Контрольная работа по "Процессы и операции формообразования"

Таблица 2 – Значения силы PZ при различной глубине резания

t, мм	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0
PZ, Н	247	494	741	988	1235	1482	1976

Придавая скорости резания различные значения (150; 160; 170; 180; 190; 200; 210), подсчитываем соответствующие величины составляющей силы резания PZ и заносим их в таблицу 3.

Таблица 3 – Значения силы PZ при различных скоростях резания

V, мм/мин	150	160	170	180	190	200	210
PZ, Н	507	503	498	494	490	486	482

Придавая переднему углу различные значения (-15; 0; 10), находим табличные значения коэффициентов Кg (1,25; 1,1; 1,0) и подсчитываем соответствующие значения составляющей силы резания PZ, заносим их в таблицу 4.

Таблица 4 – Значения силы PZ при точении резцами с различными углами γ

γ	-15°	0°	10°
Kγ	1,25	1,1	1,0
PZ, Н	617,5	543,4	494

 

Придавая главному углу в плане различные значения (30; 45; 60; 90), находим табличные значения коэффициентов Кφ (1,08; 1,0; 0,94; 0,89) и подсчитываем соответствующие значения составляющей силы резания PZ, заносим их в таблицу 5.

Таблица 5 – Значения силы PZ при точении резцами с различными углами φ

φ	30°	45°	60°	90°
Kφ	1,08	1,0	0,94	0,89
PZ, Н	494	457,4	430	407

Придавая радиусу при вершине резца различные значения (0,5 1,0; 2,0; 3,0; 4,0), находим табличные значения коэффициентов Кr (0,87; 0,93; 1,0; 1,04; 1,1) и подсчитываем соответствующие значения составляющей силы резания PZ, заносим их в таблицу 6.

Таблица 6 – Значения силы PZ при точении резцами с различными радиусами

r, мм	0,5	1,0	2,0	3,0	4,0
Kr	0,87	0,93	1,0	1,04	1,1
PZ, Н	462	494	531	552	584

По данным таблиц 1…6 строим графики зависимостей PZ = f(S);PZ = f(t); PZ = f(V);PZ = f(g);PZ = f(φ); PZ = f(r).

Рисунок 5 – Графики зависимости PZ = f(S)

 

Рисунок 6 – Графики зависимости PZ = f(t)

 

Рисунок 7 – Графики зависимостиPZ = f(V)

 

Рисунок 8 – Графики зависимости PZ = f(g)

 

Рисунок 9 – Графики зависимости PZ = f(φ)

 

Рисунок 10– Графики зависимости PZ = f(r)

 

 

3. Периферийное фрезерование

Периферийное фрезерование металла представляет собой резание материала режущими кромками по окружности фрезы. Такой способ подачи режущего инструмента позволяет выбирать сложные пазы, а также осуществлять силовое фрезерование.

Фрезерование встречное и попутное

Встречное фрезерование

рис. 11 а, в, г. Встречное фрезерование

При перемещении суппорта сверху вниз осуществляется встречное фрезерование. В этом случае при вращении фрезы зубья ее движутся относительно заготовки в направлении от торца с нарезанной частью зубьев к торцу с ненарезанной частью, т. е. навстречу срезаемому слою металла (рис. 11, а).

При перемещении суппорта снизу вверх происходит попутное фрезерование. В этом случае зубья фрезы движутся относительно заготовки в направлении от торца с ненарезанной частью зубьев к торцу с нарезанной, т. е. попутно со срезаемым слоем металла (рис. 11, б).

Вследствие неодинакового направления силы при встречном и попутном фрезеровании она по-разному влияет на процесс резания.

Преимущества

• Нагрузка на станок более плавная и не зависимо какую поверхность имеет заготовка процесс резания идет мягко и равномерно
• Упрочнение обработанной поверхности за счет деформации металла

Недостатки встречного фрезерования

• Силы резания направлены на то, чтобы оторвать заготовку от приспособления и этот факт требует надежное ее крепление в базовом приспособлении
• Значительный и быстрый износ режущего инструмента, что в свою очередь не позволяет работать с применением высоких режимов резания
• Плохое удаление стружки. Она вылетает перед фрезой и может попасть в зону резания, что приведет к царапинам по обработанной поверхности

Попутное фрезерование

рис. 11 б, д, е. Попутное фрезерование

 

Силу давления на зубья фрезы R, перпендикулярную их поверхности, можно разложить по двум направлениям: на горизонтальную силу RГ и вертикальную RВ.

