Программа включает теоретические вопросы о физической сущности процессов механической обработки материалов, конструкциях инструментов и основ их конструирования, методики аналитического и табличного расчета режимов обработки и основного технологического времени, а также ознакомление с современными прогрессивными и нетрадиционными методами обработки материалов.

Программа ставит своей целью проверку знаний по дисциплине, а именно:

• 
  знаний о теоретических основах процесса резания материалов, конструкции типовых режущих инструментов, процессах формирования поверхностей деталей при обработке резанием и методы обеспечения заданного качества;
  
• 
  знаний о влиянии геометрических параметров инструмента и параметров режима резания на выходные характеристики процесса резания, методику назначения режимов резания.
  

Определение понятий «обработка резанием» (ГОСТ 3.1109-82), «режущий инструмент», «металлорежущий инструмент», «лезвийный инструмент» (ГОСТ 25751-83), «абразивный инструмент» (ГОСТ 21445-81).

Основные виды обработки материалов резанием. Движения, необходимые для осуществления процессов резания при различных видах обработки. Поверхности на обрабатываемой детали. Основные виды лезвийных инструментов (ГОСТ 25751-83).

Тема 1.2. Инструментальные материалы

Условия работы инструмента и основные требования, предъявляемые к инструментальным материалам: твердость, прочность, теплостойкость, теплопроводность, ударная вязкость, экономичность.

Инструментальные стали: углеродистые, легированные, быстрорежущие; их марки, химический состав, механические свойства, область применения.

Спеченные инструментальные твердые сплавы: их марки, химический состав, механические свойства, область применения. Естественные и искусственные (синтетические) алмазы: их марки, физико-химические и механические свойства, область применения.

Сверхтвердые инструментальные материалы на основе кубического нитрида бора (композиты): их марки, физико-механические свойства, область применения.

Инструментальные материалы с износостойкими покрытиями, их особенности и область применения.

Пластинки и вставки из инструментальных материалов, их формы и кодирование в соответствии со стандартами и международной классификацией. Соответствие отечественных марок материалов международной классификации. Основные направления экономии инструментальных материалов при изготовлении и эксплуатации режущих инструментов.

Конструктивные элементы резца (ГОСТ 25751-83): рабочая часть (головка), крепежная часть (державка, стержень), лезвие, передняя поверхность лезвия, главная и вспомогательная задние поверхности лезвия, режущая кромка, ленточка лезвия, фаска лезвия, вершина лезвия, радиус при вершине.

Исходные плоскости для определения геометрии резца (ГОСТ 25762-83): рабочая, основная плоскости, плоскость резания, главная секущая плоскость.

Углы лезвия резца в главной секущей плоскости. Углы лезвия резца в плане. Угол наклона главной режущей кромки.

Влияние углов резца на процесс резания, численные значения рекомендуемых углов при обработке различных материалов.

Влияние установки резца относительно заготовки на углы резца и процесс резания. Особенности геометрии отрезного (канавочного, прорезного) резца. Основные типы токарных резцов.

Тема 2.2. Элементы режима резания и срезаемого слоя

Элементы режимов резания при токарной обработке: глубина резания, подача, скорость резания.

Элементы и геометрия срезаемого слоя. Площадь срезаемого слоя. Определение технологических и физических элементов режима резания. Основное технологическое время обработки, расчетные формулы для его определения и их анализ. Пути повышения производительности резания при точении.

Тема 2.3. Физические явления при токарной обработке

Процесс стружкообразования. Пластические и упругие деформации, возникающие при стружкообразовании. Плоскость скалывания и плоскость скольжения.

Типы стружек. Влияние различных факторов на тип образующейся стружки. Завивание стружки.

Наростообразование. Влияние наростообразования на процесс резания. Причины образования нароста. Способы борьбы с наростообразованием.

Усадка стружки. Коэффициенты усадки стружки, расчетные формулы для их определения. Практическое значение изучения усадки стружки.

Наклеп (упрочнение) поверхностного слоя обработанной поверхности. Физическая сущность наклепа, его влияние на стойкость и износ режущего лезвия и эксплуатационные характеристики деталей машин. Пути борьбы с наклепом в процессе резания.

Вибрации, возникающие в процессе стружкообразования. Причины возникновения вибраций, их влияние на процесс резания и безопасность работы. Пути борьбы с вибрациями. Вибрационное резание.

