Задание

В соответствия с вариантом определить содержание задания, ознакомиться с теоретической частью, подготовить таблицы соответствующих экспериментальных данных для каждого эксперимента, при помощи прикладной программы провести экспериментальные исследования, записать результаты в таблицы, построить графики экспериментальных зависимостей и сделать их анализ. Исходные данные в соответствии с вариантом приведены в табл.2.8.

Содержание протокола

В протоколе привести исходные данные и задание в соответствии с вариантом, необходимую информацию из теоретической части, экспериментальные таблицы, копию интерфейса для любого эксперимента, графики экспериментальных зависимостей. Выводы.

Таблица 2.8. Исходные данные

Первая цифра	Материал		Dсв, мм	Lсв, мм	Вторая цифра	Dз, мм	S, мм/об	V, м/мин
	заготовка	инструмент
0	Сталь 45Х	Р6М5	15	20	0	2	0,15	20
1	Сталь 45	Р9К5	30	30	1	22	0,25	30
2	Чугун ВЧ80	ВК8	15	40	2	10	0,35	40
3	Чугун СЧ30	ВК8	25	50	3	18	0,10	50
4	Сталь 30ХМА	Р6М5	10	60	4	6	0,20	25
5	Сталь 30ХГСА	З9К5	35	70	5	28	0,30	35
6	Чугун КЧ35-10	ВК10	20	80	6	14	0,40	45
7	Чугун КЧ70-2	ВК10	30	90	7	24	0,50	55
8	Сталь 12Х18Н9Т	Р9К10	15	100	8	12	0,45	60
9	Алюминий АМг-6	Р6М5	10	110	9	4	0,55	65

3. Силовые характеристики при цилиндрическом фрезеровании

Фрезерование цилиндрическими фрезами является одним из распространенных видов обработки резанием деталей машин. Такой вид обработки применяют для формообразования плоских, цилиндрических, контурных поверхностей и т.п. Особую актуальность приобретают процессы формообразования контурных поверхностей на станках с ЧПУ концевыми фрезами (рис.3.1, а). Для цилиндрических и концевых фрез определяют основные геометрические параметры, среди которых диаметр D_ф фрезы и угол  наклона винтовой канавки (смотри рис.3.1). На режим резания влияют количество z зубьев и ширина B фрезерования. Зуб фрезы в нормальном сечении образует режущий клин, который характеризуется, по обыкновению, передним и задним углами (на рис.3.1 не показаны).

а) б)

Рис.3.1. Концевая (а) и цилиндрическая (б) фрезы

Исходя из того, что все силовые характеристики процесса фрезерования зависят, кроме режима резания, материала заготовки и других условий фрезерования, от срезаемого зубом фрезы слоя припуска, для определения соответствующей математической модели, прежде всего, необходимо рассмотреть кинематическую схему фрезерования.

Известно, что фрезерование цилиндрическими фрезами осуществляется за счет сочетания двух движений: вращательного вокруг оси фрезы – главное движение резания и поступательного в плоскости перпендикулярной оси фрезы – движение подачи. Благодаря этому любая точка лезвия зуба фрезы движется по траектории, которая является трохоидой (удлиненной циклоидой) в обращенной схеме, т.е. когда заготовка считается неподвижной. Такие траектории представлены в графическом окне интерфейса программы на рис.3.2. Программа «Циклоида» находится на компакт-диске в конце книги. Обращаем внимание, что величина подачи на оборот специально выбрана слишком большой, для наглядности изображения. На рис.3.2 можно увидеть траектории движения шести зубьев фрезы (линии 1-6), которая имеет 12 зубьев. Расстояние между траекториями по горизонтали, т.е. в направлении подачи, является постоянной величиной в любом месте и равняется подаче S_z на зуб фрезы.

Рис.3.2. Интерфейс моделирования кинематики фрезерования

При реальном режиме фрезерования траектория точки зуба мало отличается от окружности, поэтому для упрощенного изображения кинематической схемы фрезерования можно воспользоваться схемой рис.3.3.

На схеме два положения исходной инструментальной поверхности фрезы отличаются на величину подачи на зуб (сравните с траекториями, которые изображены на рис.3.2). Размер срезаемого слоя припуска является глубиной H резания. В зависимости от направления векторов подачи S и скорости V резания различают встречное фрезерование (когда векторы направлены навстречу) и попутное фрезерование (когда направления векторов совпадают).

Рис.3.3. Схема расчета элементов резания

Зуб фрезы движется по поверхности резания, которая в сечении, перпендикулярном оси фрезы, представляется дугой (начало в точке D, конец в точке E), определяемой центральным углом _max контакта:

(3.1)

Текущее положение зуба фрезы можно определить текущим углом  контакта, а текущая толщина срезаемого слоя может быть найдена из геометрических соотношений треугольника АСВ. Если, с некоторым приближением, считать ∆АСВ прямоугольным, а  АВС  , то толщина a срезаемого слоя равняется катету АС:

(3.2)

Поскольку на рис.3.3. изображено сечение фрезы независимо от ее продольной координаты, то форма поверхности резания и срезаемого одним зубом слоя припуска не зависит от угла наклона винтовой канавки, а соотношение (3.2) сохраняется для любой точки лезвия.

При любом методе фрезерования цилиндрическими или концевыми фрезами процесс резания характеризуется некоторыми существенными отличиями, среди которых можно выделить следующие:

• каждый зуб фрезы за один оборот часть времени выполняет резание, часть - холостой ход, который обусловливает циклическую прерывистость резания;

• происходит непрерывное изменение толщины срезаемого одним зубом слоя припуска при его перемещении по поверхности резания;

• при угле наклона режущего лезвия зуба фрезы, отличного от нуля, толщина срезаемого слоя припуска по длине лезвия является переменной;

• рабочая длина лезвия, т.е. его часть, которая срезает припуск, является также переменной величиной.

На рис.3.4. представлена схема определения составляющих силы резания при встречном и попутном фрезеровании. Сила резания (ее вектор на схеме не показан) раскладывается на составляющую P_xz, которая действует в плоскости, перпендикулярной оси фрезы, и составляющую P_y, действующую в направлении оси фрезы.

а) б)

Рис.3.4. Схема разложения силы резания на составляющие:

а) - встречное фрезерование, б) - попутное фрезерование

Составляющая P_xz силы резания может быть разложена двумя способами: по отношению к фрезе, которая вращается и по отношению к неподвижной системе координат XYZ. В первом случае:

,

27