Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту3
..pdfv _ p
lv .
Рис. 2. Элементы движения в процессе резания:
а — обтачивание; |
б — фрезерование |
встречное; |
в — фрезерование попутное; |
|||
г — фрезерование |
концевой угловой |
фрезой; д — сверление; |
в — ротацион |
|||
ное точение; |
/ ~ |
направление скорости результирующего движения резаная; |
||||
2 — направление |
скорости главного |
движения |
резания; |
3 — рабочая пло |
||
скость P s; |
4 — рассматриваемая точка режущей кромки; |
5 |
направление |
скорости движения подачи
и стружки, углам и элементам лезвия, силам резания. Ниже приведены некоторые понятия и сокращенные обо значения, принятые данным стандартом.
Элементы движений в процессе резания. Снятие стружки и образование обработанной поверхности про исходят в процессе движения лезвия относительно заго товки. Различают главное движение резания Dr и движе ние подачи Ds (рис. 2), а при ротационном точении также касательное движение D„.
Главное движение резания Dr, осуществляемое с наи большей скоростью, может сообщаться лезвию или за готовке и быть поступательным или вращательным. Ско рость v рассматриваемой точки режущего лезвия относи тельно заготовки при главном движении резания назы вают скоростью главного движения резания.
Движение подачи D3 предназначено для перемещения лезвия или заготовки, обеспечивающего отделение стружки на всей обрабатываемой поверхности.
Векторы v при обтачивании, периферийной фрезеро вании концевой угловой фрезой, сверлении, фасонном
иротационном точении показаны на рис. 2, а—е.
Взависимости от направления различают продольное, поперечное, вертикальное и другие движения подачи. Оно может быть также непрерывным или прерывистым (дискретным), осуществляемым в перерывах процесса резания, прямолинейным поступательным, вращательным или криволинейным. Скорость движения подачи обозна чают vs. Направления скоростей результирующего дви жения ve и движения подачи v3 в рабочей плоскости от носительно скорости главного движения резания v опре деляют углом скорости резания т] и углом подачи (х. Расстояние S, пройденное рассматриваемой точкой лез вия вдоль траектории движения подачи D3за определенный цикл движения, называют подачей. Подачу, соответству ющую одному обороту инструмента или заготовки, на зывают подачей на оборот S 0. Подачу, соответствующую одному ходу или одному двойному ходу, называют пода чей на ход S x или подачей на двойной ход S2X. При исполь зовании многолезвийных инструментов подачу, соответ ствующую повороту инструмента на один угловой шаг зубьев, называют подачей на зуб Sz.
Поверхности, образуемые режущей кромкой лезвия в процессе различных видов обработки резанием, при ведены на рис. 3. Поверхность, образуемая режущей
Рис. 3. Поверхности, образуемые режущей кромкой лезвия, в про цессе резания:
а, б — обтачивание; в, г — сверление; д, е — фрезерование периферийное; R — поверхность резания; R r — поверхность главного движения
кромкой в результирующем движении резания, назы вается поверхностью резания R , а поверхность, образуе мая режущей кромкой в главном движении резания,
поверхностью главного движения Rr.
Элементы срезаемого слоя материала и стружки. Слой материала, срезанный за один цикл главного движения резания, характеризуется сечением слоя, его толщиной а, шириной Ъ и площадью f = ab (рис. 4). Отношения тол щины стружки к толщине срезаемого слоя называют
коэффициентом утолщения стружки Ка>ширины стружки к ширине срезаемого слоя — коэффициентом уширения стружки Къ и длины срезаемого слоя к длине стружки —
коэффициентом укорочения стружки Ki.
Углы и элементы лезвия. Для определения числовых значений угловых параметров элементов лезвия исполь зуют прямоугольную систему координат, в которой три взаимно перпендикулярные координатные плоскости об разуют три взаимно перпендикулярные координатные оси, пересекающиеся в начале координат, которые совме щают с рассматриваемой точкой режущей кромки, чаще
ь г
Рис. 4. Сечение слоя, срезаемого в процессе резания:
а —* обтачивание; |
б — отрезание; |
а •*» сверление; г — цековаине; д -— фре |
зерование цилиндрической фрезой; |
е — фрезерование торцовой фрезой; / —• |
|
обрабатываемая |
поверхность; 2 — обработанная поверхность |
с вершиной лезвия. Координатные оси ориентируют либо относительно конструкторских установочных базовых эле ментов режущего инструмента (инструментальная си стема координат ИСК), либо относительно вектора ско рости главного движения резания (статическая система координат ССК), либо относительно вектора скорости результирующего движения резания (кинематическая си стема координат КСК).
При изготовлении и контроле инструмента линейные и угловые параметры целесообразно применять в инстру ментальной системе координат и в обозначениях пара метров дополнительно использовать индекс «и», например,
«и. 7и. Ри и т. д.
После установки режущего инструмента на станок целесообразно, пользоваться статической системой коор динат, которая позволяет производить приближенный расчет углов лезвия в процессе резания. В этом случае
вобозначениях параметров используют индекс «с», на пример, а с, ус, р0 и т. д.
При детальном анализе параметров элементов лезвия
впроцессе резания, особенно при работе с большими по дачами, целесообразно пользоваться кинематической си стемой координат, а параметры лезвия отмечать индек
сом «к», например, а к, рк и т. д.
Выбор системы координат зависит от поставленной цели.
В учебной, технической, справочной и методической литературе по технологии изготовления и проектирова нию режущего инструмента, изданной в последнее время, углы лезвия режущего инструмента предусматривают в статической системе координат (ССК), но для упроще ния записи и простановки на чертежах инструментов обозначают без дополнительных индексов, указывающих принятую систему координат.
На рис. 5 показаны координатные плоскости, углы лезвия и векторы скорости главного движения резания и движения подачи.
Координатные плоскости, применяемые для измерения или назначения числовых значений угловых параметров лезвия, проводятся через рассматриваемую точку режу щей кромки; так плоскость, перпендикулярная вектору скорости главного или результирующего движения в этой точке, называется основной плоскостью Р0 и обозна чается в различных системах координат соответственно Pvи, Pvс. PVK- Координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпенди кулярная основной плоскости, называется плоскостью резания Рп и обозначается Рпа, Рпс, Рпк. Координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основ ной плоскости и плоскости резания, называется главной секущей плоскостью Рх и обозначается в разных системах координат Рха, Рхс, Рхн. Плоскость, перпендикулярная
I* |
г |
Рис. 5. Координатные плоскости, направле ние скорости главного движения* резания и подачи, углы и эле менты лезвия инстру мента при точении в статической (а) и ки нематической (б) систе мах координат
режущей кромке в рассматриваемой точке, называется
нормальной секущей плоскостью Рн. Плоскость, проходя щая через направление схода стружки и скорости реза ния, называется секущей плоскостью схода стружки.
Для обозначений углов лезвия используют соответ ствующие индексы, как это было указано выше. Передний угол в главной секущей, плоскости называют главным передним углом у, в нормальной секущей плоскости —
нормальным передним углом ун, в инструментальной, статической и кинематической системах координат — соответственно — инструментальным главным передним углом уи, статическим главным передним углом ус, ки нематическим главным передним углом ук, рабочим кине матическим передним углом ур (в секущей плоскости схода стружки). Такие же индексы используют для заднего
угла (а, |
а н, а и, а с, а к, а р), |
угла заострения (р, |
рй, ри, |
|
Рс, Рк)*угла наклона кромки (К, Х1и А,с, Хк) и |
угла в плане |
|||
(Ф, Фи» |
Фс» Фк, Фр)- Угол |
резания и угол |
при |
вершине |
вплане стандартом не предусмотрены.
ВГОСТах не регламентированы и не упоминаются применяющиеся в настоящее время углы лезвийного режущего инструмента, образуемые на вспомогательной
режущей |
кромке |
и в сечении вспомогательного лез |
||
вия |
плоскостью, |
перпендикулярной |
к нему: а х, Pi, |
|
Yi, |
Ф1- |
кривизны режущей кромки |
в сечении ее нор |
|
|
Радиус |
мальной секущей плоскостью называют радиусом скруг- ления режущей кромки р, радиус кривизны вершины лез вия — радиусом вершины гв.
Сила резания. Равнодействующую сил, действующих на режущий инструмент при обработке резанием, назы вают силой резания Р . Составляющую силы резания, совпадающую по направлению со скоростью главного движения резания в вершине лезвия, называют главной составляющей силы резания Pz. Составляющую силы ре зания, параллельную оси главного вращательного дви жения резания, называют осевой составляющей силы ре зания Рх. Составляющую силы резания, направленную по радиусу главного вращательного движения резания в вершине лезвия, называют радиальной составляющей силы резания Ру.
ГОСТ 25751—83 устанавливает новые термины и опре деления надежности режущих инструментов, некоторые из которых приведены ниже.
Работоспособное состояние режущего инструмента —
состояние, при котором он способен выполнять обработку резанием при установленных режимах-резания, обраба тываемом материале, требуемых допусках, параметрах шероховатости, заданной производительности и других условиях.
Отказ режущего инструмента, внезапный отказ ре жущего инструмента, постепенный отказ режущего ин струмента характеризуются нарушением' работоспособ ного состояния инструмента хотя бы по одному из пара метров инструмента, требований или характеристик об работки, например, увеличением силы резания, темпе ратуры резания, уровня вибраций и др. Внезапный отказ инструмента, как правило, наступает вследствие его раз рушения. Постепенный отказ инструмента происходит после достижения постепенно изменяющегося значения хотя бы одного из его установленных параметров, требо ваний и характеристик критерия отказа. Стойкостной отказ режущего инструмента — постепенный отказ ин струмента, наступающий после достижения им критерия затупления. Точностной отказ режущего инструмента — постепенный отказ инструмента, наступающий, после до стижения предельно допустимого размера, формы, распо ложения обработанной поверхности или предела поля допуска.
Критерий отказа режущего инструмента опреде ляется в зависимости от требований к обработке при вы полнении конкретной технологической операцйи. Напри мер, на операциях предварительной обработки с невысо кими требованиями к шероховатости поверхности и точ ности размеров критериями отказа могут быть приняты предельно допустимые значения износа инструмента по задней поверхности лезвия. На. операциях окончательной обработки, где основными требованиями к обработке яв ляются допуски размеров, формы и расположения обра ботанных поверхностей, критерием отказа может быть принято их предельно допустимое значение. Критерий затупления режущего инструмента — частный случай кри терия отказа, характеризующийся значением износа ин струмента, преимущественно по задней поверхности лезвия. '
Наработка режущего инструмента, наработка между отказами режущего инструмента, наработка до отказа режущего инструмента выражаются объемом работы ин
струмента, интервалом времени, массой или объемом снятого материала, длиной пути резания, площадью обработанной поверхности или числом обработанных за>- готовок. В зависимости от величин, выражающих нара ботку инструмента, различают следующие наработки: временную, массовую, объемную, путевую, поверхностную и штучную. Временная наработка между отказами ин струмента может выражаться временем резания, машин ным временем, продолжительностью цикла работы авто матического оборудования (автоматической линии) и т. д. Частным случаем временной наработки новым или вос становленным инструментом от начала резания до отказа и между отказами является период стойкости режущего инструмента, когда наработка выражена временем ре зания. Существует связь между периодом стойкости и наработкой между отказами, например, временная на работка между отказами, выраженная машинным вре менем Гм, и период стойкости Т связаны зависимостью
q 1 |
' р |
^ Р * х |
|
г р |
* |
|
1 М — |
1 |
/ |
— |
1 |
7 |
У |
|
|
*Р |
|
|
*Р |
|
где /р. х и tp. х — соответственно |
длина |
и время рабочего |
хода инструмента; /р и /р — соответственно длина и время резания.
Путевая наработка между отказами I и период стой кости Т связаны зависимостью I = Tvy где v — скорость резания, м/мин.
Надежность режущего инструмента — совокупность свойств, обусловливающих его качество, может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонто пригодность как в отдельности, так и в определенном сочетании этих свойств.
Ресурс режущего инструмента — мера, равная или пропорциональная суммарному количеству годной про дукции, обработанной режущим инструментом за срок его эксплуатации.
§ 2. О ПРИМЕНЕНИИ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ
ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (СИ) ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРЕДМЕТА «ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ И РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ»
ГОСТ 8.417—81 * «Единицы физических величин» устанавливает единицы физических величин, применяе мые в СССР, их наименования, обозначения и правила
|
|
Единица |
|
Обозначение реко |
|||
Величина |
|
Обозна |
|||||
Наименование |
мендуемых |
кратных |
|||||
|
|
чение |
и дольных |
единиц |
|||
Длина |
|
Метр |
м |
км; см; мм; мкм; нм |
|||
Масса |
|
Килограмм |
кг |
Мг; |
г; |
мг; |
мкг |
Время |
|
Секунда |
с |
кс; |
мс; |
мкс; нс |
|
Плоский угол |
Радиан |
рад |
мрад; мкрад |
||||
Площадь |
|
Квадратный |
м2 |
км2; дм2; см2; мм2 |
|||
|
|
метр |
|
|
|
|
|
Объем, |
вмести |
Кубический |
м3 |
дм3; см3; мм3 |
|||
мость |
|
метр |
|
|
|
|
|
Скорость |
(линей |
Метр в се |
м/с |
|
|
— |
|
ная) |
|
кунду |
|
|
|
|
|
Ускорение |
Метр в се |
м/с2 |
|
|
— |
|
|
|
|
кунду в квад |
|
|
|
|
|
|
|
рате |
|
|
|
|
|
Угловая |
ско |
Радиан в се |
рад/с |
|
|
— |
|
рость |
|
кунду |
|
|
|
|
|
Частота |
враще |
Секунда в ми |
с~х |
|
|
— |
|
ния |
|
нус первой |
|
|
|
|
|
|
|
степени |
мин"1 |
|
|
|
|
|
|
Минута в ми |
|
|
|
|
|
|
|
нус первой |
|
|
|
|
|
|
|
степени |
|
|
|
|
|
Плотность |
Килограмм на |
кг/м3 |
мг/м3; кг/дм3; г/см3 |
||||
|
|
кубический |
|
|
|
|
|
|
|
метр |
|
|
|
|
|
Вес |
|
Ньютон |
н |
МН; |
кН; мН; мкН |