книги из ГПНТБ / Семко, М. Ф. Обработка резанием электроизоляционных материалов

Таблица 22

конструктивные размеры и геометрические параметры режущей части цилиндрической винтозубой комплектной фрезы с пластинками из твердого сплава

нон (BiK4) дисковой отрезной фрезы конструкции завода «Электро-

тяжмаш» им. В. И. Ленина (а = 18°, cti=3°, (pi=2°30', ф2=4°, у=5°,

Я.=1Г5°, / л не более 0,1 м м ) .

В условиях индивидуального и мелкосерийного про­ изводств удобна в эксплуатации универсальная фреза кон­ струкции ХПИ с отрезными (III) ножами (см. рис. 41).

Для обработки пазов и уступов обычно применяют стандартные дисковые пазовые цельные фрезы из быст­ рорежущей стали (ГОСТ 3755-59), сборные со вставны­ ми ножами из быстрорежущей стали (ГОСТ 1669-59) и сборные со вставными ножами, оснащенные пластинка­ ми из твердых сплавов (ГОСТ 5348-60). Специальные конструкции дисковых фрез из быстрорежущей стали и твердых сплавов принципиально не отличаются от стан­ дартных.

Угловые фрезы почти всегда делают прямозубыми, принимая за основу конструкции инструментальных угловых фрез по нормалям машиностроения МН 405-60 и МН 2107-61. Углы заточки можно принимать такими же, как у цилиндрических фрез. По технологическим сообра­ жениям ленточки делают более широкими /л= 0,2н- 0,3 мм. Стружечные канавки у угловых фрез увеличи­ вать в 'большинстве случаев не следует, так как отвод стружки не затруднен.

Торцовые фрезы применяются для обработки плоско­ стей, скосов, уступов,.широких канавок, торцов пакетов заготовок из листов или плит твердой электроизоляцни.- В большинстве случаев используются стандартные тор­ цовые металлорежущие фрезы, но при этом обязательно изменяют геометрию режущей части зубьев. В основном это относится к изменению главных и вспомогательных задних углов. Они должны быть увеличены до 20—25° (главные задние) и 12—15° (вспомогательные задние).

101

Передние углы при обработке вязких и эластичных д и ­ электриков следует назначать равными 8—12°, хрупких-

(ГОСТ 3474-60, ГОСТ 1092-57, ГОСТ 3876-55) и цельные быстрорежущие торцовые фрезы (ГОСТ 9304-59), а так­ же специальные конструкции торцовых фрез могут успешно применяться, если они удовлетворяют основным требованиям, изложенным выше. При торцовом фрезе­ ровании стружка имеет более благоприятные условия схода, чем при цилиндрическом и дисковом фрезерова­ нии. Однако если стружечные пространства малы и пло­ хо отделаны, это может стать препятствием нормально­ му сходу образующейся стружки и приведет к резкому ухудшению качества обработки.

Концевые фрезы применяются для прорезки пазов, канавок, уступов, выемок и др. В большинстве случаев используются цельные н составные фрезы. Цельные де­ лают из быстрорежущей, а иногда и из малолегированпой стали по ГОСТ 8237-57, составные — из конструкци­ онной стали и припаянных инструментальных пластинок из быстрорежущей стали (ГОСТ 2379-67) или из твердо­ го сплава (ГОСТ 2209-66). Зубья этих фрез делают обычно прямыми и реже — винтовыми. Для твердосплав­ ных винтовых зубьев используют коронки формы № 35 или винтовые пластинки формы № 36. Концевые фрезы работают в стесненных условиях резания и при плохом отводе стружки. Поэтому правильное назначение геомет­ рических параметров режущей части зубьев и их числа, объема стружечных канавок, направления и угла подъ­ ема их винтовой линии имеет большое значение.

Увеличивать задние углы у концевых фрез и делать их больше 18—20° не следует из-за снижения прочности режущих кромок и ухудшения условий теплоотвода. Вспомогательный задний угол и вспомогательный угол

вплане должны быть примерно в таких пределах: ai=

=12ч-15°, ф1 = 4ч-6°. Число зубьев, исходя из условий

размещения стружки, следует назначать по возможности меньшим 2—4. В ряде случаев рационально уменьшить в 2 раза число зубьев у стандартных шестиили четы­ рехзубых концевых фрез путем вышлифовывания. Стру­ жечные канавки нужно полировать для уменьшения на­ липания стружки и пыли. С увеличением угла подъема винтовой стружечной канавки улучшается транспорти­

102

рование по ней стружки. Но при этом увеличивается пе­ редний угол, что ухудшает теплоотводящее действие ре­ жущего клина, интенсифицируется износ. Поэтому угол подъема винтовой линии зуба со не должен быть менее

сопряжения главной и вспомогательной режущих .кро­ мок желательно делать фаску шириной от 0,5 до 3 мм под углом 45° или радиус сопряжения кромок г равным 0,5—2 мм. Это уменьшает интенсивность износа и су­ щественно улучшает чистоту обработки.

