Учебное пособие 2128

восстанавливать режущие свойства и геометрию инструмента. Одним из важных параметров любого режущего инструмента является количество переточек n и общий срок его службы Т0 Т(n 1), где Т - период стойкости в

минутах. В зависимости от типа РИ, режимов резания, обрабатываемого материала и других факторов Т изменяется от 30 до 240 мин.

При проектировании РИ конструктор должен рассчитать величину n и стремиться к тому, чтобы она была как можно больше.

Количество переточек зависит от многих факторов и, в первую очередь, от размеров рабочей или режущей части, прочности зубьев, точности размеров профиля обрабатываемых деталей. Рассмотрим расчет величины n от перечисленных выше факторов.

3.5.1. Расчет количества переточек в зависимости от длины рабочей части

Переточка РИ производится до предела переточек (ПП), а за одну переточку снимается в зависимости от износа требуемый слой (рис. 24, заштрихованный слой).

При переточках по передней поверхности и задней поверхности инструментов (напайные резцы, фрезы и др.) (рис. 24, а, г) снимается соответственно припуск аn и аз ,а

количество переточек рассчитывается по формуле

и

120

где: ln и lз - соответственно допустимая длина переточки по передней и задней поверхностям.

Длины ln и lз зависят от конструктивных особенностей

РИ, размеров напайных пластин, возможности его нормальной эксплуатации и других факторов.

Рис. 23. Износ лезвий режущих инструментов

121

Рекомендуется, чтобы величины nn и nз были примерно равны. Это позволит рациональней использовать

всю рабочую часть РИ. В случае, если nn nз , то при расчете

срока службы РИ надо принимать меньшее из этих значений. При переточках инструментов только по передней поверхности (фасонные резцы, долбяки, червячные фрезы и

др.) (рис. 24, в, е, ж) рассчитывается только величина - nn , а

при переточках по задней поверхности (сверла, зенкера и др.)

(рис. 24, б) рассчитывается только величина - nз .

3.5.2. Расчет количества переточек в зависимости от прочности зубьев

При работе многозубым инструментом (фрезы, метчики, зенкера, развертки и др.) на его зуб высотой h действует сила резания Рz (Н), вызывающая изгибающий момент Ми Рз h (см. рис. 24, г), который не должен

превышать момент, допустимый прочностью зуба. Форма зуба и впадины должна обеспечивать необходимую прочность зубьев, получение достаточного пространства для размещения стружки и допускать максимально возможное количество переточек.

Для определения допустимого момента сопротивления по прочности зуба Mg можно применить простые формулы сопромата, при этом введя систему координат XOY и заменяя сложную форму зуба (трапециевидную, параболическую и др.) на форму прямоугольного параллелепипеда,

Мg u W ,

6

прямоугольного сечения, мм2;

122

в, l- соответственно ширина и длина зуба в опасном сечении, мм;

u - допустимое напряжение на изгиб материала

(250÷300 МПа).

При переточках величина в остается неизменной, величины h и l изменяются, а зуб в пределе переточки имеет размеры по оси X: хк l ln и по оси Y: yк n lз .

Это приводит к изменению М и Mg, а условия прочности принимает вид

Задаваясь предельными размерами зуба хк , определяют предельные допустимые значения yк , и наоборот, по принятой величине yк можно определить предельные значения хк из условия прочности зуба. После чего можно определить ln l хк и lз n yк , а затем по формулам

(1), (2) рассчитать значения nn и nз . Из двух найденных

значений выбирается наименьшее и рассчитывается величина То. При переточке сложнофасонных инструментов (червячных фрез, долбяков и др.) по передней поверхности (см. рис. 24, е, ж) наблюдается изменение у них ряда важных параметров, что приводит к изменению размеров обрабатываемых деталей (зубчатых пар, шлицевых валиков и др.). Например, у червячных фрез изменяется нормальный шаг, делительный диаметр, угол подъема витка и другие параметры, а у долбяков

123

– наружный диаметр, высота головки и ножки, толщина зуба и др.

Рис. 24. Величины, определяющие количество переточек у режущих инструментов

124

3.5.3. Расчет количества переточек в зависимости от точности профиля обрабатываемых деталей

Это приводит к изменению основных параметров детали, а в ряде случаев, например при нарезании долбяками, подрезания участков ее профиля, поэтому предел переточки следует выбирать из условий, обеспечивающих требуемую точность обработанной детали. Расчеты величины ln с учетом

требуемой точности обработки для червячных фрез и долбяков подробно приведены в [2,6].

определяется величина То.

3.6. Особенности износа поверхностей СМП при металлообработке

Исследования износа СМП при работе в инструментах, проведенные ведущими инструментальными фирмами «Сандвик Коромант», «Митцубиси», «Хертель» и др., а также сотрудниками наших российских предприятий, университетов и фирм показали следующие виды износа (см. рис. 25).

Из приведенных рисунков видно различные виды и характер износа на пластинках, которые подтверждают описанные выше гипотезы (см. п. 3.3) и объясняют физическую сущность изнашивания. В результате этого даются также практические рекомендации по уменьшению износа и повышению стойкости СМП при работе.

Опишем подробно наблюдаемые виды износа на поверхностях режущих пластин.

