6.3. Коррекционный расчет резцов

Наличие передних и задних углов резца приводит к тому, что при обработке размеры глубины профиля Т, измеряемые у призматических резцов в сечении, нормальном к их задней грани, а у круглых — в радиальном сечении, не совпадают с глубиной профиля обрабатываемой детали. Размеры по ширине профиля фасонных резцов основного типа (без углов поворота и т. п.) совпадают с соответствующими осевыми размерами обрабатываемой детали. Таким образом, в задачу коррекционного расчета входит расчет глубины Т для круглого резца в радиальной плоскости, а для призматического — в нормальной к задней грани сечения.

Так как при расчете на ЭВМ целесообразно использование единых формул как для круглого, так и для призматического резцов, используем расчетную схему, приведенную в табл. 6.6. Вывод ее легко уяснить из построений на рис. 6.8. В приведенных зависимостях индекс «i» относится к рассматриваемой (текущей) точке.

Таблица 6.6

Коррекционный расчет профиля фасонных резцов

Рассчитываемая величина	Формула
Суммарный угол в базовой точке
Расстояние от центра детали до плоскости передней грани Передний угол в текущей точке
Расстояние от текущей точки до оси Промежуточная величина	Bi = ri cos (γo — γi) Ki
Глубина профиля резца по передней грани
Только для призматических резцов Глубина профиля резца в радиальном сечении Задний угол в текущей точке
Для круглых резцов Постоянная величина Расстояние от центра резца до плоскости передней грани Вспомогательная величина
Суммарный угол в текущей точке
Радиус резца в текущей точке Глубина профиля резца в радиальном сечении Задний угол в текущей точке

6.4. Алгоритм проектирования фасонных резцов

Рассматриваемый алгоритм предназначен для расчета профиля и конструктивных элементов круглых и призматических фасонных резцов наружной и внутренней обработки поверхностей деталей, профиль которых состоит из участков прямых и окружностей. Наибольшая сложность при составлении исходной информации заключается в описании профиля детали, который может иметь различную конфигурацию. В связи с этим целесообразно описывать его в системе координат X—У таким образом, чтобы ось X совпадала с осью детали, а начало координат располагалось в правой торцевой плоскости (рис. 6.9). Рабочий чертеж детали содержит различную простановку размеров, поэтому приходится производить их пересчет в принятую систему. Эту процедуру можно несколько сократить, если еще на стадии конструирования детали учитывать возможность расчета инструмента на ЭВМ.

Рис. 6.9. Пример пересчета размеров детали

в систему координат X и Y:

а — простановка размеров на чертеже детали;

б — размеры детали в системе координат X—Y

Принятое описание образующей профиля детали облегчает построение бланка исходных данных и построение алгоритма.

Профиль детали расчленяется на элементарные участки, описываемые одним уравнением вида x=f(y).Каждый элементарный участок характеризуется совокупностью параметровQ_эл:

где x₁, x₂, y₁, y₂— координаты начала и конца элементарного участка;

Р — совокупность параметров, характеризующих уравнение участка. Например, для окружности P=<R₀, Х₀,Y₀>

Весь фасонный профиль целиком описывается как

где N_уч — число элементарных участков.

В соответствии с изложенным и подготовляется исходная информация на проектирование резцов. Бланк для заполнения исходных данных (табл. 6.7) содержит два информационных массива. Первый:

Таблица 6.7

Бланк исходных данных на проектирование фасонных резцов

	Номер пп.	Обозначение	Наименование параметра	Величина
	1	Nдет	Номер детали	52 495
	2	Dмакс	Диаметр детали максимальный	25,3
	3	dмин	Диаметр детали минимальный	15,65
	4	МД	Материал детали (код)	3
	5	НВ	Твердость материала	290
	6	Nуч	Число участков детали	7
	7	ВИО	Вид обработки (код)	1
	8	ТР	Тип резца (код)	— 1
	9	Dа	Наружный диаметр резца	0
	10	α0(h0)	Задний угол	12
	11	γ0	Передний угол	15
Продолжение табл. 6.7
	12	PAS	Шаг профиля	0
	13	x1	Абсцисса точки начала участка	0
	14	y2	Ордината точки конца участка	8,75
	15	x2	Абсцисса точки начала участка	3
	16	y 2	Ордината точки конца участка	8,75
	17	x0	Абсцисса центра окружности	0
	18	y0	Ордината центра окружности	0
	19	rуч	Радиус окружности	0
	20	x1	Абсцисса точки начала участка	8,002
	21	y1	Ордината точки начала участка	12,65
	22	x2	Абсцисса точки конца участка	12,998
	23	y2	Ордината точки конца участка	12,65
	24	x 0	Абсцисса центра окружности	10,5
	25	y0	Ордината центра окружности	12,75
	26	rуч	Радиус окружности	2,5

На втором этапе (блоки 24...54) производится расчет профиля инструмента. На третьем этапе (блоки 55...61) определяются конструктивные элементы резцов.

