Процессы и операции формообразования

 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 

Г. А. Мелетьев 
 
Н. П. Сютов  

 
 
 
 
 
 

ПРОЦЕССЫ И ОПЕРАЦИИ 

ФОРМООБРАЗОВАНИЯ 

 
 
 
 

Лабораторный практикум 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2017 
 

УДК 621.941(076.5) 
ББК  34.632я7 

М 47 

 
 
 
 

Рецензенты: 

канд. техн. наук, зав. кафедрой эксплуатации машин  

и оборудования ПГТУ Д. В. Констромин; 

канд. техн. наук, доцент кафедры  

транспортно-технологических машин ПГТУ А. Р. Ротт  

 
 
 

Печатается по решению  

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 

Мелетьев, Г. А. 
Процессы и операции формообразования: лабораторный прак
тикум / Г. А. Мелетьев, Н. П. Сютов. – Йошкар-Ола: Поволжский 
государственный технологический университет, 2017. – 64 с. 

ISBN 978-5-8158-1878-1 
 
В издание вошли описания лабораторных работ, посвященных исследо
ванию геометрических элементов режущей части токарных резцов, конструкций и геометрических параметров спирального сверла, пластической 
деформации при резании металлов, зависимости сил резания от режимов обработки при точении. Приведены необходимые теоретические сведения, методические указания и задания для самостоятельного выполнения работы. 

Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 15.03.01, 

22.03.01, 15.03.01, 15.03.02. 

 

УДК 621.941(076.5) 

ББК  34.632я7 

 

ISBN 978-5-8158-1878-1
© Г. А. Мелетьев, Н. П. Сютов, 2017
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2017

М 47

Введение 

 
Бакалавр машиностроительного производства в своей производ
ственной деятельности должен быть готов повседневно решать вопросы проектирования технологических процессов обработки деталей и сборки узлов, конструирования оборудования и технологической оснастки, режущих инструментов и т.п.  

С этими же вопросами встречаются студенты, изучающие специ
альные дисциплины: «Технология машиностроения», «Технологическая оснастка», «Металлорежущий инструмент», «Металлорежущие 
станки». Подготовить обучающихся к решению этих задач – цель 
дисциплины «Процессы и операции формообразования». Важнейшей составляющей дисциплины является выработка практических 
навыков и умений в решении указанных инженерных задач. Эти вопросы решаются на лабораторных занятиях. 

Настоящий лабораторный практикум по курсу «Процессы и опе
рации формообразования» предназначен для студентов высших 
учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Машиностроение», «Материаловедение и технологии материалов» «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», «Технологические машины 
и оборудование» всех форм обучения. 

Комплекс лабораторных работ включает важнейшие разделы 

курса. Выполнение их даст студентам возможность экспериментально изучить основные закономерности процесса резания материалов, 
а также развить практические навыки в проведении научного исследования. 

В настоящем издании определены цель, содержание, порядок и 

методика выполнения каждой лабораторной работы; указан перечень необходимого оборудования, приборов, инструментов и соответствующих материалов; акцентируется внимание студентов на 
безопасных приемах выполнения работ. 

Цель лабораторных работ – закрепление и расширение знаний, 

полученных студентами при теоретическом изучении предмета, 
приобретение конкретных практических навыков при исследовании 

физических явлений в процессе резания, а также ознакомление с методами и техникой использования оборудования и аппаратуры, применяемых при изучении этих явлений. 

Необходимо особо выделить еще одну задачу лабораторного 

практикума – дать студентам знания и умения использования идей 
планирования и математической обработки эксперимента, выработать определенный взгляд на сущность инженерной деятельности 
как эксперимент с его спецификой, т.е. показать, что любая творческая работа, будь то исследование или управление технологическим 
процессом, является экспериментом в широком смысле этого слова, 
поэтому должна выполняться по определенным правилам с применением достижений  математики и вычислительной техники. Для 
решения этой задачи использованы основные положения теории 
идентификации, которая изучает методы математического описания 
объектов управления на основе экспериментальных наблюдений за 
изменениями их входных и выходных переменных. 

