Методы Обработки Поверхности Детали

Тела деталей машин ограничены геометрическими поверхностями, образованными при обработке. Это в основном плоскости, круговые и некруговые цилиндры и конусы, линейчатые и сферические поверхности. Все они имеют определенные протяженность и относительное положение. Реальные поверхности детали, полученные в результате обработки на станках, отличаются от идеальных геометрических поверхностей. Воздействие режущей кромки инструмента, трение между его задней гранью и обрабатываемой поверхностью, пластические явления при отрыве отдельных слоев металла заготовки, вибрации, деформация металла при обработке заготовки, приводят к образованию на обработанной поверхности микронеровностей и волнистости. Все это снижает качество обработки поверхности деталей. Допустимая величина неровностей устанавливается в зависимости от назначения детали и обеспечивается различными методами обработки.

Поверхности обрабатываемых деталей можно рассматривать как непрерывное множество последовательных положений (следов) движущейся производящей линии, называемой образующей, по другой производящей линии, называемой направляющей. Например, для получения плоскости необходимо образующую прямую 1 перемещать по направляющей прямой 2 (рис. 1, а). Цилиндрическая поверхность может быть получена при перемещении образующей прямой 1 по направляющей - окружности 3 (рис: 1, б) или при движении образующей окружности 3 вдоль направляющей прямой 1 (рис. 1, в). Рабочую поверхность зуба цилиндрического колеса можно получить, если образующую - эвольвенту 4 передвигать вдоль направляющей 1 (рис. 1, г) или, наоборот, образующую прямую 1 передвигать по направляющей - эвольвенте 4 (рис. 1, д).

Рассмотренные поверхности называют обратимыми; их форма не изменяется при перемене мест образующей и направляющей линий. Этого не может произойти при образовании необратимых поверхностей. Например, если левый конец образующей прямой 1 перемещать по направляющей окружности 3, то получится круговая коническая поверхность (рис. 1, e). Но если окружность сделать образующей и перемещать вдоль направляющей прямой, то конуса не получится. Необходимо, чтобы по мере перемещения окружности к точке 0 ее диаметр уменьшался и становился в вершине равным нулю. Такие поверхности называют также поверхностями с изменяющимися производящими линиями, в противоположность поверхностям с постоянными производящими линиями (рис. 1, а-д).

Рис. 1. Схемы образования поверхностей деталей

Большинство поверхностей деталей машин может быть образовано при использовании в качестве производящих линий прямой, окружности, эвольвенты, винтовой и ряда других линий. В реальных условиях обработки производящие линии воспроизводятся комбинацией согласованных между собой вращательных и прямолинейных перемещений инструмента и заготовки. Движения, необходимые для этого, называют рабочими формообразующими движениями. Они могут быть простыми, состоящими из одного движения, и сложными, состоящими из нескольких простых движений. Существуют четыре метода образования производящих линий: копирования, огибания, следа и касания.

Метод копирования основан на том, что режущая кромка инструмента по форме совпадает с производящей линией. Например, при получении цилиндрической поверхности (рис. 2, а) образующая линия 1 воспроизводится копированием прямолинейной кромки инструмента, а направляющая линия 2 - вращением заготовки. Здесь необходимо одно формообразующее движение - вращение заготовки. Для снятия припуска и получения детали заданных размеров необходимо поперечное перемещение резца, но это движение (установочное) не является формообразующим.

На рис. 2, б показано фрезерование зубчатых колес. Контур режущей кромки фрезы совпадает с профилем впадин и воспроизводит образующую линию. Направляющая линия получается при прямолинейном движении заготовки вдоль своей оси. Здесь необходимы два формообразующих движения: вращение фрезы и прямолинейное перемещение заготовки. Кроме того, для обработки последующих впадин заготовка должна периодически поворачиваться на угол, соответствующий шагу зацепления. Такое движение называют делительным.

Рис. 2. Методы воспроизводства образующих линий на поверхности детали

Метод огибания (обката) основан на том, что образующая линия возникает в форме огибающей ряда положений режущей кромки инструмента в результате его движений относительно заготовки. Режущая кромка отличается по форме от образующей линии и при различных положениях инструмента является касательной к ней. На рис. 2, в показана схема обработки зубьев цилиндрического колеса по методу огибания. Режущая кромка инструмента имеет форму зуба зубчатой рейки. Если заготовке сообщить вращение и согласованное с ним прямолинейное перемещение рейки вдоль ее оси, то режущий контур инструмента в своем движении относительно заготовки будет иметь множество положений. Их огибающей явится образующая зуба колеса. Направляющая линия по предыдущему образуется в результате прямолинейного перемещения инструмента или заготовки вдоль оси колеса. Для рассматриваемого случая требуются три формообразующих движения: вращение заготовки, перемещение инструмента вдоль своей оси, перемещение инструмента или заготовки вдоль оси зубчатого колеса.

Метод следа состоит в том, что образующая линия получается как след движения точки вершины режущего инструмента. Например, при точении образующая 1 (рис. 2, г) возникает как след точки А - вершины резца, а при сверлении (рис. 2, д) - как след сверла. Инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга таким образом, что вершина А режущего инструмента все время касается образующей линии 1. В первом случае (рис. 2, г) наравляющая линия получается в результате вращения заготовки, во втором случае (рис. 2, д) при вращении сверла или заготовки. В обоих случаях требуются два формообразующих движения.

Метод касания основан на том, что образующая линия 1 является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий 3, образованных реальной точкой движущейся режущей кромки инструмента (рис. 2, e).

Итак, образование различных поверхностей сводится к установлению таких формообразующих движений заготовки и инструмента, которые воспроизводят образующие и направляющие линии.