книги / Обработка резанием с вибрациями книга

при прерывистом резании, при этом функция Q(t) нахо­

дится как аналитическим путем (см. гл. IV), так и экс­ периментально. Способы определения показателей х, у

и коэффициента СУо на основе использованных здесь выводов В. М. Ярославцева приведены в табл. 21.

УДАРНО-ПРЕРЫВИСТЫЙ МЕТОД РЕЗАНИЯ

Одной из разновидностей прерывистого резания с вибрациями, т. е. .механической обработки с периодиче­ ски меняющимися параметрами, является ударно-пре­ рывистое резание. В этом случае гармопическое перио­ дическое движение заменяется формой колебаний в виде отдельных импульсов, имеющих форму, близкую к пря­ моугольной. Процесс ударио-прерывистого резания за каждый цикл обработки складывается из ударного воз­ действия на материал срезаемого слоя, установивше­ гося резания и отдыха инструмента.

При использовании методов прерывистого резания для обеспечения равной производительности необходимо увеличивать скорость резания, так как выход инстру­ мента из зоны резания увеличивает длину проходимого нм пути пропорционально скоростному коэффициенту kT, определяющему отношение максимальной скорости вибрационного движения Ave к окружной скорости рав­ номерного движения voKp.

Общий вид установки для ударно-прерывистого ре­ зания на токарном станке дан на рис. 70 [29]. Патрон для ударно-прерывистого резания крепился в шпинделе токарного станка. На выходном валу патрона, ведомой втулке, крепилась оправка с заготовкой в виде кольца. Патрон для ударно-прерывистого резания преобразует равномерное вращательное движение шпинделя станка в нестационарное, импульсное движение (рис. 71). Он состоит из корпуса с крышкой. 4, в которой собраны по­ водок 1, два бойка 3, качающиеся на осях 2, и ведомая втулка 5 с закрепленным в ней с помощью сменной оправки 6 инструментом. Поводок при вращении, пере­

даваемом от шпинделя станка, поворачивает бойки вме­ сте «с корпусом. Бойки ударяют по кулачкам ведомой втулки, сообщая ей начальную скорость резания. При­ обретенная при ударе кинетическая энергия втулки пе­ реходит в дальнейшем в работу сил резания; после это-

боек получает жесткую связь со шпинделем станка; процесс резания в этом случае является периодическим

иза каждый период не отличается от обычного резания;

2)работа с частичным (временным) заклиниванием механизма после соударения, когда процесс обработки складывается из четырех этапов — удар, обычное реза­ ние, выход из зоны резания, отдых;

3)работа механизма с преимущественно ударной на­ грузкой, передаваемой на ведомую втулку с инструмен­

том, без заметного участка установившегося резания. При проведении экспериментальных исследований по отработке ударно-прерывистого резания выяснилось, что для определенных условий обработки существует оптимальная импульсная нагрузка, передаваемая шпин­ делем зоне резания. Например, при нарезании резьб М10 и М12 с шагом 1,25 и '1,5 мм в деталях из стали

Х18Н9Т наилучшие результаты достигаются при втором режиме работы и при нагрузках, соответствующих при­ ращению кинетического момента ведомой-втулки с ин­ струментом 1,3-10-3 кГм-сек, что соответствует 480— 600 об/мин; при больших импульсных нагрузках резко

снижается стойкость инструмента. Так, при 700— 800 об/мин и выше уже после нарезания нескольких от­

верстий появляются небольшие сколы на режущих зубьях метчика.

Ударный импульс определяется из следующей фор­ мулы [29J:

В = (1+к)Х

Экспериментальное исследование влияния массы ве­ домой втулки и кулачков на ударно-прерывистое реза­ ние проводилось путем крепления к ним дополнитель­ ных масс в виде шайб (рис. 72), при этом фиксировал­

ВТЗ-1; в этом случае стало возможным -производить обработку при 300—400 об}мин шпинделя. Без этого ме­

роприятия при числах оборотов меньше 300 в минуту угол поворота инструмента был мал, что вело к увели­ чению времени обработки

каждый цикл обработки фПг* в рад. Поэтому произво­

дительность ударно-прерывистого резания при точении

где L —длина обрабатываемой поверхности в мм\ п — число оборотов шпинделя в об{мин\ гп — количество кулачков у патрона.

Производительность ударно-прерывистого точения оценивалась по времени одного оборота обрабатывае-

каждый ЦИКЛ peâaHMrt. Это обеспечивает удовлетвори­

тельную стойкость инструмента. По машинному време­ ни обработки на данной операции можно судить о ка­ честве самого процесса резания, о рациональности при­ нятой геометрии заточки и режимах резания, об износе, эффективности СОЖ и других параметрах обработки.

Стойкостные испытания ударно-прерывистого точе­ ния, проведенные при свободном резании резцами из PÏ8, показали повышение стойкости инструмента по сравнению с обычным резанием (рис. 75). Например, при 500 об(мин шпинделя, т. е. при скорости резания 110 м1мин, и глубине резания 0,2 мм износ инструмен­ та при ударно-прерывистом методе через 45 сек, когда инструмент снял с заготовки 6 мм длины срезаемого слоя, составлял h3= 0,5 мм. Между тем осуществить

обычный процесс резания при столь высокой скорости быстрорежущим резцом не удалось ввиду мгновенного его износа. Напротив, при работе на низких скоростях (Чр=18 м}мин), когда производительность патрона ста­

новится крайне малой из-за очень больших холостых хо­ дов, удельный износ резца, отнесенный к единице объе­ ма снятого металла, становится меньше для обычного резания.

Наибольший объем экспериментальных исследований [29] ударно-прерывистого метода резания выполнен на операциях нарезания резьб 1М12х1,5, 1М14х1,5 длиной 10 мм. Осциллограммы резьбойарезания показали, что

на режимах обработки и параметрах патрона, приведен­ ных выше, время резания составляет 0,01 сек, паузы — 0,024 сек. Момент встречи метчика с заготовкой носит

ударный характер. Для проверки явления протаскива­ ния после ударного входа, т. е. процесса резания, по­ добного обычному, были поставлены специальные опы­ ты по одновременному осциллографированию времени контакта соударяющихся деталей и крутящего момента, сопровождающего процесс резьбонарезания. Для этого на поверхности контакта ведомой втулки были прикле­ ены через изолирующую прокладку полоски фольги, к которым присоединялись провода (рис. 76). Между корпусом станка и фольгой последовательно со шлей­ фом осциллографа включали источник постоянного то­ ка. Типовая осциллограмма записи времени контакта приведена на рис. 76, где видно, что время контакта

CÔBîia^aet no Длительности с иЗкеиенИем кру-ЬиДего мб- мента на ведомой втулке с закрепленным в ней инстру­ ментом. Это позволило в дальнейшем определять время резания по длительности записанного крутящего мо­ мента.

Скорость движения ведомой втулки с инструментом определялась с помощью приспособления, показанного

Г 7 ~ \----------

Время контакта

Л Л Л Л Л А Л Л Л Л

Рис. 76 Схема замера в типовые осциллограммы записи времени контакта и крутящего момента

на рис. 72. Диск имеет 360 выступов (через 1°), зазоры между которыми залиты эпоксидной смолой. При вра­ щении диска по нему скользит вольфрамовый контакт 2,

дающий постоянный сигнал на шлейф осциллографа. Измерение скоростей движения втулки в диапазоне 190—480 об/мин показывает, что во время протаскива­

ния длительность импульсов не изменяется. Это позво­ ляет сделать вывод, что скорость резания остается по­ стоянной и равной скорости вращения шпинделя станка,