Wykład nr 3 Proces skrawania I zjawiska z nim związane



Pobieranie 407.5 Kb.
Strona1/3
Data22.03.2020
Rozmiar407.5 Kb.
  1   2   3

WYKŁAD NR 3
3. Proces skrawania i zjawiska z nim związane
Proces skrawania można rozpatrywać jako proces odkształceń sprężystych i plastycznych doprowadzanych do stanu, w którym pod wpływem oddziaływania ostrza na materiał warstwy skrawanej następuje mechaniczne jej oddzielenie i przetworzenie w wiór.

Proces skrawania charakteryzują parametry skrawania, do których zalicza się:


- podstawowe ruchy narzędzia i przedmiotu obrabianego (kinematyka skrawania),

- wymiar naddatku usuwanego w kolejnych przejściach narzędzia,

- wymiary warstwy skrawanej,

- geometrię ostrza.

Procesowi skrawania towarzyszą takie zjawiska jak:

- tarcie, spęczanie i utwardzanie wióra,

- powstawanie i zanikanie narostu na ostrzu narzędzia,

- zjawiska cieplne.


3.1. Kinematyka skrawania
Ruchy między narzędziem i przedmiotem obrabianym dzielimy na:

  • ruchy podstawowe: ruch główny, ruch posuwowy, ruch wypadkowy i ruch jałowy,

  • ruchy pomocnicze.


Ruch główny (skrawania) jest to ruch nadawany narzędziu lub przedmiotowi obrabianemu, w wyniku którego następuje oddzielenie wióra od materiału. Ruch ten warunkuje istnienie procesu skrawania i zazwyczaj pochłania większość całkowitej mocy potrzebnej do wykonania czynności obróbczych. Przy toczeniu jest to ruch obrotowy przedmiotu obrabianego, przy wierceniu, frezowaniu i szlifowaniu – ruch obrotowy narzędzia, przy struganiu lub dłutowaniu – ruch prostoliniowy suwaka

Ruch posuwowy jest to ruch narzędzia lub przedmiotu obrabianego niezbędny do usunięcia warstwy naddatku obróbkowego z całej powierzchni obrabianej. Przy toczeniu jest to ruch prostoliniowy (obrabiarki klasyczne) lub krzywoliniowy (tokarki numeryczne), przy wierceniu – ruch prostoliniowy narzędzia, przy frezowaniu – ruch prostoliniowy lub krzywoliniowy stołu.

Ruch wypadkowy jest wypadkową chwilowego ruchu głównego i ruchu posuwowego.

Ruch jałowy jest częścią ruchu głównego, której nie towarzyszy powstawanie wióra np. ruch powrotny przy struganiu lub dłutowaniu.
Do ruchów pomocniczych zalicza się:

  • ruchy dosuwu i cofania narzędzi lub przedmiotów obrabianych,

  • ruchy zakładania i zdejmowania przedmiotów obrabianych,

  • ruchy związane z wymianą narzędzi,

  • ruchy nastawcze, za pomocą których uzyskuje się żądane nastawienie wymiarowe narzędzia względem przedmiotu obrabianego,

  • ruchy podziałowe, występujące w przypadku, gdy kształtowana powierzchnia składa się z powtarzalnych elementów cząstkowych, których obróbka dokonywana jest kolejno (występuje podczas obróbki kół zębatych, gwintów wielokrotnych, narzędzi wieloostrzowych).



3.2. Technologiczne parametry skrawania
Technologicznymi parametrami skrawania są:


  • prędkość skrawania,

  • prędkość posuwu,

  • głębokość skrawania.


Prędkość skrawania (prędkość ruchu głównego) vc – chwilowa prędkość ruchu głównego rozpatrywanego punktu krawędzi skrawającej w stosunku do przedmiotu obrabianego.

Prędkość skrawania dla wszystkich obróbek (poza szlifowaniem) wyrażana jest w [m/min]. W przypadku szlifowania podaje się ją w [m/s]. W literaturze występuje pod symbolem v.

W przypadku, gdy ruch główny jest ruchem obrotowym (toczenie, wiercenie, frezowanie) określa się ją ze wzoru:

v = π d n / 1000 [m/min],

gdzie:

d – średnica skrawanego przedmiotu (toczenie) lub narzędzia w [mm],



n – prędkość obrotowa przedmiotu obrabianego lub narzędzia w [obr/min],

zaś, gdy jest ruchem prostoliniowym (struganie, dłutowanie) ze wzoru:

v = 2 H n / 1000 [m/min],

gdzie:


H – skok czyli droga narzędzia lub przedmiotu obrabianego od położenia

początkowego do końcowego w [mm],

n – liczba podwójnych skoków na minutę [2xskok/min].
Dla szlifowania, gdzie ruchem głównym jest ruch obrotowy ściernicy, prędkość skrawania wyznacza się ze wzoru:

v = π d n / 60000 [m/s],

gdzie:

d – średnica ściernicy w [mm],



n – prędkość obrotowa ściernicy w [obr/min].
Prędkość posuwu (prędkość ruchu posuwowego) vf chwilowa prędkość ruchu posuwowego rozpatrywanego punktu krawędzi skrawającej w stosunku do przedmiotu obrabianego.