Идентифицировать объект – это значит определить его матема
тическую модель, адекватно отражающую его статические и динамические свойства. На основе такой модели можно исследовать 
устойчивость, управляемость объекта и решать задачи оптимизации 
его управления. 

В результате выполнения лабораторных работ исследовательско
го характера будущие специалисты в области обработки материалов 
резанием получают практические навыки планирования эксперимента, проведения анализа полученных данных и получения адекватной 
математической модели исследуемого процесса.  

К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, 

прошедшие собеседование по теоретическим вопросам, связанным с 
изучаемой темой. Эти теоретические вопросы предваряют каждую 
лабораторную работу. 

В лаборатории «Резание материалов» до начала каждой лабора
торной работы проводятся подготовительные мероприятия, связанные с проверкой лабораторного оборудования, организацией рабочих мест, обеспечением соблюдения требований техники безопасности. 

Особое внимание в связи с этим обращается на подготовку и 

проверку: 

1) состояния металлорежущих станков, их исправности, соответ
ствия требованиям техники безопасности; 

2) наличия и состояния режущих и мерительных инструментов, 

заготовок, справочной литературы, методических указаний и т.п.; 

3) рабочих мест с учетом нормальной одновременной работы за
планированного числа студентов. 

В необходимых случаях до выполнения лабораторной работы 

студентов знакомят с наиболее сложными этапами экспериментальной части работы. 

Проведению лабораторных работ предшествует ознакомление с 

наглядными пособиями, оборудованием, аппаратурой и инструментами, а также с безопасными методами и техникой пользования ими. 

Выполнение лабораторной работы предполагает одновременное 

участие 10-15 студентов, которые распределяются на подгруппы по 
3-4 человека, выполняющих различные работы. Это позволит студентам более конкретно подходить к выполнению лабораторной работы, проявлять свои индивидуальные способности и обеспечивать 
высокую активность и самостоятельность каждого. 

В конце лабораторной работы подводятся итоги, т.е. обобщаются 

и анализируются результаты выполненного задания; завершающим 
этапом является защита лабораторной работы у преподавателя. 

Настоящий лабораторный практикум «Процессы и операции 

формообразования» составлен с учетом опыта проведения лабораторных занятий в лаборатории кафедры машиностроения и материаловедения Поволжского государственного технологического университета. 

 
 

 
 
 

 
 

Лабораторная работа № 1 

 

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ  

РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ 

 

1.1. Цель работы 

 

1. Изучение конструктивных и геометрических элементов раз
личных типов токарных резцов. 

2. Изучение конструкции и принципа работы измерительных ин
струментов, применяемых при контроле резцов. 

3. Приобретение практических навыков при измерении конструк
тивных и геометрических элементов резцов. 

4. Рассмотрение причин трансформации геометрических элемен
тов лезвия резца в процессе резания. 

5. Назначение рациональных геометрических элементов резца в 

зависимости от условий обработки. 

 
 

1.2. Классификация резцов 

 
Резцы классифицируют по следующим признакам: 
1) по типу станков – токарные, строгальные, долбежные, авто
матные и др. (рис. 1.1); 

Рис. 1.1. Классификация резцов по типу станков: 

а – токарные; б – строгальные; в – долбежные 

2) по направлению движения подачи – правые и левые (рис. 1.2); 

Рис. 1.2. Классификация резцов по направлению движения подачи 

 
3) по материалу режущей части – быстрорежущие, твердосплав
ные, металлокерамические, алмазные и др.; 

4) по конструкции головки – прямые, отогнутые, изогнутые, от
тянутые (рис. 1.3); 

 

Рис. 1.3. Классификация резцов по форме головки: 

а – прямые; б – отогнутые; в – изогнутые; г – с оттянутой головкой 

5) по виду обработки – проходные, проходные упорные, подрез
ные, отрезные, расточные (для глухих и сквозных отверстий), резьбовые и др.; 

6) по характеру обработки – обдирочные (черновые), чистовые и 

резцы для тонкого точения; 

 

 

Рис. 1.4. Классификация резцов по способу крепления режущей части: 

а – цельный; б – составной с головкой; в – составной с пластинкой; 

г – с механическим креплением пластинки 

 
7) по способу изготовления – цельные, составные, сборные (рис. 1.4). 
 
