4.6. Расчет количества переточек фр

Круглые цельные фасонные резцы имеют большое количество переточек, которое подсчитывается по формуле:

,

где β₁ и β₂- углы в радианах;

αз - припуск, снимаемый по передней поверхности при переточках, который должен быть больше максимального износа резца по задней поверхности.

На рисунке 28, а - пунктиром показаны линии переточки по передней поверхности до точки Б на наружном диаметре. При переточках передняя поверхность резца всегда должна быть касательно к окружности заточки с радиусом

R_з = R_н · sin(γ + α).

Формулы для расчёта величины р для других конструкций ФР (призматических, напайных и др.) приведены в [3].

Общий срок службы: То = Т(р + 1), мин, где Т - минимальный период стойкости в точке резца, мин (см).

Расчёт экономической эффективности (Е) от применения ФР по сравнению с обработкой обычными резцами на токарных станках или станках с ЧПУ, выполняемой по методике, описанной в [2,4], с учётом элементов технологической себестоимости и работы выбранного станка, а также затрат на инструмент. После расчёта величины Е конструктор окончательно решает вопрос, какой инструмент рекомендуется применять для обработки фасонной детали в производстве.

Пример.

Рассмотрим пример расчета параметров и стойкости круглого фасонного резца из стали Р6М5 с RH = 35 мм для заданных условий обработки.

Деталь из стали 40Х, с размерами: d₁ = 40 мм, d₂ = 60 мм, d_з = 50мм и длина L = 40 мм (точность размеров по IT h11 , допуск равен - 0,160 мм, uд = 0,04 мм). Заготовка - пруток с d₀ = 62 мм.

Обработка производится без охлаждения (К₀ = l) на токарном полуавтомате с режимами: скорость резания V =30 м/мин и поперечная подача s = 0,03 мм/об [1].

С учётом профиля обрабатываемой детали фасонный резец будет иметь РК с характерными точками 1р-6р (см. рисунок 28, а).

Для выполнения процесса резания на резце в точке 1 принимаются следующие углы: γ = 15° и α = 10°.

При обработке конструкционной стали 40Х резцами из Р6М5 принимаем величину uо = 14 мкм/км, аз = l мм; С_у = 21; у = 0,55; т = 0,25; К_р = l; К_m = l.

Значения изучаемых величин и рассчитанных по изложенной выше методике приведены в таблице 32.

Таблица 32

Результаты расчета

Параметры	Номера точек резца
	1	2			3		4	5			6
φх, град	90	90	45		45	90	90	2	90		90
an, град	10	10	7,1		20,2	27,5	27,5	0,9	25,1		25,1
γn, град	15	15	10,7		7	909	909	0,4	11,9		11,9
dcx, мм	51	51			61		61	56			56
Vcх, м/мм	24,6	24,6			29,5		29,5	27,1			27,5
Iх, км	0,059	0,059			0,006		0,006	0,035			0,035
Tх	1201	1201			580		580	815			815
Kα	1	1		1	1	1	1	0,8		1	1
Kφ	0,77	0,77		0,99	0,99	0,77	0,77	0,16		0,77	0,77
Tх0	924	924		1188	575	447	447	104		628	628
nд, шт.	48	48			476		476	81			81
tо, мин	2,38	2,38			0,21		0,21	1,29			1,29
Tрх, мин	114	114			-		-	-			-

Из данных видно, что на профиле резца имеются "двойные точки" 2_р, З_р и др., которые имеют разные углы в плане φ и следовательно нормальные углы α_N и γ_N. При этом наихудшие условия резания будут в торцевой точке 5_р, имеющей угол поднутрения, равный 2° и минимальные значения αк = 0,9⁰ и ун = 0,40. Средняя скорость резания в точках РК изменяется от 24,6 до 29,5 м/мин. Наибольший путь резания имеют точки 1_р и 2_р, а наименьший - точки З_р и 4_р. Следовательно, износ в точках РК будет разный. При этом следует отметить, что точка РК резца 4_р не участвует в обработке, т. к. есть угол поднутрения, равный 2°, а срезание торцевых слоев осуществляется точкой 5Р .

Максимальную величину Тх₀ = 924 - 1188 мин с учётом режущих свойств быстрорежущей стали Р6М5 и условий резания имеют точки резца 1 и 2, а минимальную стойкость точка 5 (Т_хо = 104 мин).