Фасонные фрезы для обработки деталей из пластмасс и других электроизоляционных материалов применяются весьма редко. Зачастую предпочитают разделять одну сложную операцию с применением сложнопрофильного режущего, инструмента на несколько операций с исполь­ зованием простых однолезвийных инструментов. На не­ которых электромашиностроительных заводах, например на московском электромеханическом заводе им. Влади­ мира Ильича, трудоемкий технологический процесс изго­ товления клиньев пазовой электроизоляцни электрома­ шин осуществляют с применением фасонных фрез, одно­ временно разрезающих и срезающих скосы с фасками. Такое совмещение операций повышает точность изделия, обеспечивая достаточно высокую производительность ре­ зания при удовлетворительной чистоте обработанной по­ верхности и глубине деструкцированного слоя.

Большинство фасонных фрез делают из быстрорежу­ щей стали. Твердосплавные фрезы из-за трудоемкости изготовления применяются пока мало, несмотря на боль­ шие их преимущества но сравнению с фрезами из ин­ струментальных сталей. Стойкость твердосплавных фрез в несколько десятков раз больше, чем у быстрорежущих и у фрез из малолепированной стали при меньшем (в 2— 4 раза) критерии затупления, а следовательно, лучшем качестве поверхностного слоя изделия.

Целесообразно твердосплавные фрезы с несложным профилем делать с острозаточенными зубьями и больши­ ми (12—20°) задними .углами. У них выше стойкость и лучше качество обработки. Алмазная заточка значитель­ но упрощает их изготовление.

При применении острозаточенных и затылованных фасонных фрез с малым числом зубьев и пластинками из

Щ

зы кассетного типа применены стандартные с цилиндри­ ческими державкайи алмазные резцы с припаянными

100 мм. Обе конструкции предполагают возможность бес­ ступенчатого (плавного) регулирования положения ре­ жущих кромок ножей как в радиальном, так и в осевом направлениях. Число ножей и диаметр фрез могут быть изменены. Задние и передние углы, а также главные и вспомогательные углы в плане получаются соответст­ вующей установкой стандартной вставки АР.СБ1 в гнез­ де ножа. Вставка либо механически закрепляется при­ хватом, либо припаивается. На обеих фрезах режущая часть ножей имела следующие геометрические пара­ метры: а=12°, ai=12°, у=0°, ср=,6'0о, 4)1=40°, А =±4° (у четырехзубой) и A,=var (у шестизубой).

Как показал наш опыт, прочность режущей части но­ жей фрез из балласов вполне достаточна для торцового фрезерования самых различных электроизоляционных материалов, начиная от эластичных термопластов и кон­ чая асбестоцементом и керамикой. После тщательных лабораторных и производственных испытаний фрезы бы­ ли внедрены на массовых операциях по обработке плос­ костей деталей из асбестоцемента и стеклотекстолита на харьковских заводах «Электромашина» и «Электротяжмаш» им. В. И. Ленина.

При алмазном фрезеровании глубина резания огра­ ничивается сравнительно небольшой длиной режущей ■кромки кристалла АСБ. Глубина фрезерования может быть увеличена в несколько раз за счет разделения при­ пуска. Обе конструкции балласовых фрез ХПИ позволя­ ют делить припуск, увеличивая глубину резания до 5— 8 мм. Ножи в пазах шестиили четырехзубой фрезы сме­ щаются таким образом, что главные режущие кромки последующих зубьев как бы являются продолжением главной режущей кромки первого зуба. При этом первые зубья разделенных групп зубьев выполняют роль фор­ мирующих профиль обрабатываемой поверхности.

Применение крупнозернистых сверхтвердых инстру­ ментальных материалов для фрезерования твердой элек­ троизоляции несомненно будет расширяться, так как оно обеспечивает значительное повышение стойкости инстру­ мента, увеличение производительности и качества обра­ ботки, существенно снижает инструментальные расходы.

105

I

4S. СПЕЦИАЛЬНЫЕ И СЛЕСАРНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

При механической обработке деталей электро­ машин и аппаратов наряду с широким использованием стандартных режущих инструментов часто применяются и специальные. На предприятиях по изготовлению элек­ тротехнической и электроизоляционной аппаратуры ши­ роко применяются «упрощенные» станки и режущие инструменты для резки заготовок, снятия заусенцев у деталей, отлитых под давлением, прессованных, полу­ ченных экструзией и др.

