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

Неровности обработанной поверхности. Схема для опреде­ ления высоты расчетных неровностей дана на

рис. 36. Если передняя поверхность резца образована внутрен­ ней конической поверхностью чашки, то независимо от того, каков режущий инструмент:

строгальный или токарный ре­ зец, или торцовая фреза, рас­ четные неровности• обра­ зуются в результате пересече­ ния двух эллипсов 1 и 2, полуосями которых являются Rp и Rp cos %. Эллипсы сдви­ нуты по направлению движе-

режущей кромки на высоту неровностен при несвободном точении стали 3X13 (Dp—32 мм, у=\2°, %=45°, /=1 мм, а =25 м/мин); высота:

'ния подачи на расстояние sz, равное подаче на одну режущую «кромку инструмента.

Высота неровностей

Высота расчетных неровностей увеличивается при возра­ стании подачи и угла наклона режущей кромки и уменьшается отри увеличении радиуса резца. Наиболее сильное влияние ока-

зывает изменение подачи. Самовращение режущей кромки на высоту расчетных неровностей влияния не оказывает.

Влияние подачи на высоту действительных неровностей Rz при точении невращающимся резцом (кривая 2) и вращаю­ щимся резцом (кривая 3) показано на рис. 37. Самовращение режущей кромки увеличивает высоту неровностей. Возрастание высоты неровностей при самовращении режущей кромки, повидимому, связано с биением чашки резца из-за смещения режу­ щей кромки относительно оси вращения чашки и наличия зазо­ ров в опорном подшипнике. Высота расчетных и действи­ тельных неровностей обработанной поверхности различается мало, что связано с отсутствием нароста на передней поверх­ ности резца.

Неровности обработанной поверхности при точении стандарт­ ным резцом (ф= 45°, фі = 5°, у =12°, а = 10°, Я=-Ь2° и r= 1 мм) значительно больше, чем при точении самовращающимся рез­ цом, и разница между ними растет по мере увеличения подачи. Если во всем диапазоне рассмотренных подач высота неровно­ стей при работе самовращающимся резцом находится в пре­ делах 7—5-го класса чистоты, то при работе стандартным рез­ цом по мере возрастания подачи чистота уменьшается до 3-го класса. Уменьшение высоты неровностей при точении самовра­ щающимся резцом по сравнению со стандартным связано не с самовращенпем режущей кромки, а с круговой формой режу­

s)

Рис. 38. Профилограммы обработанной поверхности при точении стали 3X13

профиль имеет регулярно чередующиеся выступы и впадины с расстоянием между ними, равным подаче на оборот; высота неровностей /?г=10 мк. При точении самовращающимся резцом (рис. 38,6) отдельные волны профиля, образующиеся, по-види­ мому, в результате биения круговой режущей кромки вокруг

72

ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ ВОКРУГ СВОЕЙ ОСИ НА СИЛЫ НА ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИНСТРУМЕНТА

Зависимости при самоперемещении и принудительном пере­ мещении режущей кромки. Влияние перемещения режущей кромки на величину составляющих Pz, Рѵ и Рх силы резания изучалось при свободном симметричном точении и строгании и несвободном точении резцом с отрицательным статическим углом X. Свободное резание производили при постоянной ши­ рине срезаемого слоя В и различных толщинах срезаемого слоя а, относящихся к точке, находящейся на середине рабочей длины режущей кромки.

Существует точка зрения, что самовращение резца не оказы­ вает влияния на составляющие силы резания и силы на перед­ ней поверхности инструмента. Подтвердить эту точку зрения можно точным измерением сил Р2, Рѵ и Рх с помощью дина­ мометров. Составляющие силы резания при строгании измеряли тремя упруго-механическими динамометрами с микронными индикаторами. Поскольку каждым динамометром можно изме­ рять только одну составляющую силы резания, то соответствую­ щим расположением упругого звена динамометра удалось пол­ ностью исключить действие двух других составляющих на его показания.

При точении для измерения сил использовали универсальный динамометр УДМ конструкции ВНИИ, в который устанавли­ вали держатель со свободно вращающимся резцом, или держа­ тель с резцом, который получал принудительное вращение от редуктора, находящегося на поперечных салазках станка. Круг­ лая цапфа резцедержателя позволяла устанавливать резцы под статическими отрицательными углами X в пределах 0—60°. Биение режущей кромки резца при вращении составляло 0,005—0,01 мм.

Измерение сил Pz, Ру и Рх при резании углеродистой ста­ ли 30, хромистой стали 3X13 и титанового сплава ВТ1-2 не­ вращающимися и самовращающимися резцами, установленными под различными углами X, приведено на рис. 40—5'1. Штрихо­ выми линиями изображены зависимости, относящиеся к реза-

74

шло невращающимся резцом, а сплошными — самовращаю­ щимся.