 
 

1.3. Резец, его конструктивные  

и геометрические элементы 

 

Резец (рис.1.5) состоит из рабочей I и крепежной II частей. 

 

Рис. 1.5. Конструктивные элементы токарного резца 

Рабочая часть I – часть режущего инструмента, содержащая 

лезвие и выглаживатели при их наличии. 

Крепежная часть II – часть режущего инструмента для его уста
новки и (или) крепления в технологическом оборудовании или приспособлении. 

Лезвие инструмента – клинообразный элемент для проникнове
ния в материал заготовки и отделения слоя материала. 

У рабочей части резца различают следующие элементы (рис. 1.5):  

1 – передняя поверхность лезвия Aγ – поверхность лезвия инструмента, контактирующая в процессе резания со срезаемым слоем и 
стружкой; 5 – задняя поверхность лезвия Aα – поверхность лезвия 
инструмента, контактирующая в процессе резания с поверхностями 
заготовки; режущая кромка K – кромка лезвия инструмента, образуемая пересечением передней и задней поверхностей лезвия; 6 – 
главная режущая кромка K – часть режущей кромки, формирующая 
большую сторону сечения срезаемого слоя; 3 – вспомогательная режущая кромка KI– часть режущей кромки, формирующая меньшую 
сторону сечения срезаемого слоя; 5 – главная задняя поверхность 
Aα – задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к глав
ной режущей кромке; 4 – вспомогательная задняя поверхность 
I
A  – 

задняя поверхность лезвия инструмента, примыкающая к вспомогательной режущей кромке; 2 – вершина лезвия – участок режущей 
кромки в месте пересечения двух задних поверхностей. 

 
Статические углы. Углы резца как геометрического тела изме
ряются в предположении, что вершина лезвия лежит на уровне 
центров станка, ось резца перпендикулярна направлению движения 
подачи Ds, совершается только главное движение резания со скоростью V, относительно которой и ориентируется статическая система координат. 

Ниже приводятся общие определения углов лезвия резца. 
Главный передний угол  – угол в главной секущей плоскости Pτ  

между передней поверхностью Aγ лезвия и основной плоскостью PV 
(рис. 1.6, 1.7). 

 

Рис.1.6. Геометрические параметры системы резания: 
а – обработка плоскостей; б – обработка тел вращения 

 
Главный задний угол α – угол в главной секущей плоскости Pτ 

между задней поверхностью 

A  лезвия и плоскостью резания Pn  

(см. рис. 1.6, 1.7). 

Угол заострения β – угол в главной секущей плоскости Pτ между 

передней Aγ и задней Aα поверхностями лезвия (см. рис. 1.6, 1.7). 

Главный угол в плане (рис. 1.7) – угол в основной плоскости PV 

между плоскостью резания Pn  и рабочей плоскостью PS. Можно дать 
более простое определение этого угла: главный угол в плане φ – угол 
между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость 
и направлением движения подачи. 

Вспомогательный угол в плане φ1 (см. рис. 1.7) – угол между про
екцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость и 
направлением движения подачи. 

Угол наклона главной режущей кромки λ – угол в плоскости резания 

Pn между режущей кромкой и основной плоскостью PV (рис. 1.7, 1.8). 
Угол наклона главной режущей кромки считается положительным, когда вершина резца является наинизшей точкой режущей кромки 
(см. рис. 1.8, а); отрицательным – когда вершина резца является 
наивысшей точкой режущей кромки (см. рис. 1.8, в), и равным нулю – 
если главная режущая кромка лежит в основной плоскости 
(см. рис. 1.8, б).