Лекция № 1. Кинематика процесса резания. 
Основные понятия, термины и определения теории резания металлов

Понятие кинематики процесса резания Кинематика резания изучает закономерности относительно движения инструмента и заготовки без учёта физических явлений, протекающих в процессе резания.

Стружка — деформированный и отделённый в процессе обработки резанием поверхностный слой материала заготовки.

При обработке резанием различают главное движение резания и движение подачи.

Рис. 1.

Главное движение резания Dr — поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее в процессе резания с наибольшей скоростью V.

Движение подачи Ds — поступательное или вращательное движение инструмента или заготовки, скорость которого Vs меньше скорости главного движения резания. Движение подачи позволяет отделять слой материала на всей обработанной поверхности.

Так, при точении, перемещение резца параллельно оси заготовки называют продольной подачей (рис. 1а), а перпендикулярно к оси — поперечной (рис. 1б) Сложение величин V и Vs позволяет определить скорость результирующего движения резания Ve.

На обрабатываемой заготовке при снятии стружки различают три поверхности (рис. 2):

• -обрабатываемую, которая частично или полностью удаляется при обработке;
• -обработанную, образованную на заготовке в результате обработке;
• -поверхность резания, образуемую режущей кромкой в результирующем движении резания.

Рис. 2 Поверхности обработки при точении

Поверхность резания является переходной между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Классификация схемы резания Количество движений, с помощью которых производится процесс резания, различно. Сочетание движений, сообщаемых механизмом станка в процессе резания инструменту и обрабатываемой детали, представляет собой кинематическую схему резания.

В зависимости от количества и характера сочетаемых элементарных движений кинематические схемы резания были систематизированы по группам:

• 1. Одно прямолинейное движение (строгание, протягивание);
• 2. Два прямолинейных движения
• 3. Одно вращательное движение
• 4. Одно вращательное и одно прямолинейное движение (точение, сверление, фрезерование плоских поверхностей);
• 5. Два вращательных движения (фрезерование тел вращения);
• 6. Два прямолинейных и одно прямолинейное движение;
• 7. Два вращательных и одно прямолинейное движение (нарезание зубчатых колёс методом обкатки);
• 8. Три вращательных движения.

Элементы режима резания К элементам режима резания в общем случае относится скорость главного движения, подача и глубина резания.

Скорость главного движения резания (скорость резания) Vскорость рассматриваемой точки режущей кромки или заготовки в направлении главного движения резания.

При точении, когда заготовка вращается с частотой вращения, скорость резания в различных точках режущей кромки будет различной. В расчётах принимают её максимальное значение Где D — наибольший диаметр поверхности резания, мм.

Аналогичным образом рассчитывают скорость главного движения при сверлении, фрезеровании и других видах обработки с вращательным главным движением.

Подача S — перемещение режущей кромки относительное обработанной поверхности в направлении движения подачи (рис. 4). Различают:

• — подачу на один оборот So (мм/об.);
• — подачу за 1 минуту (мм/мин.);
• — подача на 1 зуб (мм/зуб).

Глубина резания t — размер слоя удаляемого за один проход в направлении, перпендикулярном к обработанной поверхности. Глубина резания всегда перпендикулярна к направлению подачи (рис.4).

При продольном точении.

мм, гдеD — диаметр заготовки;

d — диаметр обработанной поверхности.

При отрезании заготовки t равна ширине резца b.

Глубина резания при сверлении в сплошном материале (D — Ш сверла); при рассверливании отверстия от диаметра d до диаметра D.

.

Рис. 4. Элементы режима резания и срезаемого слоя

а) — при точении; б) — при сверлении; в) — при рассверливании.

Рис. 5. Элементы режима резания при фрезеровании

При фрезеровании глубина резания определяется видом фрезеровании и типом фрезы (рис. 5).

В отличие от других видов обработки (точения, сверления) при фрезеровании, кроме глубины резания t, рассматривают ширину фрезерования В — это ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном оси фрезы. У цилиндрических и торцовых фрез ширина фрезерования совпадает с шириной обрабатываемой заготовки, у дисковых фрез — с шириной паза, у концевых — с глубиной паза, уступа.

Классификация видов резания Существующее в настоящее время разнообразие обработки резанием, конструкций и геометрии инструментов, свойств ОМ, широкие пределы изменения режимов резания обуславливают практически бесконечное число возможных комбинаций условий резания. Однако все они могут быть сведены к сравнительно небольшому числу основных случаев работы режущего лезвия. Их классификация может быть проведена по следующим признакам.

По количеству участвующих в резании режущих кромок — свободное и несвободное. При свободном резании в работе принимает участие только одна режущая кромка. В этом случае все участки режущей кромки находятся практически в одинаковых условиях, а направления перемещения всех частиц стружки практически одинаковы (рис.6).

При несвободном резании вспомогательная режущая кромка в зависимости от радиуса при вершине rв, вспомогательного угла в плане ц1 и подачи S принимает большее или меньшее участие. Это создаёт так называемое побочное резание в дополнении к главному, осуществляемому главной режущей кромкой. При этом процесс образовании стружки является весьма сложным, так как здесь отдельные элементы стружки стремятся двигаться по ПП резца в различных направлениях.

По ориентации режущей кромки относительно вектора скорости главного движения — прямоугольное и косоугольное.

Если главная режущая кромка перпендикулярна к направлению главного движения резания, то оно называется прямоугольным, а если не перпендикулярна — косоугольным (рис. 7). Положение главной режущей кромки относительно направления движения характеризует углом наклона.

По количеству одновременно участвующих в работе лезвий — одно и многолезвийное. К первому относятся точение, строгание, долбление; ко второму — сверление, фрезерование и так далее.

По форме сечения срезас постоянным и переменным сечениями. К первому виду относятся точении, сверление; ко второму — фрезерование.

Рис. 6 Примеры свободной (а, б) и несвободной (в) обработки резанием

Рис. 7 Прямоугольная (а) и косоугольная (б) обработка резанием

При работе современного автоматизированного оборудования возможно одновременное изменение всех элементов режима резания и сечения среза, в том числе при и точении и сверлении.

По времени контакта режущего лезвия с деталью — непрерывное и прерывистое. Первый вид характеризуется непрерывным контактом рабочих поверхностей лезвия с деталью;

Перерыв наступает только при переходе к обработке другой детали. Прерывистый процесс резания осуществляется путём периодического повторения цикла резания — отдых лезвия. При этом существенную роль играют процессы, связанные с врезанием и выходом режущего клина из контакта с деталью.