W praktyce przemysłowej posuw wyraża się następującymi sposobami:



  • jako posuw minutowy pt w [mm/min] – jest to średnia prędkość ruchu posuwowego – stosowany jest głównie przy frezowaniu,

  • jako posuw na jeden obrót narzędzia (lub przedmiotu obrabianego) p w [mm/obr] – stosowany jest głównie przy toczeniu i wierceniu,

  • jako posuw na podwójny skok narzędzia (lub przedmiotu obrabianego) ps w [mm/2xskok] – stosowany głównie przy struganiu i dłutowaniu,

  • jako posuw na ostrze pz w [mm/ostrze] – jest to długość odcinka drogi ruchu posuwowego przypadająca na obrót w ruchu głównym o kąt podziałki międzyostrzowej – stosowany wyłącznie do narzędzi wieloostrzowych, głównie przy frezowaniu.

Między pt, p i pz występuje w przypadku obrotowego ruchu głównego, następująca zależność:

pt = p n = pz z n,

gdzie:


n – prędkość obrotowa ruchu głównego w [obr/min],

z – liczba ostrzy narzędzia.


Głębokość skrawania g jest wymiarem usuwanej warstwy materiału w kierunku prostopadłym do powierzchni obrobionej.

Dla toczenia wałów głębokość skrawania określa wzór:

g = 0.5 (D-d),

gdzie:


D – średnica powierzchni obrabianej,

d – średnica powierzchni obrobionej.


3.3. Podział wiórów

Wyróżnia się:



  • wiór odłamkowy (odłupywany, odrywany, odpryskowy), tworzący się w czasie skrawaniu materiałów kruchych (np. żeliwa i brązu); zalety: dobre upakowanie w pojemnikach na wióry; wady: duża chropowatość obrabianej powierzchni, przypadkowe kierunki ruchu wiórów stwarzające niebezpieczeństwo dla obsługującego (konieczna praca w okularach lub szczelne zamknięcie powierzchni roboczej),

  • wiór wstęgowy (ciągły) – powstaje podczas skrawania materiałów plastycznych (stali) z dużymi prędkościami skrawania przy niewielkich przekrojach warstwy skrawanej tzn. małym posuwie i głębokości; zalety: dobra jakość obrabianej powierzchni, wady: małe upakowanie w pojemnikach z wiórami (poprawia się je przez wprowadzenie łamaczy wiórów), niebezpieczeństwo oplatania przez wióry obracającego się przedmiotu lub narzędzia, mogące spowodować jego zniszczenie,

  • wiór schodkowy (elementowy) – powstaje podczas skrawania materiałów plastycznych przy małych prędkościach skrawania oraz dużych głębokościach skrawania.


3.4. Narost
Przy skrawaniu materiałów dających wiór ciągły (wstęgowy) na ostrzu narzędzia tworzy się w pewnym zakresie prędkości skrawania tzw. narost. Jest to twarda, silnie związana z ostrzem warstewka metalu obrabianego, występująca w pobliżu głównej krawędzi skrawającej. Ma ona twardość 2.5 – 3.5 razy większą niż twardość ostrza. Zakres prędkości skrawania, w którym na ostrzu pojawia się narost ograniczają:

  • graniczna dolna prędkość skrawania, wynosząca ok. 10 m/min i nie mająca w praktyce większego znaczenia,

  • górna graniczna prędkość skrawania, której znajomość umożliwia racjonalny dobór prędkości skrawania, zwłaszcza przy obróbce wykańczającej.

Istnieje krytyczna prędkość skrawania, przy której narost jest największy.

Niebezpieczeństwo narostu wzrasta wraz ze:



  • zmniejszaniem głębokości skrawania,

  • zmniejszaniem kąta przystawienia κ,

  • zmniejszaniem kąta natarcia γ.

Zjawisko narostu jest zjawiskiem niekorzystnym:



  • choć chroni powierzchnię natarcia przed zużyciem to jednocześnie powoduje zwiększone zużycie powierzchni przyłożenia, które decyduje o trwałości narzędzia,

  • powoduje pogorszenie jakości powierzchni obrabianej; wzrost i zanik narostu powodują zmianę wymiarów obrabianej powierzchni, a ponadto przy pękaniu narostu jest on wgniatywany w materiał, tworząc twarde wtrącenia: są one bardzo niekorzystne przy dalszej obróbce i przy eksploatacji obrabianej części (powodują szybsze zużycie współpracujących powierzchni).

Sposoby zapobiegania narostowi:

  • odpowiedni dobór prędkości skrawania,

  • stosowanie cieczy smarująco-chłodzących, zmniejszających intensywność tworzenia się narostu,

  • stosowanie cienkich powłok z materiałów trudnościeralnych, zmniejszających tarcie wióra o powierzchnię natarcia.



Pobieranie 407.5 Kb.

Share with your friends:
  1   2   3




©operacji.org 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna