книги из ГПНТБ / Лакур К.В. Виброустойчивые резцы
.pdf
К. В. Л А К У Р
ВИБРОУСТОЙЧИВЫЕ Р Е З Ц Ы
Под редакцией В. А. Блюмберга
Л Е Н И З Д А Т
1 9 6 6
Г СС. П'
НАУЧНО
Б1
Автор брошюры делится опытом создания виброустойчивых расточных резцов, получивших распростра нение на ленинградских заводах. Дается описание кон струкций резцов и технологии их изготовления.
Широкий интерес представят для токарей и техно логов советы автора по практическому применению резцов при различных режимах обработки деталей, в том числе резцов, обеспечивающих дробление стружки.
Брошюра предназначена для токарей, мастеров и технологов.
ВВ Е Д Е Н И Е
Втечение почти двух десятков лет я работаю токар ными расточными резцами, режущая кромка которых расположена на уровне нейтральной оси стержня.
Условное название этих |
резцов — НРК (нейтрально |
расположенная режущая |
кромка). |
По сравнению с обычными, широко распространен ными резцами эти резцы отличаются более высокими жесткостью и виброустойчивостью. Благодаря этому при их использовании удается добиться большей произ водительности труда и более высокой точности и чисто ты обработанной поверхности.
Все это было достаточно убедительно подтверждено результатами сравнительных испытаний, проведенных Научно-исследовательским институтом технологии ма шиностроения (НИИТМАШ) при моем участии. На основании результатов испытаний Государственный комитет стандартов, мер и измерительных приборов
СССР включил резцы НРК в ГОСТ 6743-61 («Резцы токарные с пластинками из твердого сплава. Типы и основные размеры»),
Вновый ГОСТ, однако, наряду с предложенными мною резцами включены также резцы старых типов, и производственникам остается неясным, какие резцы следует применять и каковы преимущества тех и других.
Всвязи с этим мне кажется полезным ознакомить токарей и инженерно-технических работников с резуль татами упомянутых сравнительных испытаний, а также
3
с некоторыми теоретическими и практическими выво дами, сделанными на основании длительного практиче ского опыта применения резцов НРК на предприятиях Ленинграда.
Должен оговориться, что резцы такого типа изгото влялись из быстрорежущей стали еще пятьдесят лет назад. Они применяются некоторыми опытными тока рями и в настоящее время независимо от инициативы по их распространению с моей стороны, поэтому я не могу претендовать на то, что резцы НРК — мое изобре тение. Однако до 1953 г., когда была опубликована моя брошюра, где впервые описывались причины вибро устойчивости таких резцов и опыт применения их с твердосплавными пластинками при скоростных режи мах резания, этот вопрос не освещался в технической литературе,
Быстрорежущие резцы с режущей кромкой, распо ложенной на уровне нейтральной оси стержня, изго товлялись в довоенной Германии. Подобного же типа резцами (твердосплавными) снабжались поставлявшие ся в СССР координатно-расточные станки SIP. Однако расположение режущей кромки на нейтральной оси стержня резца в этих случаях было принято не с целью повышения их виброустойчивости, а в связи с особен ностями конструкции патрона для крепления резцов и особенностями их заточки.
Длительное время, и особенно с применением ско ростных режимов резания, операция растачивания про водилась при относительно низких режимах резания. Повышению режимов резания препятствовало возникно вение вибрации резца.
В 1945 г. я впервые применил так называемую боко вую призму (см. рис. 23), которая облегчала установку расточного резца с круглым сечением стержня по вы
4
соте центров станка. При применении этой призмы режущая кромка резца всегда располагается на уровне оси его стержня, иначе он не установится по центру растачиваемого отверстия.
И, таким образом, именно с этого момента я начал применять расточные резцы с режущей кромкой, расположенной на уровне нейтральной оси стержня резца. А вот в их повышенной виброустойчивости убедился несколько позднее.
Однажды я растачивал отверстия, предварительно просверленные сверлом диаметром 25 мм, в детали из стали 4(ВГ о* = 90—92 кГ/мм2. Расточку вел резцом НРК с режущей кромкой, расположенной по оси круг лого стержня диаметром 18 мм; вылет резца составлял 80 мм. При растачивании появились небольшие вибра ции. Когда отверстие было расточено до диаметра 50 мм, я решил поставить более жесткий расточной резец, реко мендованный ГОСТом, с диаметром стержня, равным 30 мм. Казалось, что при этом вибрации должны пре кратиться. В действительности же они не только не прекратились, но и возросли настолько, что оказалось даже невозможным вести работу с теми режимами, при которых работал резец НРК со стержнем диамет ром 18 мм.
Тогда я произвел простой эксперимент — изогнул резец по ГОСТ так, что его режущая кромка оказалась на уровне нейтральной оси стержня, вибрации при этом полностью прекратились.
Этот опыт показался достаточно убедительным, и с тех пор меня начала занимать мысль о теоретическом обосновании повышенной виброустойчивости расточных резцов НРК.
Теория вибраций при резании металлов в довоенные годы сводилась к разрозненным и нередко противореча
5
щим друг другу и не подтвержденным практикой реко мендациям.
Между тем опытные токари знали «секреты» борьбы с вибрациями. Применялись резцы с большими глав ными углами в плане и с большими значениями перед них углов; велась обработка обратным ходом с при менением резцов типа отогнутых строгальных резцов; применялись пружинные резцы типа резьбовых с регу лировкой жесткости прокладкой по прорези; резцы типа, «гусиная шейка» и, наконец, отрезные резцы «петушок» для отрезки при обратном вращении шпинделя.
Чтобы избежать вибраций и главным образом под хватывания (а это часто случалось на изношенных стан ках, которыми преимущественно были оснащены за воды), задний угол отрезного резца затачивался близ ким к 0°. Сейчас уже невозможно установить автора этого вполне обоснованного решения. Да и вряд ли он вообще был, скорее всего это плод коллективной рабо чей смекалки.
С появлением в послевоенные годы высокопроизво дительных станков и твердосплавных инструментов стали широко внедряться скоростные режимы резания. Они осуществлялись преимущественно резцами с отри цательными передними углами. Так рекомендовалось в технической литературе. Это, однако, снижало вибро устойчивость резцов.
Можно было бы привести и ряд примеров, отражаю щих роль производственников в решении ряда научнопрактических вопросов обработки металлов резанием. Я убежден, что и многие новаторы производства, в част
ности мои товарищи |
по |
профессии — токари, внесут |
ценные предложения |
по |
совершенствованию процесса |
обработки деталей на |
металлорежущих станках. |
|
УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ СРАВНИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ РАСТОЧНЫХ РЕЗЦОВ
Прежде чем приступить к проведению сравнитель ных испытаний расточных резцов, необходимо было ознакомиться с исследованиями, проведенными в об ласти вибраций резца при растачивании на токарном станке.
Среди этих исследований заслуживают внимания работы канд. техн. наук Н. Н. Панова [1], в основу которых было положено установление допустимых по
вибрациям скоростей резания. Н. Н. Панов |
приходит |
к заключению, что нормальные расточные |
резцы (по |
ГОСТ 1944 г.), выпускаемые инструментальной про мышленностью, обладают низкой виброустойчивостью, препятствующей использованию инструмента на ско ростях резания, допускаемых стойкостными характери стиками современных твердых сплавов.
Интересная экспериментальная работа была прове дена В. А. Кривоуховым и А. Л. Вороновым [5]. Они исследовали работу резцов с разным по высоте распо ложением режущей кромки. К сожалению, результаты, полученные в этой работе, отличаются от результатов, полученных нами. Подробнее об этом будет сказано
7
ниже. Большой интерес представляют работы И. И. Иль ницкого [3], которые автор проводил при наружном точении. Его выводы во многом совпадают с результа тами наших исследований.
Следует отметить, что эксперименты А. Л. Воронова и И. И. Ильницкого выполнялись с некоторыми отступ лениями от условий, принятых в производстве, и по этому результаты их не всегда можно распространить на обычные работы, встречающиеся в практике. Я учи тывал это обстоятельство и главное внимание обращал на то, чтобы условия опытов как можно больше соот ветствовали реальным производственным условиям. Единственным отступлением от нормы была более тугая затяжка клиньев поворотного и поперечного суппортов. Это делалось с целью устранения само произвольного проворачивания винтов суппортов при интенсивных вибрациях резца совместно с резцедержа телем.
Испытания проводились на базе ремонтно-механиче ского цеха объединения «Красногвардеец» на станках, удовлетворяющих по своему техническому состоянию производственным условиям других предприятий.
Большинство опытов было проведено на токарных станках модели 1А62, а частично на станке модели 1Д63А. Контрольные опыты проводились на станке фирмы Volmann, технические характеристики которого сходны с характеристиками станка 1А62, и на станке фирмы Niles, близкого к станку 1Д63А. Шпиндели обоих станков зарубежных фирм смонтированы на подшипни ках скольжения.
В качестве обрабатываемого материала была при нята сталь марки 45 (аь= 67,2 кГ/мм2). Велись испыта ния также и при растачивании чугуна марки СЧ15-32 (НВ 180). Заготовки предварительно обрабатывались
8
по торцам, наружному диаметру, сверлились и растачи вались до диаметра 50 мм.
Стержни всех резцов были изготовлены из стали 40Х одной плавки. После ковки резцы подвергались, нормализации и механической обработке с целью при дания им по возможности одинаковой жесткости.
При проведении опытов соблюдались следующие условия:
а) после растачивания по одному режиму специаль ным виброустойчивым резцом снимался вибрационный след от предыдущего прохода;
б) тщательно соблюдались постоянство геометрии заточки резцов, одинаковые условия их установки по вылету и высоте центров станка (применялся комплект мерных шлифованных прокладок).
Испытания проводились методом пробных проходов. После установившегося вибрационного режима резец быстро отводился от поверхности резания и производи лись замеры высоты вибрационной волны. Для этого заготовка 4 устанавливалась в патрон делительной го ловки 5 и при медленном проворачивании ее шпинделя иглой 2, установленной в измерительной головке 3 и контактирующейся с поверхностью резания 1, опреде лялась высота вибрационной волны (рис. 1). Во избе жание ошибок промеры проводились в нескольких местах по окружности заготовки. Измерения осущест влялись измерительной пружинной головкой типа 1ИГП производства Ленинградского инструментального за вода с ценой деления шкалы 1 мкм. Нормальный нако нечник прибора был заменен иглой с радиусом острия
0,05 мм.
Первоначально мы пытались произвести сравнитель ные испытания без применения измерительного прибора и интенсивность вибраций определяли по силе звука.
9