Минимальная размерная стойкость резца Т_рх = 114 мин имеют точки РК резца 1 и 2.

Для точек 3, 4, 5 и 6 Т_рх не подсчитывается, так как количество обработанных деталей будет определять участок 1-2, который обрабатывает 48 деталей. В то время как участки 3-4 и 5-6 будут обрабатывать большее количество деталей, например, участок 3-4 обрабатывает 476 деталей, а участок 5 − 681 деталь.

Следовательно, период стойкости, который определяет эксплуатационные свойства фасонного резца в производстве, будет Т = 104 мин.

После этого времени ФР должен быть снят со станка и переточен по передней поверхности.

Для повышения стойкости ФР в процессе металлообработки рекомендуется нанести при изготовлении на его заднюю поверхность износостойкие покрытия методом катодноионной бомбардировки, позволяющее повысить ресурс работы в 1,8 - 2 и более раз.

Производственный опыт и экспериментальные исследования показали, что значения Т у фасонных резцов отличаются от рассчитанных по формулам 4.1 и 4.2 на 12-20 %. Это отличие зависит от сложности фасонного профиля точек детали, условий резания в точках РК резца и режимов обработки.

При простом профиле, например, если деталь имеет точки 1, 2 и 3, это отличие составляет до 12 % , а при сложном профиле детали, с участками 4 - 5 - 6 , как показано на рисунке 28, а, отличие составляет 20 %.

Это объясняется, на наш взгляд, сложностью процесса образования и завивания стружки, действующих сил, температур и другими факторами фасонного точения.

Все эти сложные явления, протекающие при несвободном резании и действующие совместно, невозможно учесть поправочными коэффициентами, вводимыми в теоретические формулы.

К сожалению, в опубликованной технической литературе не всегда есть данные по требуемым поправочным коэффициентам, учитывающим перечисленные выше факторы. В этом случае рекомендуется провести дополнительные эксперименты по определению величин необходимых коэффициентов и стойкости резца при обработке деталей заданного фасонного профиля и материала.

Общее количество переточек при значениях β1 = 1,04 рад и

β2 = 0,44 рад и а₃ = l мм, р = 168, а общий срок службы ФР составит

Т₀ = 17576 мин.

При этом необходимое количество резцов при изготовлении деталей с заданной программой N = 10000 штук, t₀ = 2,38 мин. и К = 1,4, при обработке с указанными режимами, В = 1,89, т.е. принимаем два резца.

Такое количество резцов необходимо изготовить или заказать на специализированном инструментальном предприятии, чтобы обеспечить выпуск требуемого количества деталей.

Окончательно вопрос о применении в производстве спроектированного фасонного резца должен решаться с учётом всех эксплуатационных и экономических показателей по методике [2,4].

Контрольные вопросы к разделу 4

1. Укажите область применения ФР.

2. Какую точность поверхности и шероховатость можно достигнуть после обработки фасонными резцами?

3. Почему резцы из твердого сплава ВК8 имеют большую стойкость по сравнению с резцами из быстрорежущей стали Р6М5?

4. Перечислите основные преимущества ФП по сравнению с обычными.

5. Перечислите основные недостатки у ФР.

6. Укажите, какие исходные данные необходимы для проектирования ФР.

7. Что влияет на выбор γ и α для базовой точки резца?

8. От каких величин зависит выбор диаметра круглых ФР?

9. За счет чего образуются передние и здние углы у круглых фасонных резцов?

10. Почему продольные передние и задние углы в разных точках режущей кромки - переменные?

11. Зачем необходимо знать размеры профиля в сечении, перпендикулярном к задней поверхности ФР?

12. На что влияют нормальные углы в точках режущей кромки ФР?

13. Какие величины необходимо знать для расчета периода стойкости резцов Т?

14. Как увеличить минимальные углы α_N и γ_N в точках РК фасонных резцов?

15. По каким кривым надо изготовить профиль резца в нормальном сечении, чтобы исключить погрешность на конических и торцовых участках детали?

16. Какие параметры резцов влияют на точность обработки детали?

17. Почему призматические резцы дают большую точности при обработке деталей, чем круглые?

18. Какое влияние угол γ оказывает на силу резания Рz?