При встречном фрезеровании горизонтальная сила действует на фрезу в направлении от ее оси (рис. 11, в) и отжимает суппорт от направляющих стойки, вследствие чего снижается устойчивость фрезы.

При попутном фрезеровании горизонтальная сила действует на фрезу по направлению к ее оси и прижимает суппорт к направляющим, увеличивая устойчивость фрезы, что способствует повышению точности обработки и позволяет работать на повышенных скоростях.

При встречном фрезеровании винт, перемещающий суппорт вниз, нажимает на верхние стороны витков гайки суппорта (рис. 11, г), а вертикальная сила направлена против направления подачи и прижимает витки гайки к виткам винта; этим устраняются зазоры между ними и фреза работает с равномерной подачей без вибрации.

При попутном фрезеровании винт, перемещающий суппорт вверх, нажимает на нижние стороны витков гайки (рис. 11, е), а направление вертикальной силы совпадает с направлением подачи. В момент врезания зубьев фрезы вертикальная сила увеличивается (RВ > S) и отжимает витки гайки от витков винта за счет зазора между ними; происходит колебание суппорта, создающее неравномерную подачу, вследствие чего возникают вибрации. Для устранения отжима гайки в механизме перемещения суппорта применяются устройства, прижимающие гайку к винту (компенсирующие гайки, противовесы, гидравлические системы).

Если станок снабжен компенсирующим устройством, то попутное фрезерование имеет преимущество перед встречным, так как обеспечивает более высокую чистоту нарезаемых зубьев и позволяет работать на повышенных скоростях.

Преимущества попутного фрезерования:

• Благодаря тому, что силы резания которые возникают при попутном фрезеровании направлены в направлении заготовки ее прижимает к зажимному приспособлению и по этому нет необходимости применять хитроумные зажимные устройства и лишать заготовку всех степеней свободы.
• Стойкость фрезы гораздо выше чем при встречном фрезеровании так как износ зубьев инструмента по задним поверхностям менее значительный и идет равномерно
• Качество поверхностей имеет хорошую шероховатость за счет плавной деформации снимаемого припуска металла
• Удобное направление схода стружки. Она остается позади режущего инструмента и легко удаляется

Недостатки попутного фрезерования:

• Наверное самый основной недостаток это невозможность использования данного способа при обработке заготовок с грубыми необработанными поверхностями (поковки, литье, штамповки). Это связано с тем, что различные твердые включения которые содержаться в корке могут сильно износить инструмент или даже привести к его поломке.
• Так как зубья фрезы работают при ударной нагрузке то необходимо, чтобы приспособление было жестко и надежно закреплено на станке. Да и сам станок должен быть достаточно жестким.
• В механизмах перемещения стола должны отсутствовать зазоры для исключения появления вибраций.

 

Резец и его элементы

Простейшим режущим инструментом является резец (рис. 30). Рассмотрим элементы этого резца и установим их названия.

Резец 5 движется по стрелке, врезаясь в заготовку 1, и снимает стружку 2 с ее поверхности.  
Поверхность 6 резца, по которой сходит срезаемая стружка 2, называется передней поверхностью. Поверхность 7 резца, которая обращена к обработанной поверхности заготовки, называется задней поверхностью. Линия 3, образованная пересечением передней и задней поверхностей, называется режущей кромкой, или лезвием, резца, а угол, образованный передней и задней поверхностями, представляет знакомый уже нам угол клина, или угол заострения β (бэта) резца.  
Если мысленно провести вертикальную плоскость 4 перпендикулярно к обработанной поверхности заготовки, то угол, образованный передней поверхностью резца и плоскостью 4, называется передним углом и обозначается буквой γ (гамма).  
Угол, образованный задней поверхностью резца 7 и обработанной поверхностью 8 заготовки, называется задним углом и обозначается буквой α (альфа).  
Сумма углов α + β называется углом резания и обозначается буквой δ (дельта).  
Углы (передний γ, задний α, заострения β и резания δ измеряются в градусах (°).