Тема 2.4. Сопротивление резанию при токарной обработке

Сила сопротивления резанию при точении и ее разложение на составляющие: P_z, Р_х, Р_у. Соотношение между составляющими силы резания, их действие на заготовку, инструмент, станок. Влияние различных факторов на силы P_z, Р_x Р_y: обрабатываемого материала, материала инструмента, состояния поверхностного слоя заготовки, глубины резания, подачи, скорости резания, геометрии режущего инструмента, износа резца, состава СОТС. Расчетные формулы для определения сил Р_z Р_x Р_y. Упрощенная формула для определения силы резания в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала и площади поперечного сечения среза. Справочные таблицы для расчета сил резания P_z Р_x Р_y. Крутящий момент резания, мощность резания.

Тема 2.5. Тепловые явления при токарной обработке. Смазочно-охлаждающие технические средства

Теплота, выделяемая в зоне резания в процессе стружкообразования. Источники образования теплоты и ее распределение. Факторы, влияющие на теплоту резания. Влияние теплоты на качество обработки.

Смазочно-охлаждающие технологические средства, применяемые при резании материалов. Рецептура СОТС. Способы подвода СОТС в зону резания.

Охлаждение через тело инструмента, распыленной эмульсией и охлаждающей жидкостью.

Тема 2.6. Износ резцов

Износ лезвия резца, причины износа. Влияние различных факторов на величину износа. Критерии износа. Период стойкости режущего инструмента (ГОСТ 25 751-83). Понятие об экономической стойкости и стойкости максимальной производительности. Нормативы износа и стойкости резцов.

Тема 2.7. Скорость резания, допускаемая режущими свойствами резца

Факторы, влияющие на стойкость резца. Зависимость между стойкостью резца и скоростью резания. Влияние различных факторов на скорость резания, допускаемую резцом, материала заготовки и режущей части резца, глубины резания, подачи, геометрии режущего лезвия резца, сечения его державки, СОТС, износа резца, вида токарной обработки. Расчетная формула для определения скорости резания и нормативные таблицы коэффициентов для ее определения.

Влияние скорости резания на качество и производительность обработки.

Тема 2.8. Определение режимов резания при точении

Понятие об оптимальном режиме резания. Аналитический метод расчета режимов резания. Порядок расчета: выбор режущего инструмента и инструментального материала, припусков на обработку, глубины резания, величины подачи по нормативам или справочной литературе. Проверка подачи по прочности и жесткости державки резца, жесткости заготовки, прочности режущей пластины, степени шероховатости обработанной поверхности (для чистовой обработки), корректирование подачи по паспортным данным станка. Определение периода стойкости резца, скорости резания и поправочных коэффициентов в зависимости от условий обработки. Расчет частоты вращения заготовки и корректирование ее по паспортным данным станка. Расчет силы резания, проверка выбранного режима резания по мощности станка и вращательному моменту для данной ступени вращения, расчет основного технологического времени.

Табличное определение режимов резания по нормативам или справочным данным.

Особенности выбора режимов резания для токарных станков с ЧПУ.

Особенности расчета режимов резания для многоинструментальных наладок и на многошпиндельных станках.

Тема 2.9. Расчет и конструирование токарных резцов

Стандарты на режущие инструменты и система кодирования режущих инструментов.

Современные тенденции конструирования режущих инструментов. Выбор конструкции и геометрии резцов. Расчет резцов на прочность и жесткость. Выбор формы передней поверхности резца. Способы завивания и дробления стружки. Сборные токарные резцы. Способы крепления режущих пластин. Резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами, алмазные резцы и резцы из композита. Резцы со сменными рабочими головками. Классификация и конструкции фасонных резцов.

Тема 2.10. Обработка материалов строганием и долблением

Процессы строгания и долбления. Особенности конструкции и геометрии строгальных и долбежных резцов. Режимы резания при строгании и долблении, основное технологическое время.

Раздел 3. Сверление, зенкерование, развертывание

Процесс сверления, область применения. Рассверливание отверстий. Конструкция и геометрия спирального сверла. Особенности процесса сверления. Элементы режимов резания и поперечного сечения среза. Силы, действующие на сверло, момент и мощность резания при сверлении. Влияние различных факторов на скорость резания. Износ и стойкость сверл. Особенности сверления на сверлильных станках с ЧПУ. Основное технологическое время.

Тема 3.2. Зенкерование, развертывание

Процессы зенкерования и развертывания, область применения. Элементы и геометрия зенкера и развертки. Элементы режимов резания и срезаемого слоя при зенкеровании и развертывании. Силы резания, вращающийся момент, осевая сила, мощность резания, формулы для их определения. Износ и стойкость зенкеров и разверток. Особенности зенкерования и развертывания на сверлильных станках с ЧПУ.

Тема 3.3. Конструкции сверл, зенкеров, разверток

Осевые инструменты, их виды.

