книги из ГПНТБ / Семко, М. Ф. Обработка резанием электроизоляционных материалов

Та б ли ца 5

Данные для расчета сил резания при точении пластмасс по формулам (4)—(6)

Существенные отличия имеет резание электроизоля­ ционных материалов алмазными резцами. При токарной обработке многих неметаллических материалов из-за высокой твердости входящих в них компонентов резцы из обычных инструментальных материалов быстро изна­ шиваются. У них изменяются геометрические параметры режущей части и, главным образом, увеличивается ра­ диус р округления режущей кромки. Он равен (для твер­ дых сплавов) примерно 0,5—0,7 величины износа резца до задней поверхности при обработке стеклотекстолита. От величины радиуса округления режущей кромки во многом зависят сила резания и качество обработки, осо­ бенно материалов с зернистой, волокнистой и слоистой структурой. Так, при увеличении радиуса округления кромки резца ВК2 от 0,01 до 0,02 мм составляющие силы

ских поликристаллических алмазов радиус округления в несколько раз меньше, чем у резцов из твердых спла­ вов и быстрорежущей стали. Кроме того, коэффициент трения режущей части резцов из алмазов в 1,5—2,0 раза меньше твердосплавных инструментальных материалов. Поэтому главная составляющая силы резания при ал­ мазном точении в 2—2,5, а радиальная в 5—6 раз мень­ ше, чем при обычном точении. Только в силу уменьшения радиальной составляющей при алмазном точении значи­ тельно сокращается вероятность отслаивания наружных листов у слоистых пластиков, слюдянистых материалов и др. Преимуществом алмазного точения является в 70— 150 раз более медленное затупление резца, а следова­ тельно, медленный рост составляющих сил резания.

При сверлении электроизоляционных материалов силы резания, так же как и при точении, значительно меньше, чем при обработке черных металлов. При сверлении рас­ сматривают лишь две составляющие силы резания — главную (тангенциальную) и осевую. Для практики удобней рассматривать не тангенциальную составляю­ щую, а ее произведение на диаметр сверла или двойной крутящий момент

2 М Кр —РzD, (/)

где Рг — главная (тангенциальная) составляющая силы резания, кгс\ D — диаметр сверла, мм.

22

Т а б л и ц а 6>

Данные для расчета сил резания и крутящего момента при сверлении пластмасс по формулам (8) и (9)

При сверлении элеКтроизоЛяционнЫх материалов рассчитываются:

крутящий момент

и осевая сила резания

Данные, необходимые для расчета Мкр и Р0 по фор­ мулам (8) и (9) при сверлении электроизоляционных материалов, приводятся в табл. 6. ■

Анализ,закономерности изменения момента и осевой составляющей силы резания от условий обработки про­ ведем на наиболее распространенном электроизоляцион­ ном материале — гетинаксе III.

Мкр,хгсс?с

Рис. 4. Влияние скорости резания на крутящий мо­ мент Мкр (/) и осевую со­

ставляющую Р0 (2) при сверлении гетинакса III. (Сверло Р18, £>=10 мм, s= =0,1 мм[об, 2tp=90°, а =25°,

I*. У=Ю°, /га = 0,03 мм.)

у (О го » 30. W 50м/мин

Скорость резания мало влияет на силы резания. Частные зависимости сил от скорости, полученные на основании логарифмических трафиков Мкр (о) и Р{р) (рис. 4), указывают на небольшое изменение как момен­ та, так и осевой составляющей силы

С увеличением скорости из-за повышения температу­ ры оезания и уменьшения коэффициента трения крутя­ щий момент падает в 2 раза (кривая /), а осевая си­ ла — на 20% ‘(кривая 2).

Большее влияние скорости на крутящий момент, чем на осевую составляющую, объясняется более интенсив­ ным изменением условий резания и трения на периферии сверла, определяющих крутящий момент, чем на попе-

24 '

речной режущей кромке, обусловливающих величину осевой силы. У сверл стандартной формы осевая состав­ ляющая поперечной кромки (сердцевины) составляет почти половину общей осевой силы.

Подача сильно влияет на силу резания (рис. 5). Это следует из частных зависимостей

Существенная разница передних углов у сердцевины и на периферии сверла объясняет столь разное влияние изменения подачи на силы резания. В меньшей мере здесь влияют изменение теплоты и коэффициента трения.

