книги из ГПНТБ / Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента

ния угла при вершине в плане, а с другой стороны, растет наг­ рузка за счет увеличения толщины среза.

Известно, что увеличение толщины среза определяется в соот­ ветствии с формулой:

a = s • sin cp

Надо считать целесообразным проведение опытов при неизменной подаче и увеличении главного угла в плане, при постоянном вспо­ могательном угле в плане. Тогда возможно выявление в чистом виде влияния главного угла в плане.

Как видно из рис. 1.48— 1.50, с увеличением главного угла в плане предельная толщина среза уменьшается, а с увеличением радиуса сопряжения режущих кромок предельные подачи и со­ ответственно предельные толщины среза возрастают.

Указанные закономерности можно объяснить следующим об­ разом: с увеличением главного угла в плане,- при неизменном вспо­ могательном угле в плане, уменьшается угол при вершине в пла­ не е, а вследствие этого возрастают напряжения в режущей час­ ти инструмента. Поэтому увеличение главного угла в плане вы­ зывает понижение предельных толщин среза (рис. 1.48). Увели­ чение радиуса сопряжения режущих кромок вызывает уменьше­ ние фактического главного угла в плане и увеличение фактичес­ кого угла при вершине в плане, а это является причиной по­ нижения напряжений в режущей части инструмента. Поэтому возрастают предельные подачи и толщины среза (рис. 1.49 и 1.50).

При несвободном точении, как и^при свободном, скалываемый объем превосходит объем контактной зоны. На рис. 1.51— 1.53приведены фотографии поверхностей скалывания режущей части резцов TI5K6 при обработке жаропрочного сплава ХН77ТЮР (ЭИ437Б) с вышеуказанными условиями резания (среда — воздух,

о=0,066 м/сек. 6=2.10~3м).

Как видно из рис. 1.51— 1.53, скалываемые объемы имеют дос­ таточно большие размеры, и откалываемая часть пластины по всей толщине отделяется от тела резца. Многочисленные опыты подт­ верждают это.

6L

На рис. 1.54— 1.56 даны типовые очертания скалываемых объемов при несвободном точении проходными прямыми, отогнутыми и упорными резцами.

Как видно из рис. 1.54— 1.56 типовые формы поверхностей ска­ лывания режущей части проходных резцов всех трех типов при­ мерно одинаковы. Важно отметить, что как показали многочис­ ленные опыты, скалывание твердосплавных пластин происходит по всей их толщине до слоя припоя.

Рис 1.54. Типовая форма поверхностей скалывания режущей части проход­ ного прямого резца.

В таблице 1.5 приведены некоторые результаты измерения па­ раметров X, у , у г, 'F, ЧГ1 и сопоставления их с шириной среза Ь, шириной контакта с и с толщиной пластины d.

63-

Т а б л и ц а 1.Е

Параметры скалывания режущей части инструмента при несвободном точении

;',0 - 1 0 _3 м

ао р = 0 ,8 .1 0 ~ 3м

с= 1,45 • 10~3м

.Многочисленные измерения размеров зоны скалывания, час­ тично приведенные в таблице 1.5, показывают, что при скалывании, как и в случае свободного резания, происходит отделение макро­ объема режущей части инструмента. Размеры .ѵ соизмеримы с ши­ риной среза b и во всех случаях хх>Ь, размеры у соизмеримы с шириной контакта с, и у ^ с . Размеры //-, в подавляющем большин­ стве случаев равны толщине пластины сі. Углы lF и Чгг соизмери­ мы с углом 45°.

Таким образом, при несвободном резании, как и в случае сво­ бодного резания, скалываемый объем превосходит объем контак­ тной зоны.

§ 1. 7. СКАЛЫ ВАНИЕ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ НАРЕЗАНИИ РЕЗЬБЫ

Процесс резания резьбовыми резцами является процессом не­ свободного резания, и закономерности скалывания, установлен­ ные при несвободном точении, остаются в силе и в данном слу­ чае. Однако, в связи с особым интересом к указанному процессу отдельно были проведены опыты по скалыванию режущей части резьбовых резцов. В настоящее время, в связи с необходимостью нарезания резьбы на концах высокопрочных труб, остро стал воп­ рос о хрупкой прочности режущей части резьбовых резцов. Поэ­ тому были проведены специальные опыты, некоторые результаты которых излагаются ниже.

Опыты были проведены при нарезании наружной треугольной метрической резьбы стержневыми резцами, оснащенными пласти­ нами твердых сплавов Т15К6 и ТЗОК4. Как и обычно, угол про­ филя резца был 59°30', [т. е. на 30'меньше угла профиля резьбы. Передний угол резца был у=0°, задний угол на левой режущей кромке а=15°, а на правой — а=12°.

В качестве обрабатываемого материала использовалась сталь 45, закаленная до твердости H R C=50. Нарезание резьбы с шагом 3,0 • 10_3м производилось со скоростью ц=0,145 м/сек (8,7 м/мин). Поперечные подачи изменялись в пределах (0,1ч-0,7) • 10_3м.

