книги из ГПНТБ / Бобров В.Ф. Резание металлов самовращающимися резцами

торый угол, равный разности углов тру и А. Тогда работа тре­ ния на передней поверхности инструмента

касательной к режущей кромке со скоростью о sin Л. Пусть век­

случаю прямоугольного резания косой полосы, боковые стороны которой образуют с перпендикуляром к режущей кромке угол, равный статическому углу наклона кромки Я. Отклонение на­ правления схода стружки, рассматриваемого отоносительно по­ верхности резания, от нормали к режущей кромке на угол г| есть следствие того, что боковые стороны срезаемого слоя об­ разуют с кромкой угол, не равный 90°.

20

Ранее выведенные зависимости, характеризующие механику стружкообразования, для рассматриваемого случая значительно упрощаются. Если в формуле (3) принять g= sin?t, то истинная скорость резания

Таким образом, для определения величины угла схода струж­ ки ті необходимо экспериментальным путем определить только коэффициент усадки стружки.

Докажем, что при резании по схеме рис. 7 касательные со­

«г = 0 С0 8 Я ( і 8 Я —

сучетом формулы (45) можно утверждать, что ит= 0. Так как рабочий угол наклона режущей кромки Яр=0, то на основании формулы (8) нетрудно доказать, что и кинематический угол схода стружки riw также будет равен нулю.

Таким образом, при отсутствии сдвига слоев стружки вдоль режущей кромки будем иметь

В связи с этим полный относительный сдвиг так же, как и при прямоугольном резании, будет равен своей нормальной со­ ставляющей:

Полагая в выражении (19) тітг=0, получим зависимость для определения скорости движения стружки относительно передней поверхности:

От аналогичной зависимости при прямоугольном резании за­ висимость (49) отличается косинусом угла г), что связано с неперпендикулярностыо боковых сторон срезаемого слоя режу­ щей кромке инструмента.

Так как ыг == 0, то работа пластического деформирования

Ед=РхМи.

После подстановки значений PXN и и получим

COS 8 COS СОд, cos (ß — y)

При угле схода ті>ѵ- = 0 работа трения на передней поверх­ ности

Выражения для определения удельных работ деформации и

22

Рабочий угол наклона режущей кромки

и (18). Скорость движения стружки по передней поверхности инструмента и ее нормальная и касательная составляющие оп­

23

KL COS Чц?cos мдг cos Д

Углы и и А, входящие в выражения (67) и (68), определя­ ются с помощью формул (27) и (25). Используя выражения (67) и (68), можно получить аналогичные выражения для оп­ ределения удельных работ пластического деформирования и трения на передней поверхности инструмента.

Схемы стружкообразования (см. рис. 7 и 8) отличны друг от друга. Рис. 7 соответствует прямоугольному резанию косой полосы, а рис. 8 — резанию инструментом с углом ХфО с по­ стоянной рабочей длиной режущей кромки. Указанный процесс резания в этом случае осуществляется не вследствие придания инструменту статического угла Л, а кинематически, путем сооб­ щения инструменту принудительного перемещения вдоль режу­ щей кромки с определенной скоростью.

Все выведенные зависимости, справедливые для прямоли­ нейной режущей кромки, могут быть использованы при анализе процесса резания инструментами с круговой режущей кромкой, вращающейся вокруг своей оси: токарными и строгальными резцами, торцовыми фрезами и т. п. Но так как геометрические параметры инструмента в каждой точке режущей кромки раз­ личны, то указанные зависимости должны быть отнесены к оп­ ределенной точке режущей кромки.

24

РАБОЧИЕ УГЛЫ ИНСТРУМЕНТОВ С САМОВРАЩАЮЩИМИСЯ РЕЗЦАМИ

Процесс деформирования срезаемого слоя при превращении его в стружку и изнашивание контактных поверхностей инстру­ мента определяется не величиной углов заточки, получившихся в результате изготовления этого инструмента, а величиной ра­ бочих углов, образующихся при относительном рабочем движе­ нии инструмента в процессе резания. Для обеспечения непре­ рывного устойчивого самовращения чашечный резец устанав­ ливается относительно вектора скорости резания под достаточ­ но большим углом наклона режущей кромки, что с самоперемещением режущей кромки вокруг своей оси приводит к значи­ тельному различию величин рабочих и статических углов инст­ румента. Это различие настолько велико, что углы заточки при­ нудительно вращающихся и самовращагощихся резцов не могут ■определять те физические процессы, которые происходят в зоне резания и на контактных поверхностях инструмента. Определе­ ния рабочих углов инструмента даны на основании положений кинематики резания [16].