Рассматривая влияние изменения угла X на силы Pz, Ру и Рх при свободном резании невращающимся резцом, можно заме­ тить, что оно мало отличается от аналогичного влияния, наблю­ даемого при резании обычными инструментами с прямолиней­

Самовращение режущей кромки как при свободном, так и несвободном резании всех рассмотренных материалов умень­

наблюдается монотонное уменьшение силы Pz с увеличением ;угла X.

Сила Ру при свободном строгании и точении (см. рис. 41, 44 ж 47) и равноценная ей по действию сила Рх при несвободном

75

резец

Рис. 42. Влияние самоперемещения режущей кромки на силу Рх при сво-

бодном строгании стали 30 (Dр = 32 мм, у =20°, ß = 2 мм, о= 2 м/мин):

с: —несращающпПся резец- б —вращающийся резец

Рис. 46. Влияние самоперемещения режущей кромки на силу Рz при

свободном точении стали 3X13 (Dр= 32 мм, у=!2°, В=3мм, ѵ= 22 м/мин\

а —невращающиііся резец; б вращающийся резец.

77

точении (см. рис. 51) значительно больше при резании вращаю­ щимся резцом, чем кевращающимся. При увеличении угла X указанные силы интенсивно возрастают. Увеличение силы Ру при самоперемещении режущей кромки вокруг своей оси яв­

ляется особенностью резания инструментами с самовращаю­ щимися резцами.

При оценке влияния самовращения режущей кромки на силу Рх при свободном строгании и точении и силу Ру при несво­ бодном точении однозначности действия, которое оказывало самовращение режущей кромки на силы Pz и Ру, не наблю­ дается. Так, при строгании стали 30 (см. рис. 42) сила Рх при

самовращении режущей кромки несколько уменьшается, а при точении стали 3X13 (см. рис. 48) и строгании титанового спла­ ва ВТ1-2 (см. рис. 45), наоборот, несколько возрастает. Угол наклона режущей кромки X на силу Рх влияет также неодина­ ково.

При свободном точении принудительно вращающимся против часовой стрелки резцом, установленным под углом X—Q (рис. 52—54), рабочий угол наклона режущей кромки создается кинематически, и при изменении угла Хр величина рабочего переднего угла остается постоянной; процесс резания в этом случае идентичен процессу резания с постоянной рабочей дли­ ной режущей кромки инструментом, заточенным под углом ХфО.

Уменьшение главной составляющей силы резания Рг и силы подачи Рх при увеличении угла Хѵ (см. рис. 52 и 54), создавае­ мого кинематически, находится в полном соответствии с законо­ мерностями процесса резания инструментом с прямолинейной режущей кромкой [9, 31]. Иначе влияет угол Хѵ на изменение силы Ру. При резании инструментом с углом ХфО и постоянной рабочей длиной режущей кромки при увеличении угла X, созда-

78

ваемого заточкой инструмента, сила Рѵ сначала возрастает, з

при изменении угла X приходилось соответственно уменьшать ширину срезаемого слоя [9, 31].

Р*кг

о=14 м/мин)

Силы, действующие на передней поверхности инструмента» Силы, действующие на передней поверхности инструмента: нор­ мальная сила N, сила трения F и ее нормальная FN и касатель­ ная FT к режущей кромке составляющие, а также средний в- пределах площадки контакта коэффициент трения могут бытьнайдены по известным значениям сил Pz, Ру и Рх.

Схема сил, действующих на передней поверхности, при не­ свободном точении самовращающимся резцом представлена на1 рис. 55. Полная сила резания приложена к точке, лежащей на середине рабочей длины режущей кромки, определяемой углом контакта ф. Силы Я', Р'у и Я° являются силами Р2, Ру и Я*,,

измеренными с помощью динамометра с вычетом из них сил, действующих на задней поверхности инструмента. Силы N, FN

иF могут быть соответственно определены по формулам (23),.

(24)и (27). Сила

COS V

79*

Средний коэффициент трения

(141)

или

_ tg(cow + v)

^cos Д

Вспомогательные углы Ф, солг и А определяются следующим образом:

угол '6' между силой Р'г и равнодействующей Rxz сил Р'г и Р' в плоскости xoz из выражения

р

tg& = ^ (142)

К

угол cüjv между силами Nxz и RN в плоскости, перпендику­ лярной к режущей кромке, по уравнению

Угол А между силой трения F и ее нормальной составляю­ щей FN в плоскости, касательной к передней поверхности, опре­ деляется с помощью формулы (25).

Свободное симметричное резание самовращающимся резцом (рис. 56) является частным случаем рассмотренного процесса.

составляющая FN силы трения, сила трения F и средний коэф-

(22), (23), (26) и (141). Для точки, находящейся на середине рабочей длины режущей кромки, угол контакта ф= 0, а но­

во