Типы и классификация процесса обработки | Производство

Эта статья проливает свет на типы процесса обработки. Типы:- 1. Формирование и Планирование 2. Токарная обработка и растачивание 3. Сверление и 4. Фрезерование. Необходимо иметь некоторое представление о фактических операциях обработки и их анализе. В этой статье мы не будем вдаваться в крайние технологические детали и все возможные типы операций, а коснемся только самых основных и распространенных операций механической обработки.

Типы процесса обработки №1. Формование и Планирование:

Основная суть процесса удаления материала одинакова в обоих случаях. Основное различие между ними заключается в том, что при формовании основное (режущее) движение обеспечивается инструменту, а подача - заготовке, тогда как при планировании это просто противоположный.

Операция резки носит прерывистый характер и происходит во время движения вперед. Во время возврата инструмента (или работы, в зависимости от обстоятельств) движение подачи обеспечивается, когда нет резания. На рис. 4.34 показаны некоторые детали зоны резания.

В реальной операции резания основными параметрами являются количество ходов за единицу времени (N), длина хода (S), коэффициент быстрого возврата (R) (смещение / ход), глубина резания ( г), и углы инструмента. Чтобы преобразовать эти параметры в основные параметры обработки, достаточно изучить рис. 4.34, на котором показан вид в разрезе.

Следует помнить, что, как правило, условие ортогональной обработки не выполняется, но мы будем рассматривать процесс, предполагая, что применима механика ортогональной обработки. Что касается энергопотребления, то результаты не очень неточные. Толщина резки и ширина резки задаются соотношениями -

Где Ψ - основной главный угол режущей кромки. Угол наклона в разрезе равен α (также называемый нормальным передним углом) (рис. 4.34). На рис. 4.35 показаны режущая и осевая составляющие силы.

Режущий компонент F _C действует против v и F _T действует перпендикулярно переходной поверхности. F _T снова можно разделить на два компонента, а именно, F _f (компонент корма) и F _n (компонент, перпендикулярный обрабатываемой поверхности), как -

Скорость съема металла определяется как LdƒN, где L - длина работы, а N - количество ходов резания в единицу времени. Время резания также можно узнать, если ширина (B) работы, общая глубина, на которую должна быть опущена рабочая поверхность (H), глубина резания (d), подача (ƒ) и ход резания в единицу времени (Н). Общее время -

Типы процесса обработки # 2. Токарная обработка и растачивание:

Токарная обработка - одна из самых распространенных операций. Поверхности вращения обычно создаются с помощью этой операции, хотя плоские поверхности получаются торцевым точением. Все токарные операции выполняются на токарных станках. Основными типами токарных операций являются:(i) точение цилиндрических и ступенчатых цилиндрических поверхностей, (ii) точение конических и криволинейных поверхностей вращения, (iii) точение винтовой резьбы и (iv) торцевое точение и отрезка. Когда внутренняя поверхность обрабатывается, операция обычно известна как растачивание.

Расточные операции также могут выполняться для изготовления различных типов внутренних поверхностей вращения. Здесь мы обсудим механику простой токарной операции. Затем при необходимости это может быть распространено на различные другие специальные операции. Рисунок 4.37a показывает простую операцию поворота. Инструмент, используемый для такой операции, обычно называется одноточечным инструментом.

Подробная геометрия этой операции показана на рис. 4.37b. На рис. 4.38 показаны разные виды и углы одноточечного токарного инструмента. Параметры в соответствующей базовой операции обработки можно найти как -

Где Ψ - угол боковой режущей кромки. Нормальный передний угол α может быть определен, если заданы углы инструмента. В общем, условие ортогональности не выполняется, но для того, чтобы оставить обсуждение в рамках этого текста, мы будем предполагать ортогональную обработку. Скорость резания обозначается как -

Где N - количество оборотов задания в единицу времени, а D - диаметр задания. Поскольку глубина резания d очень мала по сравнению с D, скорость резания можно считать постоянной по всей ширине реза и равной значению, заданному уравнением (4.41). Чтобы выполнить условие ортогональной обработки, режущая кромка должна быть перпендикулярна вектору скорости, и легко показать, что условие, которому должны удовлетворять углы инструмента, это -

Тип # 3. Бурение:

Самая распространенная операция по проделыванию отверстий - это сверление, и оно обычно выполняется с помощью спирального сверла. В отличие от формовки и точения здесь используются две основные режущие кромки. На Рис. 4.41 показана операция бурения.

Если общее продвижение сверла за оборот (скорость подачи) составляет, то доля каждой режущей кромки составляет / 2, потому что каждая кромка получает неотрезанный слой, верхняя поверхность которого имеет завершена другой аппарелью на 180 ° вперед (при повороте на 180 ° вертикальное смещение сверла составляет / 2). Необрезанная толщина t ₁ и ширина пропила w задаются как -

r - радиус острия на режущей кромке, где оценивается нормальный передний угол, D - номинальный диаметр сверла, β - угол полутона (рис. 4.41b) и Ψ угол наклона спирали (рис. 4.42).

