Влияние методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя

Прошу приобщить к материалам дела мои письменные объяснения, озвученные в процессе судебного заседания.

 

_______________________

дата (число, месяц, год)

_____________(подпись, расшифровка подписи)

 

 

Влияние шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности - технологический концентратор напряжений, снижает прочностные характеристики металла независимо от вида напряженного состояния и температуры нагрева (рис. 3).

Влияние шероховатости поверхности на износостойкость

В 80% случаев потеря служебных характеристик машин: точности, надежности, мощности, производительности и др. происходит вследствие износа трущихся поверхностей подвижных соединений детали.

Влияние смазывающе-охлаждающей жидкости

Применение СОЖ способствует улучшению процесса стружкообразования, что приводит:
а) к уменьшению износа - повышению стойкости инструмента;
б) уменьшению силы резания.
В результате уменьшается величина упругих отжатий элементов технологической системы СПИД, а, следовательно, улучшается шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей машин.

Влияние методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя

При обработке лезвийным инструментом - точении, фрезеровании, строгании и т. п. в зоне обработки доминирует силовой фактор. У стальных деталей в поверхностном слое образуется пластически деформированный слой (наклеп), у которого различают три зоны:

9. Попутное фрезерование

При попутном фрезеровании направление движения подачи совпадает с вращением инструмента. Такое движение также называют фрезерование «по подаче».

Толщина среза имеет максимальную величину в момент входа в заготовку (точка 2) и изменяется до нулевого значения при выходе из нее (точка 1).

Достоинства:

• Сила резания прижимает заготовку к столу. Отсюда более упрощенное использование зажимных приспособлений.
• Износ инструмента (задней поверхности зуба) происходит менее интенсивно, что позволяет вести фрезерование с большими скоростями резания. Стойкость инструмента больше, чем при встречном фрезеровании.
• Стружка легко удаляется, т. к. остается позади фрезы. Обработанная поверхность имеет лучшее качество.

Недостатки:

• Не может применяться при обработке заготовок с коркой (литье, поковка, горячекатаный прокат). Твердая корка с различными включениями может привести к повышенному износу и повреждению инструмента.
• Из-за высокой ударной нагрузки, при врезании режущих зубьев в заготовку, станок и приспособления должны обладать достаточной жесткостью.
• Зазор в механизме перемещения стола должен отсутствовать.

Встречное фрезерование

При встречном фрезеровании направление движения подачи противоположно вращению инструмента. Такое движение еще называют фрезерованием «против подачи».

Толщина среза изменяется от нулевого значения при входе в заготовку (точка 1) до максимального в момент выхода из нее (точка 2).

Достоинства:

• Плавный и мягкий процесс резания. Нагрузка на станок нарастает постепенно и не зависит от рельефа поверхности заготовки.

Недостатки:

• Необходимость надежного закрепления заготовки, т.к. фреза стремится вырвать ее из приспособления.
• Более быстрый износ инструмента (задней поверхности зуба фрезы) из-за высокого трения при снятии стружки минимальной толщины в начале резания.
• Затруднено удаление стружки, т.к. она падает перед фрезой. При этом некоторая ее часть увлекается режущими зубьями за собой, что может привести к ухудшению обработанной поверхности.

10. Служат для образования отверстия в различных материалах и делятся на спиральные, с прямыми канавками, перовые, для глубокого, кольцевого сверления и центровочные (рис. 5.1).

а, б — спиральное, в —с прямыми канавками, г — перовое, д — ружейное, е — однокромочное с внутренним отводом стружки для глубокого сверления, ж-двухкромочное для глубокого сверления, з - для кольцевого сверления, и — центровочное, к — с твердосплавными пластинками

Сверла изготовляют из быстрорежущих, легированных и углеродистых сталей, а также их оснащают пластинками из твердых сплавов.

Наибольшее распространение в промышленности получили спиральные сверла. Спиральные сверла (рис. 5.2) изготовляют диаметром от 0,1 до 80 мм. Они состоят из рабочей части, хвостовика (конусного или цилиндрического), служащего для крепления сверла в шпинделе станка или в патроне, и лапки, являющейся упором при удалении сверла из шпинделя.

Рабочая часть сверла представляет собой цилиндрический стержень с двумя спиральными канавками, по которым стружка из просверливаемого отверстия выходит наружу.

Режущая часть сверла заточена по двум коническим поверхностям, имеет переднюю и заднюю поверхности и две режущие кромки, соединенные перемычкой под углом 55°С.