Резцы для снятия облоя, грата и заусенцев обычно представляют собой стержни прямоугольного сечения из углеродистой или быстрорежущей стали с нулевым пе­ редним углом, задним — 10—20° и главным углом в пла­ не— 45°. Резцу сообщают только одну радиальную по­ дачу (механическую или ручную), и он снимает фаску на торце детали. Подобные упрощенные резцы приме­

применяется резец оригинальной конструкции. Он представляет собой сегмент, одна из плоскостей которого является передней поверх­

грат и другие дефекты.

Широко применяются специальные круглые и призматические фасонные резцы для одновременной проточки канавок, фасонных поверхностей, снятия заусенцев и для отрезки изделия, а также для получения стабильных размеров у отлитых прессованных или выдав­ ленных деталей. В некоторых случаях для этой цели применяется сборный фасонный резец, протачивающий одновременно базовую ка­ навку и зачищающий полусферу детали из поликапролактама. Эта несложная операция, выполняемая на очень простом настольном станке, позволила повысить точность отлитой детали с пятого до третьего — третьего «а» класса.

Аналогичные инструменты применяются на сверлиль­ ных, фрезерных и'других операциях. Особенно разнооб­ разны и оригинальны специальные конструкции комби­ нированных «перок» (перовых сверл) для обработки отверстий в неметаллических материалах. Нередко в одном перовом сверле сконцентрировано две — четыре операции. При этом следует иметь в виду, что точность взаимного расположения обработанных таким инстру-

1.06

ментом поверхностей очень высока. Сам по себе ком­ бинированный режущий инструмент — «перка» весьма прост по конструкции и технологии изготовления. Упро­ щаются изготовление и заточка комбинированных ин­ струментов, если они представляют сборную конструкцию.

При опиловке детален из неметаллов и особенно из пласт­ масс стружечные канавки напильников забиваются налипающей стружкой и пылыо, абразивные наполнители быстро изнашивают насечку напильников из углеродистых и легированных инструмен­ тальных сталей. При этом рабочему приходится затрачивать боль­ шее усилие из-за роста силы резания. Хорошие результаты при об­ работке абразивных диэлектриков обеспечивает применение напиль­ ников, оснащенных пластинками из твердого сплава с двойной (основной м вспомогательной) насечкой, которая может быть полу­ чена непосредственно при их прессовании или путем алмазного шли­ фования. Передний угол основной насечки допускается отрицатель­ ным, iro он не должен быть больше— 10°, а задний— в пределах

30—35°.

Доводочный инструмент (доводка или шабер) обычно представ-,

Угол заострения шаберов чаще всего равен 90°. Обычно их режущие кромки прямолинейны, но они могут быть выпуклыми, а иногда и вогнутыми при обработке наружных, цилиндрических и выпуклых фасонных поверхностей. Острые режущие кромки и рабочие по­ верхности доводок (шаберов) получают за счет предварительного и окончательного шлифования и последующей их доводки на чугун­ ных притирах с применением эльборовой (кубический нитрид бора) пасты зернистостью 28/20 или 60/40 (Л. 1]. Чтобы исключить «зава­ лы» режущих кромок у плоской доводки, ее следует притирать сов­ местно с чугунным кубиком. Доводка алмазной пастой дает худшие результаты, чем доводка эльборовой пастой. Пасты ГОИ и ВИАМ-2 обеспечивают хорошее качество доводки, но они требуют более про­ должительной притирки, чем пасты из сверхтвердых инструмен­ тальных материалов. '

Для ручного строгания ряда нетвердых диэлектриков более эф фективно применение электрических рубанков. Пенопласты, пено­ полистиролы и мипорты мож'Но строгать обычными ручными не элек­ трическими рубанками и фуганками с режущими пластинками из инструментальной углеродистой стали, имеющими задний угол 2 0 —

30° и передний 35—50°. Пластинку нужно затачивать и доводить только со стороны заднего угла. Угол заострения при этом должен быть 25—35°.

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ

При выборе режима резания могут иметь место два случая. Первый включает такие режимы резания, при назначении которых происходит полное использование режущих свойств инструмента и недо-

107

использование при этом мощности станка. Второй объе­ диняет режимы, которые обеспечивают полное исполь­ зование мощности станка и частичное использование режущих свойств инструмента. Как исключение может иметь место и третий случай, при котором режимы резания таковы, что полностью используются как режу­ щие свойства инструмента, так и вся мощность станка.