В таблице 4.12 приведены типичные значения углов и параметров сверления.

Следует отметить, что во время операции сверления изменения скорости резания и других параметров вдоль режущей кромки заметны, и все это явление очень сложное. Однако все наши расчеты основаны на средней точке каждой режущей кромки. Влияние всех сил, действующих на сверло (рис. 4.43), может быть представлено сопротивлением крутящего момента M и осевой силы F. Действие на кромке долота на самом деле не является режущим действием; скорее, это удар клина в материал. Но влияние режущей кромки на крутящий момент незначительно, так как она находится на оси вращения.

Вклад кромки долота в развитие силы тяги значительный. Полная сила тяги F может быть выражена как -

Типы процесса обработки # 4. Фрезерование:

Фрезерование, пожалуй, самая универсальная операция механической обработки, и с ее помощью можно создать большинство форм. Это особенно необходимо для обработки деталей без осевой симметрии. В отличие от токарных, формовочных и сверлильных инструментов, фрезерный инструмент имеет большое количество режущих кромок. Вал, на котором монтируется фреза, обычно называют оправкой.

Операции фрезерования можно разделить на две основные группы, а именно:(i) горизонтальное фрезерование и (ii) вертикальное фрезерование. При горизонтальном фрезеровании ось фрезы горизонтальна. На Рис. 4.44 показаны некоторые распространенные операции горизонтального фрезерования. Горизонтальное фрезерование снова можно разделить на две группы в зависимости от относительного направления резания и движения подачи. Когда расположение похоже на то, что показано на рис. 4.45a, операция называется фрезерованием.

Когда резание и движение подачи идут в одном направлении (рис. 4.45b), операция называется фрезерованием вниз. Поскольку при нижнем фрезеровании есть тенденция затягивания работы на фрезу, верхнее фрезерование более безопасно и обычно выполняется. Однако фрезерование вниз приводит к лучшему качеству поверхности и увеличению срока службы инструмента. Когда режущие кромки имеют спиральную форму, операция резания более плавная и достигается лучшая обработка. Это связано с постепенным зацеплением режущей кромки.

Ось фрезы вертикальна и перпендикулярна (обычно) рабочей поверхности при вертикальном фрезеровании. Схема образования стружки при фрезеровании плоских слябов прямой фрезой поясняется на рис. 4.47a. Фреза имеет диаметр D и глубину резания d. Когда фрезерование выполняется с помощью фрезы с прямой кромкой, операция ортогональна, а кинематика стружкообразования показана на рис. 4.47b.

Поскольку в обработке участвуют все режущие кромки, исследование процесса облегчается за счет рассмотрения действия только одного зуба. Если ƒ - скорость подачи стола в мм / мин, эффективная подача на зуб в мм будет / (NZ), где N - частота вращения фрезы в минуту, а Z - количество зубьев фрезы.

Скорость съема материала на единицу ширины работы задается как ƒd. Из рис. 4.47b ясно видно, что толщина неразрезанного материала перед режущей кромкой постепенно увеличивается, достигая максимума у ​​поверхности, а затем снова быстро падает до нуля. Если скорость подачи мала по сравнению с окружной скоростью фрезы, то -

Итак, составляющие силы резания F _C и F _T (см. рис. 4.48) не только меняются по направлению, но и по величине по мере того, как режущая кромка движется вдоль поверхности среза.

Очевидно, что при резке прямым резцом отсутствует составляющая силы резания вдоль оси резца. Среднюю необрезанную толщину можно принять равной половине максимального значения. Таким образом -

Средние значения F _C и F _T можно приблизительно узнать, используя это значение необрезанной толщины. Поскольку F _T действует в радиальном направлении, он не создает крутящего момента, а крутящий момент на оправке возникает только за счет компонента F _C . Итак, крутящий момент M от одного режущего зуба равен F _C (d / 2) и варьируется примерно как F _c . На рисунке 4.49 показано изменение крутящего момента оправки (M) с вращением оправки для действия только одного зуба.

Теперь, чтобы получить общий крутящий момент (M̅), моменты всех зубцов должны быть правильно наложены. Это приводит к трем различным возможностям, а именно:(i) β <2π / Z, (ii) β =2π / Z и (iii) β> 2π / Z. На рисунке 4.50a показаны три разные возможности; крутящий момент на оправке, соответствующий каждому из них, показан на рис. 4.50b. Из рис. 4.50 видно, что у фрезы с прямой кромкой сила и крутящий момент оправки имеют резкие колебания, что может вызвать проблемы с вибрацией.

При использовании винтовой фрезы контакт между режущей кромкой и заготовкой начинается и заканчивается постепенно. Здесь крутящий момент на оправке из-за одного зуба и общий крутящий момент относятся к типу, показанному на фиг. 4.51a и 4.51b соответственно. Мощность обработки можно рассчитать, взяв произведение скорости оправки на средний общий крутящий момент оправки. Можно считать, что средняя сила тяги действует вдоль средней радиальной линии дуги контакта рабочего инструмента с фрезой.