На цилиндрической части по винтовой линии проходят две узкие ленточки, которые центрируют и направляют сверло в отверстие. Ленточки значительно снижают трение сверла о стенки отверстия. Кроме того, для уменьшения трения на рабочей части сверла по направлению к хвостовику сделан обратный конус (диаметр сверла уменьшается от 0,03 до 0,1 мм на каждые 100 мм длины).

Эксплуатационные качества любого режущего инструмента, в том числе и сверла, зависят от материала инструмента, его термообработки, а также от углов заточки режущей части.

Геометрические параметры режущей части сверла (рис. 5.3) состоят из переднего угла γ (гамма), заднего угла α (альфа), угла при вершине 2 φ (фи), угла наклона поперечной кромки сверл ψ (пси) и угла наклона винтовой канавки ω (омега), указанного на рис. 5.2.

Передний угол заточки γ определяется в плоскости N — N, перпендикулярной режущей кромке. В различных точках режущей кромки передний угол имеет равные значения. Наибольшее значение он имеет у наружной поверхности сверла, наименьшее — у поперечной кромки. У вершины сверла передний угол заточки будет равен 1—4°. Изменение значения переднего угла является недостатком спирального сверла и вызывает неравномерный и быстрый износ его.

Задний угол заточки а измеряется в плоскости О — О, параллельной оси сверла. Его значения так же, как и переднего угла, изменяются. У наружной окружности сверла задний угол равен 8—12°, а у оси — 20—25°. Задний угол сверла уменьшает трение его задней поверхности о поверхность резания.

11.

