3. Порядок проектирования рабочей части режущих инструментов и ее конструктивные особенности (форма клина).
Рабочая часть отделяет срезаемый слой от заготовки и отводит стружку из зоны резания.
Проектирование рабочей части производится в следующем порядке:
1. выбор материала режущей части и способа её получения;
2. выбор схемы резания и разработка структурной схемы РИ;
3. выбор геометрических параметров:
- формы рабочих поверхностей;
- структуры режущего контура (главных, вспомогательных, переходных, зачистных режущих кромок) и углов заточки.
4. выбор способов формирования и отвода стружки из зоны резания;
5. расчёт зубьев и тела РИ на прочность и жёсткость;
6. оптимизация шага, размеров и формы зубьев, а также стружечных канавок РИ;
7. определение размеров формы и полей допусков рабочей части;
8. выбор способов отвода теплоты из зоны резания;
9. окончательная оптимизация конструкции рабочей части по минимуму приведенных затрат.
Конструктивные особенности рабочей части.
Кинематика резания
На разных станках при различных видах обработки реализуются разные кинематические схемы образования обрабатываемой поверхности (кинематические схемы резания), которые осуществляются путём сложения простейших движений – поступательного и вращательного.
В случае свободного резания с одним прямолинейным движением (при протягивании) углы резца α и γ остаются неизменными и равными их значению в статическом положении. Но если при обработке кроме главного движения, определяемого вектором скорости резания V присутствует ещё и другое движение, например движение подачи, то значение этих углов изменяется на величину μ (рабочие углы
;
).
Угол μ
можно определить через выражение
,
полученные таким образом рабочие углы
называются кинематическими
углами. Чаще
всего их отличие от статических не
велико, однако бывают случаи, когда угол
μ
имеет большое значение, например при
работе затыловочного резца.
4. Порядок проектирования присоединительной части режущих инструментов и ее конструктивные особенности.
Присоединительная часть служит для соединения РИ со станком, она имеет базовые поверхности, которыми РИ ориентируется относительно станка, и элементы передачи усилий резания с РИ на станок.
Проектирование присоединительной части, производится в следующей последовательности:
1. выбор способа присоединения РИ к станку (подвижность или неподвижность, быстрота смены, точность, жесткость);
2. выбор формы базовых поверхностей;
3. выбор материала присоединительной части;
4. выбор способа соединения с рабочей частью;
5. расчёт присоединительной части на передачу усилия резания, прочность, жёсткость, точность базирования.
Конструктивные особенности присоединительной части
Присоединительная часть РИ (хвостового, насадного), должна передавать мощность передаваемого от шпинделя станка, на рабочую часть РИ. Конструкция соединения РИ со станком или с приспособлением, можно подразделить на три основные группы:
Жёсткие соединения, передающие силы и крутящие моменты (шпонки или какие-либо выступы), к этой группе относятся соединение хвостового или насадного РИ квадратами, цилиндрическими отв. со шпонками, фланцами со шпонками, различными быстросменными замками.
При перегрузке таких соединений наиболее слабая часть конструкции должна разрушаться, таким образом, защищаются более дорогие и трудно восстанавливаемые узлы оборудования и оснастки. В конструкции РИ эти соединения занимают основное место и широко распространены.
Фрикционные соединения, в которых передача сил или крутящего момента обеспечивается силами трения в стыке между присоединительной части РИ и элементами станка. К этой группе можно отнести хвостовики РИ снабжённые конусами, коническими отв., креплениями РИ зажимными винтами.
Конические хвостовики имеют в основном конус Морзе, их делают с лапками и без лапки. Лапка предназначена для выбивания РИ и сопрягаемого с ним узла, а крутящий момент должен передаваться только силами трения. Используют также хвостовики с метрическим конусом (конусность 7 : 24).
Отличительной особенностью таких соединений является возможность проворачивания или смещения при перегрузках, однако в большинстве случаев эти смещения так же ведут к поломкам, поэтому данное соединение должно быть рассчитано на передачу всех максимально возможных сил и моментов. Фрикционные соединения нашли широкое применение, особенно у осевого РИ.
Комбинированные соединения – совмещают два предыдущих вида соединения, передают силы и крутящие моменты, как жесткими деталями, так и силами трения. Этот вид соединения чаще используется на фрезерных станках. При проектировании хвостовых РИ в их присоединительной части должны быть предусмотрены технологические базы для обработки и контроля, которые выполняются в виде центровых отверстий с углом конусности 60о (ГОСТ 14034-74). От качества центровых отверстий зависит точность обработки и контроля РИ, поэтому для предохранения рабочей поверхности центрового отверстия от повреждений на торцах РИ делают выточки или добавочное коническое углубление с углом 120о (защитный центр). У РИ малых диаметров (≤ 6мм) вместо внутреннего центрового отверстия делают обратный центр (центровой конус).
Материалы для корпусов присоединительной части должны обладать достаточной прочностью и теплопроводностью, сохранять точность размеров и формы после термообработки, хорошо обрабатываться и обеспечивать надёжное соединение с рабочей частью после сварки, наварки, напайки, а так же быть дешёвыми и не содержать дефицитных элементов. Этим требованиям в полной мере отвечают конструкционные (40,45,50) и легированные (40Х, 45Х, 40ХН) стали. Для тяжелых условий работы, особенно когда требуется высокая твердость и износостойкость корпус РИ делают из инструментальных, углеродистых сталей (У7А, У8А, 9ХС) и даже из быстрорежущих сталей.