Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ОБРАБО́ТКА МЕТА́ЛЛОВ РЕ́ЗАНИЕМ

  • рубрика
  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 23. Москва, 2013, стр. 525-526

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. А. Горелов

ОБРАБО́ТКА МЕТА́ЛЛОВ РЕ́ЗАНИЕМ, про­цесс от­де­ле­ния (сре­за­ния) с ме­тал­лич. за­го­тов­ки (де­та­ли) по­верх­но­ст­но­го слоя (при­пус­ка) в ви­де струж­ки при по­мо­щи ре­жу­ще­го ин­ст­ру­мен­та. При­ме­ня­ет­ся для при­да­ния де­та­лям за­дан­ных форм и раз­ме­ров, обес­пе­че­ния точ­но­сти и ка­че­ст­ва об­ра­бо­тан­ных по­верх­но­стей, а так­же для уда­ле­ния не­ка­че­ст­вен­ных или за­гряз­нён­ных сло­ёв ма­те­риа­ла. О. м. р. – со­во­куп­ность взаи­мо­свя­зан­ных про­цес­сов струж­ко­об­ра­зо­ва­ния (в ре­зуль­та­те разл. де­фор­ма­ций), об­ра­зо­ва­ния об­ра­бо­тан­ных по­верх­но­стей и из­на­ши­ва­ния ра­бо­чих по­верх­но­стей ре­жу­щих ин­ст­ру­мен­тов, со­про­во­ж­даю­щих­ся боль­шим те­п­ло­вы­де­ле­ни­ем. Осн. спо­со­бы О. м. р. – то­че­ние, стро­га­ние, свер­ле­ние, раз­вёр­ты­ва­ние, про­тя­ги­ва­ние, фре­зе­ро­ва­ние, шли­фо­ва­ние, хо­нин­го­ва­ние; ха­рак­те­ри­зу­ют­ся разл. дви­же­ния­ми ин­ст­ру­мен­та и об­ра­ба­ты­вае­мой за­го­тов­ки, обес­пе­чи­ваю­щи­ми пе­ре­ме­ще­ние ин­ст­ру­мен­та от­но­си­тель­но за­го­тов­ки, не­пре­рыв­ный или мно­го­крат­ный съём при­пус­ка об­ра­ба­ты­вае­мо­го ма­те­риа­ла пу­тём об­разо­ва­ния струж­ки, а так­же кон­ст­рук­тив­ны­ми осо­бен­но­стя­ми ре­жу­щих ин­ст­ру­мен­тов. О. м. р. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся лез­вий­ны­ми или аб­ра­зив­ны­ми ре­жу­щи­ми ин­ст­ру­мен­та­ми пре­им. на ме­тал­ло­ре­жу­щих стан­ках.

Осн. ха­рак­те­ри­сти­ки лю­бо­го ви­да О. м. р.: ско­рость ре­за­ния – ско­рость ин­ст­ру­мен­та или за­го­тов­ки в на­прав­ле­нии гл. дви­же­ния, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го про­ис­хо­дит от­де­ле­ние струж­ки от за­го­тов­ки (м/мин); глу­би­на ре­за­ния – тол­щи­на (мм) сни­мае­мо­го слоя ме­тал­ла за один про­ход (рас­стоя­ние ме­ж­ду об­ра­ба­ты­вае­мой и об­ра­бо­тан­ной по­верх­но­стя­ми, из­ме­рен­ное по нор­ма­ли), по­да­ча – пе­ре­ме­ще­ние ре­жу­щей кром­ки рез­ца в мм за один обо­рот за­го­тов­ки. При О. м. р. об­ра­ба­ты­вае­мый ме­талл по­лу­ча­ет боль­шие сдви­го­вые пла­стич. де­фор­ма­ции в зо­не струж­ко­об­ра­зо­ва­ния и ещё бóль­шие де­фор­ма­ции – в уз­кой при­рез­цо­вой зо­не пла­стич. кон­так­та струж­ки с ин­ст­ру­мен­том. При ре­за­нии дей­ст­ву­ет сис­те­ма сил, ко­то­рая мо­жет быть при­ве­де­на к еди­ной рав­но­дей­ст­вую­щей си­ле; важ­ное зна­че­ние име­ют её со­став­ляю­щие: Pz – си­ла ре­за­ния, дей­ст­вую­щая в плос­ко­сти ре­за­ния в на­прав­ле­нии глав­но­го дви­же­ния; Ру – ра­ди­аль­ная со­став­ляю­щая, дей­ст­вую­щая пер­пен­ди­ку­ляр­но к оси за­го­тов­ки (при то­че­нии) или к оси ин­ст­ру­мен­та (при свер­ле­нии и фре­зе­ро­ва­нии); Px – си­ла по­да­чи, дей­ст­вую­щая в на­прав­ле­нии по­да­чи. Си­лы Pz, Py, Рx влия­ют на ус­ло­вия ра­бо­ты стан­ка, ин­ст­ру­мен­та и при­спо­соб­ле­ния, точ­ность об­ра­бот­ки, ше­ро­хо­ва­тость об­ра­бо­тан­ной по­верх­но­сти де­та­ли и т. д. Ве­ли­чи­на сил ре­за­ния за­ви­сит от свойств и струк­ту­ры об­ра­ба­ты­вае­мо­го ма­те­риа­ла, ре­жи­ма ре­за­ния, гео­мет­рии и ма­те­риа­ла ре­жу­щей час­ти ин­ст­ру­мен­та, ме­то­да ох­ла­ж­де­ния и др. Важ­ное зна­че­ние для О. м. р. име­ет вы­бор ра­цио­наль­ных кон­ст­рук­ций и па­ра­мет­ров ре­жу­щих ин­ст­ру­мен­тов, ин­ст­ру­мен­таль­ных ма­те­риа­лов, сма­зоч­но-ох­ла­ж­даю­щих сред, обес­пе­чи­ваю­щих наи­мень­шую се­бе­стои­мость об­ра­бот­ки при вы­пол­не­нии тре­бо­ва­ний к точ­но­сти и ка­че­ст­ву об­ра­бо­тан­ных по­верх­но­стей, из­но­со­стой­ко­сти ин­ст­ру­мен­та и др.

