ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕЗАНИЯ

Обработка резанием – это основной технологический прием изготовления точных деталей машин и механизмов.

Большинство деталей машин из различных материалов приобретает окончательную форму и размеры в результате механической обработки.

С увеличением в настоящее время точности заготовочных операций (литья, штамповки, и т.д.) уменьшается припуск на механическую обработку, уменьшается объем простых обдирочных операций и увеличивается объем сложных трудоемких финишных операций. Но значительного снижения объема процесса обработки резанием к 2010 году и т. д. ожидать нельзя, т. к. с каждым годом усложняется конструктивные формы деталей, возрастает требование к качеству и точности их изготовления. Начинают широко применяться труднообрабатываемые металлы (высокопрочные, жаропрочные, жаростойкие стали и сплавы, титановые сплавы), которые имеют низкую обрабатываемость резанием, что повышает трудозатраты при обработке. Из всех процессов формообразования поверхностей обработка резанием характеризуется наибольшим разнообразием технологических условий обработки. Почти все металлы и сплавы подвергаются обработке резанием. Большинство деталей сложной формы, применяющихся в современной мировой практике, изготавливается путем механической обработки. Режущими инструментами можно получить разнообразные изделия – от деталей часовых механизмов до сложных, габаритных деталей.

Процессы обработки резанием по своей производительности, гибкости, качеству и точности получаемых деталей в настоящее время преобладают над другими способами обработки. Эффективность процесса изготовления детали во многом зависит от эффективности процессов резания. В настоящее время у технолога имеется большой арсенал средств управления обработкой резанием в производстве.

Совершенствование процесса резания и создание новых методов обработки невозможно без глубокого знания науки о резании металлов, которая является базой для технологии машиностроения.

При проектировании технологических процессов изготовление деталей необходимо оценить их эффективность, т.е. качество изготавливаемых деталей, надежность функционирования технологического процесса, производительность и себестоимость технологического процесса.

Производительность и себестоимость технологического процесса определяется временем на выполнение отдельных операций и зависит от режимов резания.

Назначить оптимальные режимы резания невозможно без знания основных законов науки о резании металлов, которые базируются на процессах происходящих в зоне деформации и на контактных поверхностях инструмента. Качество изготовления деталей определяется точностью их геометрической формы, шероховатостью обрабатываемой поверхности, состоянием поверхностного слоя.

При определенной жесткости детали макрогеометрические погрешности формы зависят от величины и направления сил, действующих при обработке.

Погрешность формы детали, вызванную нагревом детали и инструмента при обработке, можно рассчитать, зная температуру, возникшую в процессе резания. Для этого необходимо изучить тепловые явления, происходящие при резании.

Надежность функционирования технологического процесса определяется возможными отказами по точности обработки и стойкости инструмента. Анализ возникновения отказов и пути их устранения, помогает установить характер изнашивания инструмента с помощью применения теории статистической стойкости инструментов.

При разработке самонастраивающихся систем и программных управлений процессом резания, на автоматических станках и линиях необходимо математическое описание влияние условий резания на основные характеристики процесса резания.

Важная задача – это замена эмпирических формул для расчета сил и скорости резания физическими формами, использующими механические и теплофизические свойства обрабатываемого материала и инструментального материала, и характеристики процесса резания.

При управлении процессами приходится решать сложнейшую задачу оптимизации многих параметров процесса резания, противоречивых по своему содержанию: необходимо увязать экономические критерии и надежность процесса с физико-химическими явлениями, протекающими в зоне резания. Таким образом, характер стружкообразования, нарост, диффузионные, адгезионные, электрические и магнитные явления и т.д. могут стать решающими факторами целесообразности и эффективности управления процессами резания и всем процессом получения детали заданной формы и свойств. Работоспособное состояние режущего инструмента характеризуется таким состоянием, при котором он способен выполнять обработку резанием с установленными требованиями. Отказом режущего инструмента является нарушение его работоспособного состояния в результате отклонения от установленных значений хотя бы одного из параметров режущего инструмента, требований или характеристик обработки, выполняемых этим инструментом.

Таким образом, знание физических законов резания позволяет достаточно легко повысить экономическую эффективность обработки резанием.