В блоке 1 определяется максимально допустимое значение угла γ₀—γ_доп, ограничивающее возможность вибрации. В качестве базового диаметра принимается минимальный обрабатываемый диаметр детали при наружной обработке и максимальный диаметр при внутренней (блок 3).

Наружный диаметр круглого резца D_a должен быть таким, чтобы обеспечивался задний угол α₀ не менее 8°. Если это условие не выполняется, величина D_a определяется как функция (блок 12) от заднего угла, равного 8°. Если же величина D_a задана в блоке исходных данных, являясь тем самым строго определенной, проверка значения α₀ не производится. Аналогично выбирают передний угол γ₀ и угол заострения β₀.

Рис. 6.10. Блок-схема

Рис. 6.10. Продолжение

Рис. 6.10. Продолжение

Рис. 6.10. Окончание

Основной объем второго этапа занимает подготовка величин для коррекционного расчета, организация вычислительного процесса, запоминание получаемых результатов, вывод их на печать, т. е. то, что является одним из специфических свойств машинного проектирования. Собственно коррекционный расчет, производимый по формулам табл. 6.6, не содержит сколько-нибудь развитой логики и прост как при алгоритмизации, так и при программировании.

При ручном же проектировании конструктор мгновенно осуществляет логические операции, уделяя основное время расчетным.

Описание профиля содержится в массиве W. Изменяя i с шагом 7 (i=1, 8, 15 и т. д.), поочередно получим необходимую информацию о каждом участке (блок 24), считывая соответствующие значения W из массива. Последовательность вычислений при этом такая. Определяются значения x₁, x₂, y₁, y₂, x₀, y₀, r_уч при j = 1 и производятся вычисления в блоках 25...54. Полученные данные (S_T, r_i, Т_i ,α_i ,γ_i для случая PAS = 0 и r_i ,Т_i ,S_τ ,α_S а также радиус и координаты заменяющей окружности для PAS = 0) запоминаются в памяти ЭВМ. Затем индексу j дается приращение с шагом 7 и вычислительный процесс в блоках 24...54 повторяется. Количество повторений в цикле равно количеству участков профиля.

Расчет профиля резца может производиться по двум веткам. Первая ветка (блоки 27...41) предназначена для расчета профиля в дискретном виде, вторая (блоки 29, 42...54) — в координатах заменяющих линий.

Расчет профиля в дискретном виде начинается с начальной точки участка с координатами x₁, y₁. Затем абсциссе х₁ дается приращение с шагом дискретности PAS и для текущей абсциссы х_т определяется соответствующее значение r радиуса детали, которое запоминается в памяти ЭВМ (блок 30). Процесс приращения заканчивается при выполнении условия х_т≥х₂ (блок 40), а признаку перехода к коррекционному расчету PRIZ присваивается значение PRIZ=1. Вычисления в блоке 33 выполняются столько раз, сколько определено расчетных точек. Для этого в алгоритм вводится счетчик цикла СЦ. При определении текущего значения r начальное значение СЦ=1 (блок 27) наращивается каждый раз на единицу (блок 40, б).

Рис. 6.11. Чертёж дискового фасонного резца,

рассчитанного на ЭВМ

Когда рассчитываемый профиль заменяется линиями, удобными в технологическом отношении (PAS = 0, блок 28), необходимо определить две расчетные точки для прямолинейных участков и три для дуговых. Две расчетные точки выбираются на концах участка (блок 29), а третья (при r_уч≠0) рассчитывается так, что делит хорду, стягивающую концы дуги, пополам.

Для прямолинейного участка детали определяется угол наклона α_s прямой к оси X. Для дуги окружности рассчитываются координаты заменяющей окружности, которая проводится через три точки (блок 48). Последняя процедура относится к чисто геометрическим задачам и легко решается по зависимостям, известным из аналитической геометрии.

Выбор конструктивных элементов производится по соответствующим таблицам. Специфика эксплуатации резцов в производственных условиях может потребовать незначительной доработки конструктивных элементов, полученных с помощью алгоритма, или последний можно изменить с учетом этой специфики.

Некоторая доработка может понадобиться и при оформлении профиля резца. По приведенному алгоритму рассчитываются форма и размеры основной режущей кромки. Обычно фасонный резец имеет дополнительные кромки, с помощью которых производится торцовка детали, проточка канавки под отрезку детали (если заготовка является прутком) и т. п. Оформление их при машинном проектировании является трудноформализуемым процессом. Однако если рассматривать переходные участки детали как участки основного профиля и соответствующим образом заполнять бланк исходных данных, то и дополнительные кромки можно рассчитывать на ЭВМ.

На рис. 6.11 приведен рабочий чертеж круглого фасонного резца, рассчитанного на ЭВМ, оформленный в том виде, в каком вычерчивается на плоттере.