фрезой. Этот метод широко применяется для обработки плоских, пазовых, фасонных и других поверхностей. Особенностью фрезерования является прерывистость резания, когда каждый зуб фрезы выполняет работу резания только на части оборота. Фрезы классифицируются по различным признакам, включая расположение зубьев, конструкцию зуба, направление зуба, конструкцию фрезы, способ крепления и материал режущей части. Основные виды фрез включают цилиндрические, торцевые, дисковые, концевые и угловые.
Применение фрезерной обработки
Фрезерование широко используется для обработки различных поверхностей. Цилиндрические фрезы применяются для обработки плоских поверхностей, дисковые – для фрезерования пазов, а торцевые – для обработки плоскостей и уступов. Фрезерование может выполняться как против подачи (встречное фрезерование), так и по подаче (попутное фрезерование). Попутное фрезерование обычно предпочтительнее для чистовой обработки, а встречное – для черновой.
Режимы фрезерования и технологическое оборудование
К режимам резания при фрезеровании относятся скорость резания, подача, глубина резания и ширина фрезерования. Скорость резания зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращения. Подача может быть минутной, на один оборот фрезы или на один зуб фрезы. Глубина резания – это толщина слоя металла, снимаемого за один проход. Ширина фрезерования – ширина обрабатываемой поверхности. Для фрезерования используются различные типы фрезерных станков, включая консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные, карусельно-фрезерные, копировальные и гравировальные станки.
- ВО - Бакалавриат
- 24.03.01: Ракетные комплексы и космонавтика
- 24.03.05: Двигатели летательных аппаратов
ОСНОВЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТОЧЕНИЕ И ФРЕЗЕРОВАНИЕ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023 1
УДК 621.9 ББК 34.63 О-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 О-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 ISBN 978-5-9729-1405-0 Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 2
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; обработка отверстий; 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, DSпр - продольная, DSп - поперечная, DSкр - 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 DSпр - вдоль оси заготовки; - поперечная DSп - перпендикулярной оси; - наклонная DSн - под заданным углом к оси. Схемы обработки точением № п/п Схема обработки Описание обработки 1 Схема обработки цилиндрической поверхности токарным проходным резцом 6
Схема нарезания наружной резьбы резьбовым резцом. Профиль резца в плане определяет форму резьбы (метрическая, трубная, трапециидальная, упорная, круглая и т. д.). Продольная подача при такой обработке равна шагу нарезаемой резьбы. Обычно резьба нарезается за несколько проходов 3 Схема обработки конических поверхностей (для получения конуса ось вращения детали повернута относительно направления подачи на требуемый угол, для этих целей используется смещение задней бабки токарного станка) 4 Растачивание сквозного отверстия расточным проходным резцом 5 Растачивание глухого отверстия расточным проходным упорным резцом 6 Схема обработки конических поверхностей (для получения конуса используется наклонная подача) 7 Точение канавки канавочным резцом с поперечной подачей 8 Точение канавки канавочным фасонным резцом с поперечной подачей 7
Обработка фаски 10 Отрезка обработанной детали 11 Подрезка торца 12 Растачивание внутреннего конуса 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 1 и 3 и 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 обо- рот заготовки. Различают продольную, поперечную и наклонную подачи в зависимости от направления перемещения резца. Рекомендуется для дан- ных условий обработки выбирать максимально возможную величину пода- чи. 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 = ʌ ఋ D ఋ n / 1000 § D ఋ n / 320, где D - наибольший диаметр заготовки при токарной обработке, мм; n - частота вращения заготовки или инструмента, об/мин; ʌ - константа, 3,14. 10