19. Что является главным показателем при оценке эффективности ФР?

20. По какой поверхности перетачиваются ФР?

Заключение

учебное пособие является комплексной работой по изучению свойств, выбору и применению современных инструментальных материалов. В пособии приведен ряд разработок, которые являются авторскими и позволяют объективно оценить эффективность и качество инструмента по выбранным единичным критериям (стойкость, трудоемкость, коэффициент унификации и др.) с помощью комплексного среднего взвешенного арифметического показателя. Описаны методики по анализу износа и условия резания в точках режущей кромки фасонных резцов (ФР), что позволяет определить оптимальный период стойкости и повысить эффективность резцов при эксплуатации. Приведены формулы расчета высотных и линейных размеров на профиле ФР и калибров для контроля инструмента после изготовления. Даны практические рекомендации по эксплуатации различных инструментов.

В учебном пособии изложены следующие материалы:

1. Описаны современные абразивные материалы, их характеристики, свойства и область применения. Приведены характеристики абразивных инструментов (форма и размеры, связка, зернистость шлифовальных материалов и др.), точность и разнообразные методы правки, описаны инструменты из алмазов и СТМ. Указаны способы крепления шлифовальных кругов и основные требования техники безопасности.

2. Приведены конструктивные элементы и геометрические параметры обычных резцов и классификации пластин и резцов по ИСО со сменными многогранными пластинами.

3. Описана природа изнашивания инструмента, виды и критерии износа поверхностей СМП при эксплуатации, даны рекомендации по уменьшению износа при выборе режимов резания.

4. Приведена и описана методика, разработанная автором по проектированию фасоны резцов, включающая в себя этапы комплексного расчета параметров и геометрии инструментов, дан анализ условий работы и расчета количества переточек ФР при работе.

Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов, обучающихся по направлению 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и 150700.62 «Машиностроение» и рекомендуется для углубленного изучения специальных дисциплин, выполнения курсовых проектов (работ) и выпускных квалификационных работ. Пособие рекомендуется также для применения в практической деятельности преподавателям, конструкторам, технологам и лицам, занимающимся проектированием инструментов и разработкой технологии изготовления фасонных деталей.

В дальнейшем планируется написание второй части учебного пособия, в котором будут описаны и изучены остальные инструменты (фрезы, резьбообрабатывающие инструменты, протяжки и др.), изучаемые согласно рабочей программы дисциплин «Режущий инструмент» и «Инструментальное обеспечение автоматизированных машиностроительных производств».

Библиографический список

1. Кожевников, Д. В. и др. Режущий инструмент [Текст]: учебник для вузов / Д. В. Кожевников, В. А. Гречишников, С. В. Кирсанов, В. Н. Кокарев, А. Г. Схиртладзе; под ред. С. В. Кирсанова. – М.: Машиностроение, 2004. – 512 с.: ил.

2. Справочник конструктора-инструментальщика [Текст] / под ред. В. А. Гречишникова и С. В. Кирсанова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2006. – 542 с.: ил. – (Библиотека конструктора).

3. Проектирование фасонного режущего инструмента [Текст]: учебное пособие / Самар. гос. тех. ун-т; сост. Ю. И. Иванов. – Самара: СГТУ, 2005. – 116 с. – (Допущено УМО АМ в качестве учебного пособия).

4. Ординарцев, И. А. и др. Справочник инструментальщика [Текст] / И. А. Ординарцев, Г. В. Филлипов, А. Н. Шевченко и др.; под общ. ред. И. А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение, 1987. – 846 с.: ил.

5. Справочник конструктора-инструментальщика [Текст] / под общ. ред. Баранчикова В. И. – М.: Машиностроение, 1994. – 560 с.: ил. – (Библиотека конструктора).

6. Сахаров, Г. Н. и др. Металлорежущие инструменты [Текст]: учебник для вузов / Г. Н. Сахаров, О. Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой и др. – М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.: ил.

7. Справочник технолога-машиностроителя [Текст] / под ред. А. Г. Косилова, Р. К. Мещерикова. – В 2 т. – М.: Машиностроение, 2002. – 495 с., ил.

8. Грановский, Г. И. Резание материалов [Текст] / Г. И. Грановский, В. Г. Грановский. – М.: Высш. шк., 1985. – 305 с.: ил.