Общая классификация сверл. Четырехленточные сверла. Твердосплавные сверла. Сверла с механическим креплением многогранных режущих пластин. Сверла для глубокого сверления. Кольцевые сверла. Трубчатые алмазные сверла.

Способы подвода СОТС в зону резания.

Общая классификация зенкеров и разверток.

Зенкеры с механическим креплением многогранных пластин. Конструкции зенковок, цековок. Центровочные сверла. Регулируемые развертки. Развертки с кольцевой заточкой, со спиральными и бочкообразными зубьями. Однозубые развертки с механическим креплением ножей.

Комбинированные осевые инструменты: ступенчатое сверло, сверло-зенковка, зенкер-развертка, ступенчатый зенкер и т. д. Ступенчатые расточные блоки.

Тема 3.4. Определение режимов резания при сверлении, зенкеровании, развертывании

Аналитический и табличный методы расчета режимов резания. Порядок расчета: выбор осевого инструмента и инструментального материала; определение глубины резания; назначение подачи по нормативам или таблицам справочной литературы; корректирование подачи по паспортным данным станка, назначение периода стойкости, скорости резания, частоты вращения; корректирование частоты вращения по паспортным данным станка; определение действительной скорости, осевой силы, момента резания, мощности резания; проверка их по паспортным данным станка; определение основного технологического времени.

Особенности расчета режимов резания при многоинструментальной обработке, на станках с ЧПУ, агрегатных станках и автоматических линиях.

Тема 3.5. Расчет и конструирование сверл, зенкеров, разверток

Выбор конструкции и геометрии сверла.

Общие принципы расчета сверла на прочность. Определение профиля фрезы (или накатного ролика) для формообразования стружечной канавки сверла. Расчет конического хвостовика сверла.

Выбор конструкции геометрии зенкеров и разверток. Определение исполнительного размера калибрующей части разверток.

Процесс фрезерования, область применения. Особенности процесса фрезерования. Элементы режущей части цилиндрической фрезы, геометрия цилиндрической фрезы. Форма зубьев цилиндрической фрезы. Элементы режимов резания и срезаемого слоя при фрезеровании цилиндрическими фрезами, основное технологическое время. Встречное и попутное фрезерование, преимущества и недостатки методов. Равномерность фрезерования. Силы, действующие на фрезу. Скорость резания, мощность резания. Износ и стойкость фрез.

Торцовое фрезерование, его особенности и область применения. Виды торцового фрезерования. Геометрия торцовых фрез, конструктивные особенности. Элементы режимов резания, срезаемого слоя, расчетные формулы скорости резания, основного технологического времени. Силы резания, мощность резания при торцовом фрезеровании. Износ и стойкость фрез. Особенности фрезерования на станках с ЧПУ.

Общая классификация фрез. Обозначение и кодирование фрез. Цельные и сборные фрезы. Конструкции цилиндрических и торцовых фрез. Торцовые фрезы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин из твердого сплава и режущими элементами из сверхтвердых материалов. Дисковые и концевые фрезы. Фасонные фрезы с затылованным зубом. Высокопроизводительные фрезы.

Тема 4.4. Расчет и конструирование фрез

Выбор конструкции и геометрических параметров фрез, расчет диаметра и числа зубьев. Расчет фрезы из условия равномерности фрезерования. Расчет диаметра отверстия цилиндрической фрезы и хвостовика концевой фрезы.

Особенности расчета торцовой фрезерной головки. Расчет вставных ножей на прочность. Понятие о расчете профиля фасонной затылованной фрезы.

j

Аналитический и табличный методы расчета и назначения режимов резания при фрезеровании. Порядок расчета: выбор режущего инструмента и материала режущей части; назначение глубины резания и ширины фрезерования; выбор подачи на зуб фрезы; установление периода стойкости фрезы; установление по формулам и таблицам справочной литературы или по нормативам скорости резания и поправочных коэффициентов на нее; расчет частоты вращения фрезы и корректирование ее по паспортным данным станка; расчет минутной подачи, корректирование ее по паспортным данным станка и расчет действительной подачи на зуб и скорости резания; проверка выбранных режимов резания по мощности станка; расчет силы резания P_z; расчет основного технологического времени. Особенности выбора режимов резания при многоинструментальной обработке и на станках с ЧПУ.

Методы нарезания зубчатых колес. Сущность метода копирования. Схемы нарезания зубьев. Дисковые и концевые фрезы, их применение, конструкция, особенности геометрии. Зависимость профиля зубьев фрезы от модуля и числа зубьев зубчатого колеса. Комплекты фрез. Особенности нарезания косозубых и шевронных колес. Применение многорезцовых зубодолбежных головок (с радиальной подачей резцов) для нарезания зубчатых колес (контурное зубострогание).