Диаметр сверла D оказывает большое воздействие на силу резания. На рис. 6 показаны графики зависи­ мостей Мкр(Э) и Р0ф ) , построенные в логарифмичес­ ком масштабе. Наклон этих зависимостей характеризует интенсивность влияния изменения диаметра сверла на момент и силу. Это выражается _ частными зависимо­ стями

2

Почти прямо пропорциональный рост М1фи Р0 объяс­ няется увеличением ширины среза при неизменной его толщине и той же скорости резания.

Влияние глубины сверления I на М1ф и Р0 показано на рис. 7, 8. Была установлена частная зависимость кру­

При врезании режущей части сверла в обрабатывае­ мый материал осевая сила заметно увеличивается. При этом крутящий момент возрастает медленно. Выход сверла из заготовки при сквозном сверлении характери-

Рис. 7. Влияние глубины сверпения ма крутящий момент Л4„р и осевую составляющую Р0

зуется очень быстрым опадом до нуля силы Р0 и мед­ ленным спадом Мкр. Упругое последействие обработан­ ной поверхности на цилиндрические ленточки сверла [Л. 8] объясняет это явление.

Геометрические параметры режущей части сверл ока­ зывают заметное влияние на силу резания. Так, возра­ стание заднего угла (а) от 15 до 35° и переднего (у) от 5 до 20 ° несколько уменьшают силу резания. Увеличение

26

Уменьшение главного угла в плане ф увеличивает длину среза и площадь контакта сверла с обработанной поверхностью за счет упругого последействия обрабаты ваемого материала [Л. 8], что повышает крутящий мо­ мент. Одновременно происходящее при этом уменьшение толщины среза (a=sz sin ф) оказывает незначительное

влияние на силу резания. Осевая сила падает при умень­ шении ф за счет изменения направления нормальной си­ лы на режущей кромке и сокращения ее проекции Рх на

ось сверла.

Рис. 8. Влияние износа задней поверхности Ла сверла на кру­ тящий Мкр момент (1), осе­ вую составляющую Р0 (2) при сверлении гетинакса III. (Свер­ ло PI8, о=31,4 лфшн, s=

=0,il мм/об, 2ср=90°, а=25°,

7=10°).

Износ h3 режущей части (главной задней поверхно­

сти) сверла интенсивно воздействует как на осевую си­ лу, так и на крутящий момент (рис. 8)

С ростом износа сверла становится больше радиус округления кромки сверла (Л. 8], увеличивается поверх­ ность трения но задней поверхности инструмента, что сильно сказывается на изменении осевой составляющей силы резания.

Фрезерование — прерывистый процесс резания, сопро­ вождающийся срезанием стружки переменной толщины и резким изменением величины и направления силы ре­ зания. Схема сил резания при цилиндрическом и диско­ вом фрезеровании прямозубой фрезой показана на рис. 9.

Измерение силы резания при фрезеровании электро­ изоляционных материалов из-за значительно меньших сил и во много раз больших скоростей резания, чем при об­

27

работке фрезерованием черных металлов, вызывает серьезные затруднения.

На рис. 10 показана схема установки для измерения крутящего момента и составляющих силы резания при цилиндрическом фрезеровании [Л. 28].

На специальной полой динамометрической оправке 1 наклеены в. направлении действия главных касательных напряжений проволочные датчики 2, закреплена фреза 3 и через кулачковую муфту присоединен токосъемник 4.

s

Рис. 9. Схема действия силы резания и ее составляющих при попутном (а) и встречном (б) фрезеровании.

Провода мостовой схемы датчиков по внутренней поло­ сти оправки отводятся к токосъемнику, от него — к уси­ лителю 5 и далее к осциллографу 6.

Обобщенная формула силы резания при фрезерова­ нии имеет вид:

(21)

В некоторых случаях в эту формулу вводят такие па­ раметры резания, как D — диаметр фрезы, z*— число одновременно режущих зубьев и соответствующие пока­ затели степени.

28

Ьднако Для йодавляющего большинства практичен ких случаев этими параметрами можно пренебречь. Дан­ ные для ресчета сил при фрезеровании приводятся в табл. 7.

Скорость резания v почти для всех пластмасс и дру­ гих неметаллических материалов влияет на силу резания незначительно. С ростом скорости из-за повышения тем­ пературы резания, из-за увеличения скорости деформа-

Рис. 10. Схема установки для измерения крутящего момента и составляющих силы резания при фрезеровании.

ции и снижения коэффициента трения сила резания не­ много уменьшается. Так, частные зависимости силы резания от скорости при цилиндрическом фрезеровании гетинакса III указывают на уменьшение тангенциальной Рх (окружной) и горизонтальной Ps (силы подачи) сос­ тавляющих

Примерно десятикратное увеличение скорости умень­ шает обе составляющие только на 10—13%.

29

I