125

Износ по задней поверхности (а) – характеризующий период стойкости пластин (Т). Для повышения величины Т рекомендуется: применять более износостойкие инструментальные материалы; понизить скорость резания; повысить подачу и эффективность охлаждающей жидкости; при подаче меньше 0,1 мм/об необходимо увеличить подачу, особенно для сплавов с покрытием CVD.

Рис. 25. Виды и характер износа на пластинках СМП при работе

Химический (окислительный) износ (б) - это один из наиболее важных критериев, ограничивающих срок службы сменных пластин. Присоединение площадки износа с лункой на передней поверхности обычно увеличивается шероховатость обработанной поверхности. В этом случае рекомендуется: использовать твердый сплав с покрытием или более износостойкий тип сплава; при возможности понизить

126

скорость резания; улучшить действие и расход охлаждающей жидкости.

Пластическая деформация вершины (в) - износ этого вида возникает при перегрузке кромки за счет высокой скорости и больших подач при резании.

При этом рекомендуется: применять марку твердого сплава с увеличенным сопротивлением к пластической деформации; уменьшить скорость резания и подачу; использовать пластину с большим радиусом и углом при вершине и др.

Повреждение режущей кромки за зоной контакта стружки (г). Причиной такого износа является неправильное стружкообразование, при котором стружка при выходе ударяет в кромку и повреждает ее.

Рекомендуется: изменить подачу, выбрать пластину с другим углом в плане и наклоном режущей кромки; использовать другую геометрию платин или другой тип стружколома; применять более вязкую марку твердого сплава.

Образование лунки на передней поверхности (д). Это характерный вид износа наблюдается в большей мере у пластин с плоской передней поверхностью (без стружколома). В этом случае для уменьшения размеров лунки рекомендуется: применять более износостойкую марку твердого сплава и другой тип стружколома; повысить подачу охлаждающей жидкости в зону резания; уменьшить скорость резания.

Абразивный износ главной режущей кромки и поверхностей (е) - вызван, главным образом, уплотнением верхних слоев заготовки и наблюдается при обработке нержавеющих аустенитных сталей на операциях с непостоянной глубиной резания. Рекомендуется: использовать твердый сплав с покрытием или более износостойкий сплав; использовать инструмент с меньшим углом в плане.

Наростообразование (ж) - это накопление обрабатываемого материала на режущей кромке и передней

127

поверхности инструмента, нарост имеет характер микронаплавки, который защищает кромку от разрушителя, при его устранении может произойти разрушение кромки. При появлении нароста, как правило, ухудшается качество обработанной поверхности детали.

В этом случае рекомендуется: увеличить подачу и скорость резания, использовать сплав с покрытием, например, методом PVD, изменить геометрию при резании и др.

Выкрашивание режущей кромки (з) - это микроскопические сколы (от 0,3 до 0,5 мкм), которые сопровождаются и другими видами износа. Для уменьшения выкрашивания рекомендуется: применить более вязкий твердый сплав; изменить условия и режимы резания; уменьшить при врезании подачу.

Разрушение вершины и режущей кромки (и) зависит от свойств инструментального и обрабатываемого материала, состояния и жесткости системы станок - инструмент - заготовка, условий и режимов резания, степени и вида износа.

Этот вид износа значительно уменьшает период стойкости и общий срок службы инструмента, поэтому является крайне нежелательным.

Рекомендуется: использовать более вязкий твердый сплав; уменьшить глубину резания и подачу; использовать пластины с большим радиусом и углом при вершине; уменьшить вибрации при резании; изменить геометрию пластин.

Трещинообразование (к) является результатом динамической и тепловой нагрузки при резании, а также зависит от качества изготовления пластин. Этот вид износа часто приводит к выкрашиванию и разрушению пластин, что снижает работоспособность РИ и требует его замены при работе.

Описанные виды износа СМП рекомендуется уменьшить за счет оптимально выбранных режимов, геометрии и материала пластин, применение покрытий и

128

улучшение резания. Это позволит повысить производительность, эффективность и качество обработки, снизить себестоимость технологических операций.

3.7.Конструкции резцов зарубежных фирм с СМП

Внастоящее время в металлообработке широко применяются инструменты с СМП.

Применяются инструменты с СМП в ведущих иностранных фирмах «Сандвик Коромант» (Швеция), «Хертель» (ФРГ), «Митсубиси» (Япония), «Прамент» (Словакия)

идругих, которые изготавливают и поставляют потребителю в нашей стране.

При этом фирмы изготавливают инструменты из традиционных и новых эффективных инструментальных материалов (твердые сплавы, керметы, поликристаллические алмазы, поликристаллический нитрит бора и др.) с покрытием

ибез него, позволяющих значительно повысить износостойкость, прочность и точность обработки.

Требования современного производства по производительности, надежности, стойкости, экономичности и другим показателям удовлетворяют разнообразные конструкции резцов с надежными способами крепления пластин.

Практика показывает, что такие резцы широко применяются в металлообработке в разных отраслях промышленности.

Ряд фирм создали гибкую систему инструментальной оснастки, позволяющие применять автоматическую смену инструмента для гибкого производства на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и другом специальном оборудовании.

Фирмы разработали и предлагают потребителю сборные конструкции резцов с разнообразными геометрическими параметрами, формами режущих кромок и передней

129