При ре­за­нии разл. ма­те­риа­лов об­ра­зу­ют­ся сле­дую­щие осн. ти­пы стру­жек: слив­ные (не­пре­рыв­ные) – при ре­за­нии пла­стич­ных ма­те­риа­лов (напр., мяг­кой ста­ли, ла­ту­ни) с вы­со­ки­ми ско­ро­стя­ми ре­за­ния и ма­лы­ми по­да­ча­ми; ска­лы­ва­ния (эле­мент­ные) – при об­ра­бот­ке твёр­дой ста­ли и не­ко­то­рых ви­дов ла­ту­ни с ма­лы­ми ско­ро­стя­ми ре­за­ния и боль­ши­ми по­да­ча­ми; над­ло­ма (со­сто­ит из отд. ку­соч­ков) – при ре­за­нии ма­ло­пла­стич­ных ма­те­риа­лов (чу­гу­на, брон­зы). На тип струж­ки ока­зы­ва­ют влия­ние гео­мет­рич. па­ра­мет­ры ре­жу­ще­го ин­ст­ру­мен­та и ре­жи­мы об­ра­бот­ки. При ре­за­нии пла­стич­ных ма­те­риа­лов уве­ли­че­ние по­да­чи при­во­дит к по­сле­до­ват. пе­ре­хо­ду от слив­ной струж­ки к эле­мент­ной, а хруп­ких ма­те­риа­лов – от эле­мент­ной струж­ки к струж­ке над­ло­ма. Тип струж­ки прак­ти­че­ски не за­ви­сит от глу­би­ны ре­за­ния.

Под дей­ст­ви­ем де­фор­ма­ции при ре­за­нии по­верх­но­ст­ный слой об­ра­ба­ты­вае­мо­го ма­те­риа­ла уп­роч­ня­ет­ся (уве­ли­чи­ва­ет­ся твёр­дость и умень­ша­ет­ся пла­стич­ность), про­ис­хо­дит на­клёп об­ра­ба­ты­вае­мой по­верх­но­сти. Сма­зоч­но-ох­ла­ж­даю­щие тех­но­ло­гич. сред­ст­ва умень­ша­ют дей­ст­вую­щие си­лы ре­за­ния, глу­би­ну и сте­пень уп­роч­не­ния по­верх­но­ст­но­го слоя.

При не­ко­то­рых ус­ло­ви­ях ре­за­ния на пе­ред­ней по­верх­но­сти ре­жу­щей кром­ки рез­ца об­ра­зу­ет­ся за­стой­ная зо­на и на­рост (на­ли­па­ет об­ра­ба­ты­вае­мый ма­те­ри­ал), ко­то­рый име­ет кли­но­вид­ную фор­му и по­вы­шен­ную твёр­дость об­ра­ба­ты­вае­мо­го ма­те­риа­ла. На­рост из­ме­ня­ет гео­мет­рию ре­жу­щей час­ти ин­ст­ру­мен­та, влия­ет на из­нос рез­ца и си­лы ре­за­ния.

