книги из ГПНТБ / Бобров В.Ф. Резание металлов самовращающимися резцами

одинаковом угле % уменьшает глубину наклепанного слоя, в среднем, на 0,1—0,15 мм.

Перемещение режущей кромки вокруг своей оси, при кото­ ром в соприкосновение со срезаемым слоем вступают обнов­ ленные участки передней поверхности резца, полностью устра­

тем больше, чем меньше угол %. Для понимания процесса стружкообразования при самоперемещении

режущей кромки вокруг своей оси необходимо выяснить, влияет ли самоперемещение на величину угла сдвига и если влияет, то в какой степени. Условия контактирования срезаемого слоя с передней поверхностью инструмента при обычном резании и резании с самоперемещением режущей кромки различны. При

61

резании невращающимся резцом в соприкосновении с кон­ тактной стороной стружки находятся одни и те же точки пе­ редней поверхности; .при резании самовращающимся резцом в соприкосновение с контактной стороной стружки постоянно вступают все новые точки передней поверхности. Когда стружка скользит по обновленным участкам передней поверхности, по­ крытым пленками окислов или масляными пленками, образо­ вавшимися на них во время холостого движения точки режу­ щей кромки, средний коэффициент трения должен быть меньше,

Рис. 33. Микрофотографии нормального сечения корней стружек, получен­ ных при свободном точении латуни Л68 (Dp =32 мм, у —12°, а = 0,2 .ад,

ѵ—20 м/мин):

чем в случае, когда имеется непрерывное соприкосновение стружки и постоянной площадки контакта, с которой адсорби­ рованные пленки уже стерты в первые секунды работы. Поэтому можно ожидать, что при резании с самоперемещением режущей кромки величина угла сдвига должна быть больше, а коэффи­ циент нормальной усадки стружки соответственно меньше, чем без такового.

Для выяснения этого предположения были получены корни стружек при свободном симметричном точении отожженной латуни Л68, соответствующем рис. 21,6. Корни стружек были разрезаны перпендикулярно режущей кроме в точке т, в ко­ торой рабочий передний угол близок к переднему углу заточки. Латунь в качестве обрабатываемого материала была выбрана для того, чтобы полностью исключить образование нароста,

62

могущего появиться при резании невращающимся резцом. Фотографии микрошлифов нормального сечения корней стру­ жек, полученных при резании самовращающимся и невращаю­ щимся резцами, приведены на рис. 33. Как видно из сравнения микрошлифов, деформированные зоны при самоперемещении режущей кромки и без такового почти одинаковы. Соответ­ ственно при одинаковых углах X не наблюдается и разницы в величине углов сдвига, измеренных в плоскости, нормальной к режущей кромке. Все это свидетельствует о том, что если

тальное определение направления схода стружки относительно поверхности резания связано со

значительными трудностями. Непрерывное вращение передней поверхности не позволяет использовать широко распространен­ ный метод нахождения направления схода стружки по следам, оставляемым стружкой на передней поверхности. Метод фото­ графирования стружки также не пригоден из-за ее зави­ вания.

Из всех испробованных методов наиболее точным оказался следующий. На пластине при строгании или диске при попереч­ ном точении (рис. 34) делают прорези для свободного выхода резца, наклоненные под углом, равным статическому углу на­

или диска наносится риска тп. Срезанную при симметричном поперечном точении или строгании стружку распрямляют и на инструментальном микроскопе измеряют угол,, образованный риской и перпендикуляром к основанию стружки qp. Измерен­ ный угол и будет являться углом т} схода стружки относительно поверхности резания.

Достаточно точные результаты получаются только при сво­ бодном симметричном резании и толщинах срезаемого слоя, не превышающих 0,4—0,5 мм. При несимметричном поперечном

63

точении и строгании и несвободном продольном точении точ­ ность метода заметно снижается.

Следовательно, необходимо иметь такой метод определения угла схода стружки т|, который не был бы связан с использо­ ванием при экспериментах специальных образцов и был при­ годен для любых процессов обработки инструментами с самовращающнмися резцами.

На основании рис. 1 может быть предложен косвенный метод нахождения угла схода ц стружки, основанный на экспе­ риментальном определении коэффициентов усадки стружки KL и KLV при резании самовращающимся и невращающимся рез­ цами. Самоперемещение режущей кромки вокруг своей оси практически не оказывает влияния на величину угла сдвига, измеренного в нормальной плоскости, а следовательно, и на нормальное укорочение стружки. Считая, что коэффициенты нормальной усадки стружки К ь х при самоперемещении кромки и без такового будут одинаковы, на основании рис. 1 нетрудно доказать, что

сколько велика погрешность, вносимая в результате допущения, необходимо сравнить угол схода стружки rj, рассчитанный по формуле (135), с углом схода стружки, полученным по рис. 34. Результаты такого сравнения, произведенного при свободном симметричном резании, приведены в табл. 11.