Элементы фрезы

Фреза является режущим многозубым (многолезвийным) инструментом, причем каждый зуб представляет собой простейший резец, подобно показанному на рис. 30.  
На рис. 4 было показано сопоставление элементов зуба фрезы с элементами простейшего резца. На рис. 31 показаны элементы зуба фрезы.

Передняя поверхность 4 зуба фрезы 3 образует с вертикальной плоскостью 2 передний угол γ ; задняя поверхность 5 зуба образует с обработанной поверхностью 7 заготовки задний угол α ; передняя поверхность 4 зуба образует с задней поверхностью 5 зуба угол заострения β. Угол резания δ образован передней поверхностью 4 зуба с обработанной поверхностью 7 заготовки.  
Режущая кромка 1 образована пересечением передней и задней поверхностей. Непосредственно к режущей кромке зуба фрезы примыкает узкая полоска-ленточка, так называемая фаска, шириной около 0,1 мм. Ленточка 6, или фаска, обеспечивает правильную заточку фрезы.  
Наружный диаметр фрезы, размеры и форма впадины зуба для размещения и выхода стружки, высота и профиль зуба, количество зубьев или их шаг также являются элементами фрезы.  
Выбор правильной величины режущих элементов фрезы является решающим средством для полунения наилучших результатов при фрезеровании. Совокупность геометрических размеров режущих углов, размеров и формы зубьев фрезы называют геометрией фрезы.  
Теорией и практикой установлен ряд условий, обеспечивающих правильный выбор геометрии фрезы, особенно в отношении режущих углов.

Геометрия цилиндрической фрезы

На рис. 32 показаны геометрические элементы цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями: передняя поверхность 1, задняя поверхность 4, ленточка (фаска, обычно ленточку (фаску) обозначают буквой f) 3 шириной 0,05—0,1 мм, затылочная поверхность (спинка) 5, режущая кромка 2. Режущая кромка здесь идет по винтовой линии (спирали). Угол, образованный режущей кромкой и осью фрезы, называют углом наклона винтовой канавки, или углом наклона спирали, и обозначают ω (омега).

Задний угол α измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, т. е. в плоскости торца фрезы. Нормальный задний угол αn измеряется в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке. От правильно выбранного заднего угла зависит величина трения задней поверхности зуба фрезы об обработанную поверхность и, следовательно, чистота обработанной поверхности. С увеличением заднего угла уменьшается трение и, следовательно, износ зуба по задней поверхности, т. е. затупление фрезы, что увеличивает срок работы фрезы без переточки и улучшает чистоту обработанной поверхности. Однако с увеличением заднего угла уменьшается угол заострения β, а это приводит к ослаблению зуба и может вызвать его поломку (выкрашивание). Обычно задний угол а назначают в пределах от 12 до 30° в зависимости от типа фрезы.  
Передний угол γ измеряется в плоскости, перпендикулярной к режущей кромке. Поперечный передний угол γ1 измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, т. е. в плоскости торца фрезы. Передний угол может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Правильно выбранный передний угол способствует лучшему отделению стружки; при этом износ зуба по передней поверхности получается меньшим, что позволяет фрезе работать дольше без переточки. Обычно передний угол γ у цилиндрических фрез назначают в пределах от —10 до 20° в зависимости от твердости обрабатываемого материала и материала режущей части.  
Угол заострения β образован передней и задней поверхностями и зависит от величины переднего и заднего углов. Так как прочность зуба фрезы тем больше, чем больше угол заострения β, то вполне понятно желание увеличить этот угол. Однако увеличение угла заострения β затрудняет врезание зуба в обрабатываемый материал, увеличивает потребную мощность на фрезерование и повышает температуру резания. При фрезеровании твердосплавными фрезами сталей повышенной твердости и твердых чугунов во избежание выкрашивания кромки зуба фрезы применяют большие углы заострения β. Увеличение угла заострения β вызывает необходимость уменьшения переднего угла γ, который в некоторых случаях бывает отрицательным. Так, при значениях угла β = 60° угол γ = 15° (рис. 33, а); при β = 75° угол γ = 0 (рис. 33, б); при β = 90° передний угол γ приходится делать отрицательным, равным —15° (рис. 33, в) . Задний угол α принят равным 15°.