Макс. темп-ры по­верх­но­стей ин­ст­ру­мен­та и со­от­вет­ст­вую­щие им ре­жи­мы ре­за­ния ог­ра­ни­чи­ва­ют­ся до­пус­кае­мы­ми ин­тен­сив­но­стя­ми из­на­ши­ва­ния или из­носо­стой­ко­стью ин­ст­ру­мен­та, а так­же пла­стич. де­фор­ма­ция­ми ре­жу­ще­го лез­вия под дей­ст­ви­ем на­пря­же­ний и тем­пе­ра­тур. При ре­за­нии ста­лей твер­до­сплав­ны­ми ин­ст­ру­мен­та­ми макс. темп-ра со­став­ля­ет 900–1000 °С, а при ре­за­нии труд­но­об­ра­ба­ты­вае­мых ма­те­риа­лов (напр., жа­ро­проч­ных спла­вов) она дос­ти­га­ет бо­лее вы­со­ких зна­че­ний – ок. 1200 °С.

Ос­но­вы тео­рии О. м. р. раз­ра­бо­та­ны рос. учё­ным И. А. Ти­ме (1870), в кон. 19 – сер. 20 вв. зна­чит. вклад в раз­ви­тие об­ра­бот­ки ре­за­ни­ем вне­сли К. А. Зво­ры­кин (ис­сле­до­ва­ния сил ре­за­ния), Я. Г. Уса­чёв (ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния про­цес­са струж­ко­об­ра­зо­ва­ния), Н. Н. Зо­рев (ме­ха­ни­ка ре­за­ния), А. Н. Рез­ни­ков (те­п­ло­фи­зи­ка ре­за­ния), В. С. Куш­нер (тер­мо­ме­ха­ни­ка ре­за­ния), Т. Н. Ло­лад­зе, М. Ф. По­ле­ти­ка (из­на­ши­ва­ние и из­но­со­стой­кость ин­ст­ру­мен­тов при ре­за­нии), А. С. Ве­ре­ща­ка (раз­ра­бот­ка из­носо­стой­ких по­кры­тий), А. Д. Ма­ка­ров, С. С. Си­лин (оп­ре­де­ле­ние оп­ти­маль­ных ре­жи­мов ре­за­ния), А. И. Мар­ков, В. Н. По­ду­ра­ев (виб­ра­ция при ре­за­нии) и др.

Из-за слож­но­сти мо­де­ли­ро­ва­ния про­цес­са ре­за­ния ра­цио­наль­ные ре­жи­мы ре­за­ния и па­ра­мет­ры ре­жу­щих ин­ст­ру­мен­тов оп­ре­де­ля­ют­ся на ос­но­ве эм­пи­рич. обоб­ще­ния экс­пе­рим. и про­из­водств. дан­ных. При мо­де­ли­ро­ва­нии тех­но­ло­гич. про­цес­са О. м. р. учи­ты­ва­ют рас­чёт­ные темп-ры, си­лы ре­за­ния, ин­тен­сив­ность из­на­ши­ва­ния и ха­рак­те­ри­сти­ки из­но­со­стой­ко­сти ре­жу­щих ин­ст­ру­мен­тов, ос­но­ван­ные на тер­мо­ме­ха­нич. под­хо­де. В об­лас­ти со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­но­ло­гич. обо­ру­до­ва­ния пер­спек­ти­вы свя­за­ны с со­з­да­ни­ем но­вых, бо­лее проч­ных и из­но­со­стой­ких ин­ст­ру­мен­таль­ных ма­те­риа­лов и по­кры­тий, а так­же вы­со­ко­точ­ных об­ра­ба­ты­ваю­щих цен­тров, спо­соб­ных осу­ще­ст­в­лять разл. спо­со­бы об­ра­бот­ки ме­тал­лов ре­за­ни­ем.

Лит.: Зо­рев НН. Во­про­сы ме­ха­ни­ки ре­за­ния ме­тал­лов. М., 1956; Рез­ни­ков АН. Те­п­ло­фи­зи­ка про­цес­сов ме­ха­ни­че­ской об­ра­бот­ки ме­тал­лов. М., 1981; Куш­нер ВС. Тер­мо­ме­ха­ни­че­ская тео­рия про­цес­са не­пре­рыв­но­го ре­за­ния пла­стич­ных ма­те­риа­лов. Ир­кутск, 1982; Ло­лад­зе ТН. Проч­ность и из­но­со­стой­кость ре­жу­ще­го ин­ст­ру­мен­та. М., 1982; Ве­ре­ща­ка АС., Куш­нер ВС. Ре­за­ние ма­те­риа­лов. М., 2009; Altintas Y. Manufacturing auto­mation: metal cutting mechanics, machine tool vibration and CNC design. 2nd ed. Camb., 2012.

Вернуться к началу