Конст резцов

Из всех видов токарных резцов наиболее распространенными являются проходные резцы. Они предназначены для точения наружных поверхностей, подрезки торцов, уступов и т.д. Призматическое тело npoходного резца (рис. 1), как и любого другого, состоит из режущей части (головки) и державки. Головка резца содержит переднюю 1, главную заднюю 2 и вспомогательную заднюю 3 поверхности. Пересечения этих поверхностей образуют главную 4 и вспомогательную 5 режущие кромки. Рис. 1. Конструктивные элементы токарного резца: 1 – передняя поверхность; 2 – главная задняя поверхность; 3 – вспомогательная задняя поверхность; 4 – главная режущая кромка; 5 – вспомогательная режущая кромка По передней поверхности сходит снимаемая резцом стружка. Главная задняя поверхность обращена к поверхности резания, образуемой главной режущей кромкой, а вспомогательная задняя поверхность – к обработанной поверхности детали. Указанные поверхности и режущие кромки после заточки располагаются под определенными углами относительно двух координатных плоскостей и направления подачи, выбираемыми с учетом кинематики станка. За координатные плоскости (рис. 2) принимают две взаимно перпендикулярные плоскости: 1) плоскость резания, проходящую через главную режущую кромку, и вектор скорости резания, касательный к поверхности резания; 2) основную плоскость, проходящую через эту же кромку и нормаль к вектору скорости резания. Есть другое определение основной плоскости: это плоскость, проходящая через векторы продольной Sпр и радиальной Sр подач; в частном случае может совпадать с основанием резца, и в этом случае возможно измерение углов резца вне станка в его статическом положении. Рис. 2. Геометрические параметры проходного токарного резца За вектор скорости резания, применительно к резцам, а также ко многим другим инструментам, принимают вектор окружной скорости детали без учета вектора продольной подачи, который во много раз меньше вектора окружной скорости и не оказывает заметного влияния на величину передних и задних углов. Только в отдельных случаях, применительно, например, к сверлам, в точках режущих кромок, прилегающих к оси сверла, это влияние становится существенным. На рис. 2 представлены вид заготовки и резца в плане и геометрические параметры, обязательно указываемые на рабочих чертежах резцов: γ, α, α1, φ, φ1. Ниже даны определения и рекомендации по назначению их величин. Передний и задний углы главной режущей кромки принято измерять в главной секущей плоскости N–N, проходящей нормально к проекции этой кромки на основную плоскость, которая в данном случае совпадает с плоскостью чертежа. Плоскость N–N выбрана в связи с тем, что именно в ней происходит деформация металла при резании. Передний угол γ – это угол между основной плоскостью и плоскостью, касательной к передней поверхности. Величина этого угла оказывает на процесс резания определяющее влияние, так как от него зависят степень деформации металла при переходе в стружку, силовая и тепловая нагрузки на режущий клин, прочность клина и условия отвода тепла из зоны резания. Оптимальное значение переднего угла γ определяется опытным путем в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого и режущего материалов, факторов режима резания (V, S, t) и других условий обработки. Возможные значения угла γ находятся в пределах 0...30°. Для упрочнения режущего клина, особенно изготовленного из хрупких режущих материалов, на передней поверхности затачивают фаску с нулевым или отрицательным передним углом (γф = 0...–5°), шириной f, зависящей от подачи. Задний угол α – это угол между плоскостью резания и плоскостью, касательной к задней поверхности. Фактически это угол зазора, препятствующего трению задней поверхности резца о поверхность резания. Он влияет на интенсивность износа резца и в сочетании с углом γ влияет на прочность режущего клина и условия отвода тепла из зоны резания. Чем меньшую нагрузку испытывает режущий клин и чем он прочнее, тем больше значение угла a, величина которого зависит, таким образом, от сочетания свойств обрабатываемого и режущего материалов, от величины подачи и других условий резания. Например, для резцов из быстрорежущей стали при черновой обработке конструкционных сталей α = 6...8°, для чистовых операций α = 10...12°. Угол наклона главной режущей кромки λ – это угол между основной плоскостью, проведенной через вершину резца, и режущей кромкой. Он измеряется в плоскости резания и служит для предохранения вершины резца А от выкрашивания, особенно при ударной нагрузке, а также для изменения направления сходящей стружки. Угол λ считается положительным, когда вершина резца занижена по сравнению с другими точками главной режущей кромки и в контакт с заготовкой включается последней. Стружка при этом сходит в направлении обработанной поверхности (от точки В к точке А), что может существенно повысить ее шероховатость. При черновой обработке это допустимо, так как после нее следует чистовая операция, снимающая эти неровности. Но при чистовых операциях, когда нагрузка на режущий клин невелика, первостепенное значение приобретает задача отвода стружки от обработанной поверхности. С этой целью назначают отрицательные значения угла (–λ). При этом вершина резца А является наивысшей точкой режущей кромки, а стружка сходит в направлении от точки А к точке В. Наличие угла λ усложняет заточку резцов, поэтому практические значения этого угла невелики и находятся в пределах λ = +5…–5°. Углы в плане φ и φ1 (главный и вспомогательный) – это углы между направлением продольной подачи Sпр и, соответственно, проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость. Главный угол в плане φ определяет соотношение между толщиной и шириной срезаемого слоя. При уменьшении угла φ стружка становится тоньше, улучшаются условия теплоотвода и тем самым повышается стойкость резца, но при этом возрастает радиальная составляющая силы резания. При обточке длинных заготовок малого диаметра вышесказанное может привести к их деформации и вибрациям, и в этом случае принимается φ = 90°. Для других случаев рекомендуется: – при чистовой обработке φ = 10...20°; – при черновой обработке валов (l/d = 6...12) φ = 60...75°; – при черновой обработке более жестких заготовок φ = 30...45°. У проходных резцов обычно угол φ1 = 10...15°. С уменьшением угла γ1 до 0 величина h также уменьшается до 0, что позволяет значительно увеличить подачу, а следовательно, и производительность процесса резания. Вспомогательный задний угол α1, измеряемый в сечении N1 – N1, перпендикулярном к вспомогательной режущей кромке, принимается примерно равным α; α1 образует зазор между вспомогательной задней поверхностью и обработанной поверхностью заготовки. Вспомогательный передний угол γ1 определяется заточкой передней поверхности и на чертеже обычно не указывается. С целью повышения прочности режущей части резца предусматривается также радиус скругления его вершины в плане: r = 0,1...3,0 мм. При этом большее значение радиуса применяется при обработке жестких заготовок, так как с увеличением этого радиуса возрастает радиальная составляющая силы резания.   1 12. Элементы фрезы.Фреза является режущим многозубым инструментом, каждый зуб которого представляет собой простейший резец (рис. 46). На рис. 47 показаны элементы фрезы, причем эти элементы для большей наглядности обозначены теми же цифрами, что и одинаковые с ними элементы резца, представленного на рис. 45. Передняя поверхность 6 зуба фрезы 5 образует с вертикальной плоскостью 4 передний угол у; задняя поверхность 7 зуба образует с обработанной поверхностью 8 заготовки задний угол а; передняя поверхность 6 зуба образует с задней поверхностью 7 зуба угол заострения р. Режущая кромка 3, или лезвие, образована пересечением передней и задней поверхностей. Практически режущую кромку зуба фрезы делают не в виде линии, а в виде узкой полоски-лен- точки шириной около одной десятой миллиметра. Эта ленточка 9 обеспечивает правильную заточку фрез. Наружный диаметр фрезы, размеры и форма впадины зуба для размещения и выхода стружки, высота и профиль зуба, количество зубьев, их шаг также являются элементами фрезы. Понятие о геометрии фрезы.Выбор правильной величины режущих углов и размеров элементов фрезы является решающим средством для получения наилучших результатов при фрезеровании. Совокупность геометрических размеров режущих углов размеров и форм зубьев фрезы называют геометрией фрезы