Величины коэффициентов усадки и углов схода стружки, приведенные в таблице, являются среднеарифметическими из измерения минимум шести стружек. Величины углов схода стружки, рассчитанные по формуле (135), совпадают с опыт­ ными; максимальное расхождение не превышает 7%, причем, как правило, углы ц, определенные в результате опыта, не­ сколько больше рассчитанных углов. Проведенная проверка позволяет рекомендовать выражение (135) для определения угла схода стружки ц относительно поверхности резания при работе инструментами с самовращающимися резцами. Незна­ чительная погрешность от применения указанного выражения окупается простотой проведения эксперимента. Данные табл. 11 также подтверждают вывод о незначительном влиянии самоперемещения режущей кромки на величину угла сдвига, изме­ ренного в нормальном к кромке направлении. Если бы это было не так, то углы схода стружки, рассчитанные по выра­ жению (135), значительно отличались бы от экспериментальных углов.

€4

Таблица И

Углы схода стружки т;, рассчитанные по формуле (135), и экспериментальные “1 U

При работе принудительно вращающимся резцом со стати­ ческим углом наклона режущей кромки, равным нулю,

%Lv

Результаты экспериментальной проверки указанного выра­ жения при свободном симметричном точении приведены а табл. 12.

Таблица 12

Углы схода стружки ц, рассчитанные по формуле (136), и экспериментальные

Угол т)

Данные табл. 12 свидетельствуют о том, что выражение (136) нельзя применять для определения угла схода стружки г) при резании принудительно вращающимся резцом. Ошибка в угле схода стружки при расчете его по формуле (136) растет при увеличении угла Кр и в некоторых случаях становится более 50%.

Экспериментальные углы схода стружки во всех случаях меньше расчетных углов.

Почему же значения углов, рассчитанные по выражению для определения утла схода стружки, при самовращении резца близки к экспериментальным значениям, а при принудительном вращении резца резко от них отличаются. По-видимому, этосвязано с тем, что по мере увеличения рабочего угла наклона режущей кромки контактирование стружки с новыми участ­ ками на передней поверхности, все более уменьшает

резании самовращающимся резцом рабочий угол наклона режущей кромки невелик, а потому и погрешность выраже­ ния (135) незначительна. Уменьшение нормальной усадки стружки при перемещении режущей кромки вокруг своей оси

66

Таблица 14

Скорость схода стружки по передней поверхности при свободном точении стали 3X13

(Dp=32 мм, у=12°, а=25°, В = 3 мм, ѵ=22 м/мин)

тельным уменьшением кинематического угла схода стружки при самовращении резца.

Скорость трения на задней поверхности резца определяется величиной вектора Ц7 истинной скорости резания. Схема для определения истинной скорости резания при точении самоврашающимся резцом с отрицательным углом X представлена на рис. 35. При известных значениях номинальной скорости реза­ ния Ѵр, соответствующей радиусу-вектору р поверхности реза­ ния, скорости движения подачи s M и скорости самовращенпя резца ѵр, истинная скорость резания

На основании рис. 35 имеем

ѵ3 = ѵг c o s X — Ѵрc o s со c o s Х\

ние, получим окончательную ф°РмУлУ Для определения истин­ ной скорости резания:

cos со cos А р sin А

Рабочий угол наклона режущей кромки %ѵ и вспомогатель­ ный угол ON определяются по формулам (89) и (88), а вспомо­ гательный угол со — с помощью формул (90) и (92). Выраже-

Рис. 35. Схема для определения скорости трения на задней поверхности при точении самовращающимся резцом с отрицательным углом X

пне (137), очевидно, справедливо и для точения невращающимся резцом при £ = 0.

69

Скорости трения на задней поверхности при несвободном точении стали 20 невращающимся и вращающимся резщаши приведены в табл. 15. Коэффициент пропорциональности рав-

ѵ р

ныи отношению — , для каждого угла X был предварительно'

определен экспериментально.

При любых углах X скорость трения на задней поверхности' самовращающегося резца меньше, чем невращающегося. Изме­ нение угла X при резании невращающпмся резцомна скорость, трения практически не влияет. В то же время при увеличении угла % скорость трения ка задней поверхности самовращающе­ гося резца непрерывно уменьшается. Таким образом, эффект уменьшения скорости трения на задней поверхности вследствие самовращения режущей кромки наиболее заметен: при больших углах наклона кромки.

Скорость трения на передней поверхности принудительно! вращающегося резца с углом >.=0°, так же как и при работе самовращающимся резцом, определяется по формуле (19)..

Значения скорости схода стружки в зависимости от измене­ ния скорости принудительного вращения резца при свободном резании приведены в табл. 16. В отличие от резания самѳвращающимся резцом при возрастании рабочего угла Хр, т. е. ско­ рости принудительного вращения резца, скорость трения на

.передней поверхности увеличивается. Этому способствует как увеличение скорости вращения передней поверхности, так и ■уменьшение коэффициента усадки стружки, происходящее при •этом.

Скорость трения на задней поверхности принудительно вра­

С помощью выражения (138) была рассчитана скорость тре­

ния на задней поверхности принудительно вращающегося резца

ѵ„

в зависимости от изменения отношения — . Расчет был про­

изведен для точки режущей кромки, соприкасающейся с обрабо­ танной поверхностью, по условиям работы табл. 16. Результаты расчета приведены ниже:

При возрастании скорости принудительного вращения резца скорость трения на задней поверхности увеличивается. При этом, как и у обычных инструментов, скорость трения на задней поверхности резца больше скорости, трения на его передней поверхности.

70