Рабочий передний угол ур — угол между плоскостью, пер­ пендикулярной к вектору■истинной скорости резания, и каса­ тельной к передней поверхности инструмента, проведенной в на­ правлении, нормальном к режущей кромке. Рабочий задний угол аР— угол между касательной к траектории рабочего дви­ жения точки режущей кромки и касательной к следу пересече­ ния задней поверхности инструмента поверхностью движения, или плоскостью, касательной к ней. Рабочий угол наклона ре­ жущей кромки А,р — угол между касательной к кромке в дан­ ной точке и плоскостью, перпендикулярной к вектору истинной скорости резания.

В соответствии с указанными формулировками рабочие пе­

В формулах (69) и (70) угол АР является рабочим углом

25

наклона режущей кромки в данной точке кромки, а угол CTJV— вспомогательный, определяющий положение в пространстве про­ екции на плоскость, перпендикулярную к кромке, касательной к траектории рабочего движения точки режущей кромки.

В работах Г. И. Грановского [16] и Н. Н. Зорева [31] ука­ зывается, что рабочий передний угол необходимо измерять не в нормальном к кромке направлении, а в направлении схода стружки по передней поверхности инструмента. Если у инстру­ мента с самовращающимися резцами известен рабочий перед­ ний угол ур, измеренный в нормальном к кромке направлении, то рабочий передний угол, измеренный в направлении схода стружки,

стружки KL, численное значение которых может быть получено только опытным путем. Таким образом, до проведения экспе­ римента невозможно определить величину рабочего переднего угла урс, с которым будет работать самовращающийся резец. Постоянство угла урс при изучении влияния изменения стати­ ческого угла наклона режущей кромки резца на деформацион­ ные процессы в зоне резания, температуру резания и стойкость инструмента обеспечить трудно.

Угол ON, входящий в формулы (69) и (70),а также рабочий угол наклона режущей кромки Хр могут быть найдены на осно­ вании общего метода определения рабочих (кинематических) параметров режущей части инструментов, предложенного С. С. Петрухиным [53]. Рабочие геометрические параметры ин­ струмента находятся путем последовательного проектирования с одной проекции на другую векторов скоростей движений ин­ струмента и направленных отрезков, характеризующих положе­ ние в пространстве передней и задней поверхностей и режущей кромки инструмента. Указанный метод применен при определе­ нии величины рабочих углов строгального резца, передняя по­ верхность которого представляет собой внутреннюю коническую поверхность чашки. Расчетные зависимости для других инстру­ ментов приведены без вывода.

Строгальные резцы, передняя поверхность которых является внутренней конической поверхностью чашки. Схема работы строгальным резцом с отрицательным статическим углом накло­ на режущей кромки X дана на рис. 9. По аналогии с обычными инструментами будем считать угол X отрицательным тогда, когда точка соприкосновения режущей кромки с обработанной поверх­ ностью является наивысшей точкой рабочего участка кромки, и положительным, когда указанная точка является наинизшей.

26

В зависимости от знака угла X изменяется и направление самовращения резца вокруг своей оси.

Любая точка кромки участвует в двух движениях: движении резания со скоростью ѵ и вращательном движении резца вокруг своей оси с линейной скоростью ѵр. Скорость вращения резца пропорциональна скорости резания и определяется зависимостью

щие направления, находим последовательным ортогональным проектированием векторов ѵ и ѵр с одной проекции на другую:

ѵг = Vcos X; ѵг = ѵsin X;

v3 — üj cos ф = V sin Xcos ф;

04 = v2sin ф = Vsin Xsin ф.

Касательная и нормальная составляющие вектора истинной скорости резания соответственно:

Подставляя найденные значения векторов в исходные выра­ жения, получим

27

Таблица 1

Рабочие углы строгального резца, передняя поверхность которого является внутренней конической поверхностью чашки

Угол контакта ф определяется через текущую глубину реза­

ния tx и радиус резца Rp:

*

Выведенные формулы справедливы и для положительного статического угла наклона режущей кромки. При положитель­ ном статическом угле X режущая кромка резца изменит направ­ ление своего самовращения и вектор ѵр на рис. 9 будет на­ правлен в противоположную сторону; это приведет к изменению знака на обратный в формуле для определения угла Хр. Про­ изведя аналогичные построения, нетрудно убедиться, что и в

28

различных точек режущей кромки, полученные при изменении

и вращательном движении резца вокруг своей оси с линейной скоростью ѵр= %ѵ. Положение произвольной точки на режущей

* Плюс в формулах (73) и (74) соответствует отрицательному статиче­ скому углу Я, а минус — положительному.

29