При расчете режима резания следует руководство­ ваться только условиями, • определяющими наиболее полное использование режущих свойств инструмента, и сознательно пренебрегать недоиспользуемой мощностью металлорежущих станков, на которых в подавляющем' большинстве случаев в настоящее время обрабатыва­ ются электроизоляционные материалы.

16. МЕТОДИКА РАСЧЕТА РЕЖИМА РЕЗАНИЯ

Оптимальный .режим резания при обработке электроизоляционных материалов с учетом наиболее полного использования режущих свойств инструмента и обеспечения технологических требований к качеству обработки устанавливается в следующей последова­ тельности:

1)назначается глубина резания. В подавляющем большинстве практических случаев ее следует выбирать такой, чтобы весь припуск был снят за один проход, если это допускают технологические и другие условия обработки;

2)выбирается подача, исходя главным образом пз условия выполнения технологических требований к чи­ стоте обработанной поверхности и качеству кромок изделия на выходе из него режущего инструмента;

3)рассчитывается скорость резания. Она больше других влияет на износ режущего инструмента, оказы­ вает заметное воздействие на состояние поверхностного слоя у нетеплостойких обрабатываемых материалов.

Следует подчеркнуть, что в процессе резания многих электроизоляционных материалов н особенно пластиче­ ских масс в зависимости «скорость—-стойкость» v(T)

имеет место так называемый «перелом». Графически это

•представляется «переломом» линии v(T). Так, например, при точении гетинакса резцом ВК8 это происходит при

108

около 650 м/мин [Л. 7]. При токарной обработке высоко­ прочных стеклопластиков также обнаруживается пере­ лом в зависимости «подача — стойкость». Расчеты, свя­ занные с составлением таблиц и построением номограмм режимов резания с «переломом» сложны, трудоемки и почти не отражены в отечественной литературе по обра­ ботке материалов резанием. Ниже кратко излагается их методика.

Рис. 44. Стойкостная зависимость v(T) с точкой перелома при реза­ нии неметаллических материалов.

о — при одном значении подачи и глубины резания; 6 — для диапазона подач и глубин резания.

При обработке материалов резанием частная стойкостная зависимость выражается формулой (36). Гра­ фически, в логарифмической системе координат она ото­ бражается прямой линией, наклоненной под некоторым отрицательным углом к абсциссе. Тангенс этого угла наклона равен показателю степени т.

Определение скорости резания по такой математиче­ ской зависимости во всем диапазоне стойкости инстру­ мента не вызывает затруднения.

Однако при резании многих электроизоляционных материалов, в том числе большинства слоистых пласти­ ков, асбестоцемента, микалекса и других стойкостная зависимость имеет перелом [Л. 7, 20, 22, 31]. Это озна­ чает, что при определенных условиях резания наступает такой момент, когда изменяется интенсивность изнаши­ вания режущего инструмента.

Стойкостная зависимость v (Т) с переломом состоит из двух пересекающихся прямых с разными' углами

109

I

наклона к оси абсцисс (рис. 44). Точка перелома услов­ но указывает на плавное изменение интенсивности изна­ шивания режущего инструмента

где Cj и С2— постоянные коэффициенты; Т — стойкость инструмента, мин-, гщ и т 2— показатели относител.ьнрй стойкости.

Величины показателей 1Щ и /п2 определяются танген-. сом угла наклона прямых в диапазоне скоростей реза­ ния v\—о0 и и0—Vi (см. рис. 44,а). Они устанавливаются путем определения продолжительности резания при раз­ личных скоростях до принятого критерия затупления инструмента. Устанавливаемая скорость резания в диа­ пазоне стойкости Тi—Т% всегда определяется прямой или ломаной линией. Любые значения скорости резания при постоянной глубине и неизменной подаче, например для диапазона стойкости 7\—Тп, всегда лежат на лома­ ной линии В.

Если изменять только глубину резания или только подачу, считая при этом, что зависимости «стойкость — подача» и «стойкость — глубина резания» во всем диа­ пазоне скоростей резания не имеют перелома, то графи­ ческая зависимость «скорость — стойкость» будет пере­ мещаться параллельно самой себе по абсциссе с орди­ натой Vo-

Таким образом, скорость резания в рассматривае­ мом диапазоне стойкости инструмента Тi—Т2 рассчиты­ вается по обобщенным формулам обычного вида (47), (48), соответствующим интенсивности изнашивания для каждого участка ломаной линии:

Д Л Я Vj.— Vo

Всевозможные значения скоростей резания (рис.44,6) . при различных подачах и глубинах резания для диапа­ зона стойкости Т\—Т2 заключены между положениями линий В и С.

110