Тема 5.2. Нарезание зубчатых колес по методу обкатки

Сущность метода обкатки. Схемы зубофрезерования и зубодолбления. Конструкция и геометрия червячной фрезы и долбяка. Элементы режимов резания при зубофрезеровании и зубодолблении. Нарезание зубьев прямозубых конических колес зубострогальными резцами и парными дисковыми фрезами. Нарезание конических колес со спиральными зубьями сборными зубофрезерными головками. Общие сведения о зуботочении и зубопротягивании.

Шевингование зубчатых колес.

Тема 5.3. Конструкции зуборезных инструментов

Классификация червячных фрез. Червячные фрезы для нарезания червячных колес. Прогрессивные методы зубофрезерования.

Червячные фрезы для фрезерования шлицов и звездочек.

Классификация долбяков. Конструкции шеверов. Обозначение зуборезных инструментов. Заточка зуборезных инструментов.

Тема 5.4. Определение режимов резания при зубонарезании

Методика назначения режимов резания при зубофрезеровании и зубодолблении табличным методом. Порядок расчета: выбор режущего инструмента, определение глубины резания, подачи на оборот заготовки при зубофрезеровании, круговой и радиальной подачи при зубодолблении; корректирование подачи по паспортным данным станка; выбор периода стойкости фрезы или долбяка; определение стойкости резания; частоты вращения фрезы или числа двойных ходов для долбяка, корректирование их значений по паспортным данным станка и определение действительной скорости резания; расчет мощности и проверка по мощности станка; расчет основного технологического времени. СОЖ при зубонарезании.

Назначение режимов резания при нарезании конических колес и шевинговании (порядок назначения аналогичен).

Методы резьбонарезания. Конструкция и геометрия резьбового резца. Способы нарезания резьбы резцами: радиальный, боковой (тангенциальный) и «вразбивку».

Нарезание резьбы гребенками.

Особенности нарезания резьбы резцом на токарном станке с ЧПУ: автоматическое реверсирование, разделение припуска, врезание «вразбивку». Применяемые СОТС при резьбонарезании. Нарезание трапецеидальных резьб. Сущность нарезания резьбы плашками и метчиками. Классификация плашек и метчиков. Особенности геометрических параметров плашек и метчиков в зависимости от обрабатываемого материала. Элементы режима резания при нарезании резьбы плашками и метчиками. Износ и стойкость плашек и метчиков.

Тема 6.2. Нарезание резьбы гребенчатыми и дисковыми фрезами. Вихревое нарезание. Накатывание резьб

Сущность метода резьбонарезания гребенчатыми фрезами, область применения. Конструкция и геометрия гребенчатой фрезы. Элементы режимов резания при резьбофрезеровании.

Метод фрезерования трапецеидальных резьб и червяков дисковыми фрезами.

Вихревое нарезание резьбы. Сущность метода накатывания резьб, область применения. Резьбонакатный инструмент.

Тема 6.3. Определение режимов резания при резьбонарезании

Определение режимов резания при нарезании резьбы резцами. Порядок расчета режимов резания табличным методом: выбор резьбовых резцов, материала режущей части, геометрии; определение числа проходов, скорости резания, частоты вращения заготовки; корректирование частоты вращения по паспортным данным станка, расчет действительной скорости, проверка режимов резания по мощности станка. Назначение режимов резания табличным методом при нарезании резьбы плашками и метчиками (порядок тот же). Назначение режимов резания табличным методом при резьбофрезеровании. Выбор СОТС.

Раздел 7. Протягивание
Тема 7.1. Процесс протягивания

Сущность процесса протягивания и его особенности, движения резания при протягивании. Виды протягивания. Конструктивные элементы протяжки, геометрия зубьев цилиндрической протяжки. Схемы резания при протягивании. Элементы режима резания и срезаемого слоя при протягивании. Износ протяжек, период стойкости. Скорость резания, тянущие усилия, мощность резания.

Тема 7.2. Расчет и конструирование протяжек

Классификация протяжек. Исходные данные для конструирования протяжки. Порядок конструирования цилиндрической протяжки: определение подачи на зуб; глубины впадины и шага между зубьями режущей части протяжки; определение количества режущих и калибрующих зубьев и общей длины протяжки; назначение геометрических параметров; определение максимального числа зубьев, участвующих в работе; проверка длины протяжки по паспортному ходу штока протяжного станка; прочностной расчет протяжки на разрыв.