Показателем хрупкой прочности может служить порядковый номер прохода при данной поперечной подаче, т. е. фактически глубина врезания резца.

Опыты показали, что поверхности скалывания режущей части

66

резьбовых резцов имеют форму поверхностей скалывания режу­ щей части проходных резцов (см. рис. 1.54) и характеризуются теми же параметрами х, у, ух, ¥ , ЧѴ Скалываемый объем режущей части резьбовых резцов также превышает объе\( контактной зоны.

Рис. 1.57. Зависимость поперечной подачи от числа проходов при нарезании резьбы (предельная кривая).

На рис. 1.57 дана зависимость поперечной подачи от числа проходов і, которая по существу является предельной кривой, ограничивающей области хрупкого разрушения и хрупкой проч­ ности. Область ниже кривой является областью хрупкой прочнос­ ти, а выше кривой — областью скалывания, которое может про­ изойти при любом сочетании поперечной подачи и числа проходов.

§ 1.8. СКАЛЫ ВАНИЕ РЕЖ УЩ ЕЙ ЧАСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ СТРОГАНИИ

Рассмотренные выше случаи скалывания режущей части инст­ румента при свободном и несвободном точении, а также нарезании резьбы резцами относятся к непрерывному резанию. С точки зре­ ния хрупкой прочности особый интерес представляет прерывистое резание, и в первую очередь строгание. Это объясняется специфи­ ческими особенностями этого процесса, заключающимися в том, что в момент врезания в заготовку режущая часть инструмента испытывает удар. Наличие такой ударной нагрузки отрицательно ■ сказывается на хрупкой прочности режущей части инструмента.

Опыты были проведены на поперечно-строгальном станке изо­ гнутыми резцами при свободном и несвободном строгании. При этом наблюдения показали, что во всех случаях скалывание про­ исходит в момент врезания, что существенно отличает строгание от точения.

67

В качестве обрабатываемых материалов применялись Закален-- ные стали 40 и У8А. Инструментальными материалам!! были: быс­ трорежущая сталь Р9, твердые сплавы ВКЗМ , ВК4,- ВК8;, Т15К6,

ТТ7К12, ТТ10К8Л. ТТ10К8Б.: ; .............='• -

Опыты показали, что при строгании остаются в силе законо­ мерности скалывания, установленные для точения, в отношении влияния угла заострения ß, переднего угла у, толщины среза а, ширины среза Ь, касательного напряжения на условной плоскос­ ти сдвига обрабатываемого материала т,/„ предела прочности инс­

свободном строгании поверхности скалывания режущей части строгальных резцов имеют форму поверхности скалывания режу­ щей части токарных проходных прямых резцов, данную на рис. 1.54, и характеризуются теми же параметрами х, у, лу, у, 4я . Как в случае свободного, так и несвободного строгания скалываемый объем режущей части строгальных резцов также превышает объем контактной зоны.

Известно, что в момент врезания строгальный резец испыты­ вает удар тем сильнее, чем больше скорость резания. В момент врезания имеет место подскок силы Р '2. Разница Р г'—Pz растет с увеличением скорости резания, глубины резания и подачи. По данным Уральского политехнического института [39],

непропорциональна квадрату скорости (относительной скорости со­ ударяющихся тел [39]). Например, при 20-кратном увеличении скорости строгания сила резания в момент первоначального кон­ такта повышалась лишь в 1,7 раза.

Исходя из этого, интересно было исследовать влияние скорости резания на предельные толщины среза. На рис. 1.58—1.60 даны зависимости предельных толщин среза от скорости резания.

68

TI5KI3~Ст 45

/ 2 .

\”

43 0,4 Ц5 v«/„;

Рис. 1.59. Свободное строгание твердосплавным резцом

H R C =

у = 15°.

1 - ß— 60°; 2 — ß=70°.

На рис. 1.58— 1.60 видно, что в рассматриваемом диапазоне скоростей резания предельные толщины среза не меняются с уве­ личением скорости резания, следовательно, сохраняется законо­ мерность, справедливая для точения. Из рис. 1,58, 1.59 и 1.60 вы­ текают закономерности, установленные ранее для точения и отме­ ченные выше, а именно:

1.Предельные толщины среза при угле заострения 6С° меньше, чем при угле заострения 70°.

2.Если для наименее прочного сплава Т15К6 предельная тол­ щина среза 0,5 • 10_3м, то для наиболее прочной быстрорежущей

69

Рис. 1.60. Свободное строгание стали 45, закаленной до твердости H R C = 45.

7=15°; ß=70°; а = 5 ° . 1 — Т15К6; 2 — ВК8.

стали Р9 предельная толщина среза 2,0 • 10_3м. Несмотря на раз­ личие в геометрических параметрах режущей части, влияние пре­ дела прочности инструментального материала при одноосном рас­ тяжении аь на"'предельные толщины среза весьма существенно. Полагая, что при строгании прочность инструментальных матери­ алов правильнее характеризовать ударной вязкостью, необходи­ мо учесть, что, как это показано в главе IV, между пределом проч­ ности при одноосном растяжении и ударной вязкостью имеется корреляция.

TI 5 <6-Cm5

70