9. Васин, С. А. Резание материалов [Текст]: учеб. для вузов / С. А. Васин, А. С. Верещага, В. С. Кушнер. – М.: Изд. МГТУ им Баумана, 2001. – 448 с.: ил.

10. Бобров, В. Ф. Основы теории резания металлов [Текст]. – М.: Машиностроение, 1975. – 344 с.: ил.

11. Грановский, Г. И. Фасонные резцы [Текст] / Г. И. Грановский, К. П. Панченко. – М.: Машиностроение, 1975. – 309 с.: ил.

8. Расчет количества переточек и общего срока службы режущих инструментов [Текст]: методические указания к лабораторным работам / Самар. гос. тех. ун-т.; сост. Ю. И. Иванов, Е. В. Калмыкова. – Самара, 2006. – 20 с.: ил.

9. Каталоги иностранных фирм по РИ: «Сандвик Коромант», «Митсубиси», «Хертель» и др.

10. ГОСТы на РИ, на их характеристики, размеры и область применения.

Содержание

Введение		3
1.	ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ И МЕТОДЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ МОДИФИКАЦИИ	5
	1.1 Классификация инструментальных материалов. общие требования, предъявляемые к инструментальным материалам	5
	1.2. Инструментальные стали	8
	1.3. Твердые сплавы	19
	1.4. Керамика	28
	1.5.Сверхтвердые материалы (СТМ)	31
	1.6. Методы поверхностной модификации	39
	1.7. Выбор оптимального метода модификации и его внедрение	43
	Контрольные вопросы к разделу 1	44
2. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ		46
	2.1. Материалы для абразивных инструментов	47
	2.2. Характеристики абразивных инструментов	50
	2.3. Алмазные инструменты и инструменты из кубического нитрида бора	60
	2.4. Профилирование и правка шлифовальных кругов. Инструменты для правки	67
	2.5. Точность абразивных кругов	73
	2.6. Крепление шлифовальных кругов на шпинделе станка. Основные требования техники безопасности	75
	Контрольные вопросы к разделу 2	78
3.	РЕЗЦЫ	79
	3.1. Конструктивные элементы и геометрические параметры резцов	79
	3.2. Особенности конструкции резцов других типов	83
	3.3. Конструкции резцов со сменными многогранными пластинами	87
	3.4. Физическая природа изнашивания инструментов	91
	3.4.1. Абразивное изнашивание	92
	3.4.2. Адгезионное изнашивание	92
	3.4.3. Диффузионное изнашивание	95
	3.4.4. Окислительное изнашивание	976
	3.5. Виды и критерии износа. Расчет количества переточек и срока службы режущих инструментов	99
	3.5.1. Расчет количества переточек в зависимости от длины рабочей части	102
	3.5.2. Расчет количества переточек в зависимости от прочности зубьев	103
	3.5.3. Расчет количества переточек в зависимости от точности профиля обрабатываемых деталей	105
	3.6. Особенности износа поверхностей СМП при металлообработке	106
	3.7. Конструкции резцов зарубежных фирм с СМП	109
	3.7.1. Определение способа крепления режущих пластин	111
	3.7.2. Выбор типа, размера и формы державки	114
	3.7.3. Выбор инструментального материала, формы, размеров, геометрии и других параметров пластин	116
	3.7.4. Определение угла и радиуса при вершине пластины	122
	3.8. Определение режимов резания, износа и стойкости инструмента	123
	Контрольные вопросы к разделу 3	129
4.	ФАСОННЫЕ РЕЗЦЫ	130
	4.1. Типы фасонных резцов	130
	4.2. Методы проектирования резцов	132
	4.3. Расчет погрешности обработки деталей фасонными резцами	135
	4.4. Износ поверхностей фасонных резцов	137
	4.5. Анализ условий работы, оценка эффективности ФР в производстве	138
	4.6. Расчет количества переточек ФР	143
	Контрольные вопросы к разделу 4	148
Заключение		149
Библиографический список		151

Учебное издание

Жачкин Сергей Юрьевич

Пачевский Владимир Морицович

Инструментальное обеспечение

автоматизированных машиностроительных

производств

В авторской редакции

Компьютерная верстка С.Ю. Жачкина

Подписано к изданию 10.12.2014.

Объем данных 5,43 Мб.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический

университет»