Особенности конструирования шпоночной и шлицевой протяжек. Обозначение протяжек по стандартам. Заточка протяжек.

Тема 7.3. Определение режимов резания при протягивании

Определение скорости резания при протягивании табличным и аналитическим методами. Определение тягового усилия и его проверка по паспортным данным станка. Определение основного технологического времени.
Раздел 8. Шлифование
Тема 8.1. Абразивный инструмент

Процесс шлифования и его особенности. Классификация абразивного инструмента.

Абразивные материалы, их маркировка и физико-механические свойства. Характеристика абразивного инструмента: форма, размер, материал, зернистость, твердость, структура, связка, классы точности и уравновешенности. Допускаемая окружная скорость.

Маркировка абразивного инструмента.

Алмазные и эльборовые круги, бруски, сегменты, головки, их характеристика и маркировка. Балансировка и испытание кругов.

Тема 8.2. Обработка материалов абразивным инструментом

Виды шлифования. Наружное круглое шлифование в центрах: методы шлифования (с продольной подачей, врезное, глубинное), схемы шлифования, движения резания. Элементы режима резания. Выбор размеров кругов и их характеристик.

Внутреннее шлифование: методы, способы, схемы шлифования, движения резания, выбор размеров кругов.

Плоское шлифование периферией и торцом круга, его особенности.

Бесцентровое шлифование.

Фасонное шлифование. Износ, правка абразивных кругов. Стойкость кругов.

Тема 8.3. Определение режимов резания при шлифовании

Выбор абразивного инструмента, метода шлифования. Назначение режимов резания при круглом шлифовании в центрах: выбор скорости круга, подачи на глубину; определение подачи стола и скорости вращения заготовки, определение основного технологического времени.

Особенности назначения режимов резания при бесцентровом шлифовании, внутреннем шлифовании, шлифовании плоскостей.

Скоростное силовое резание. Сверхскоростное резание.

Вибрационное точение и строгание.

Обработка труднообрабатываемых материалов, легких сплавов и неметаллических материалов.

Ротационное резание самообкатывающимися резцами и резцами с принудительным вращением. Конструкции роторных резцов. Нестационарное резание, сухое резание.

Тема 9.2. Инструменты для автоматических линий и станков с ЧПУ Многошпиндельные инструментальные головки.

Требования жесткости и стойкости к инструментам для станков с ЧПУ. Конструкции крепления многогранных неперетачиваемых режущих пластинок.

Расточной инструмент для станков с ЧПУ. Хвостовики осевых инструментов для многоцелевых станков с ЧПУ (обрабатывающих центров). Эффективность применения инструмента.

Тема 9.3. Инструменты для гибких производственных систем (ГПС)

Общие требования к инструментам технологического оборудования ГПС. Контроль за состоянием инструментов во время работы: контроль вылета, поломки, наличия инструмента, износа. Оптические и электронные датчики износа.

Устройства для автоматической смены инструментов. Инструментальное хозяйство ГПС, централизованная заточка и наладка вне станка.

Тема 9.4. Методы повышения износостойкости и надежности режущего инструмента

Методы термической обработки инструментов: отпуск в атмосфере пара, глубокое охлаждение. Химико-термические методы обработки инструментов: цианирование, азотирование, борирование. Эффективность этих методов. Износостойкие покрытия рабочей части инструмента: хромирование, электроискровое упрочнение, покрытие карбидами и нитридами тугоплавких металлов и кристаллическим оксидом алюминия.

Рекомендуемая литература для подготовки к вступительным испытаниям
Алексеев, В.А. Конструирование инструмента / В.А. Алексеев, В.А. Аршинов, Г.М. Кричевская. М., 1979.

Аршинов, Н.А. Резание металлов и режущий инструмент / Н.А. Аршинов, В.А. Алексеев. М., 1976.

Баранчиков, В.И. Обработка специальных материалов в машиностроении / В.И. Баранчиков. М., 1976.

Гапонкин, В.А. Обработка резанием, металлорежущий инструмент и станки / В.А. Гапонкин, JT.K. Лукашев, Т.Г. Суворов. М., 1990.

Ермаков, Ю.М. Комплексные способы эффективной обработки резанием / Ю.М. Ермаков. М., 2003.

Кожевников, Д.В. Режущий инструмент / Д.В. Кожевников, В.А. Гречишников. М., 2004.

Нефедов, Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту / Н.А. Нефедов, К.А. Осипов. М., 1990.

Обработка металлов резанием: справ, технолога / под ред. А.А. Панова. М., 1988.

ГОСТ 25751-83. Инструменты режущие: Термины, определения. Общие понятия.