книги из ГПНТБ / Классификация режущего инструмента Всесоюзный научно-исследовательский инструментальный институт (ВНИИ) под редакцией д-ра техн. наук И. И. Семенченко. 1960- 3 Мб

Соотношение между этими частями зависит от разделения ре­ жущих кромок и режущих зубьев инструмента на профилирующие и непрофилирующие. Такое разделение основано на выполнении режущими кромками и зубьями двух указанных функций инстру­ мента.

6. Конструктор, разрабатывающий режущий инструмент, дол жен использовать для получения разнообразных схем резания, не нарушая законов формообразования, лишь те конструктивные дви­ жения, которые связаны с непрофилирующими режущими кромка­ ми и непрофилирующими режущими зубьями. Это позволяет соз­

давать повые конструкции режущего инструмента, обеспечивающие (в определенных условиях их использования) повышенную произ­ водительность обработки детали.

Для разработки классификации режущего инструмента (исходя

из вышеизложенных положений) данный материал расположен в следующем порядке:

1)рассматриваются связь параметров схем резания с кинема­

тическими и конструктивными движениями цикла обработки изде­ лия и классификация схем резания;

2)рассматриваются связь параметров схем резания с конструк­

тивными движениями, изменение которых не нарушает законов

формообразования, и классификация режущего инструмента.

1.СВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ РЕЗАНИЯ С КИНЕМАТИЧЕСКИМИ

ИКОНСТРУКТИВНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ ЦИКЛА ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ

Классификация схем резания

Чтобы представить себе, какие кинематические и конструктив­ ные движения влияют на схему резания, т. е. на форму и размеры

сечения среза, длину среза и последовательность срезов, нужно было провести соответствующий анализ работы инструмента, на основе которого и составлена табл. 5.

Таблица 5

Влияние кинематических и конструктивных движений инструмента на элементы схемы резания

Элементы схемы резания

31

зания. а знак «—» означает, что оно не влияет на схему резания.

Из табл. 5 можно сделать следующие выводы:

а) на форму и размеры среза влияют лишь рабочие кинемати­ ческие движения инструмента, т. е. движение врезания на глубину резания (движение /), движение вдоль направляющей поверхности изделия (движение 3), движение вдоль образующей поверхности изделия (движение 6) и круговое движение реза инструмента фре­ зерного типа (движение 2). Естественно, что холостые движения

цикла обработки (движения 4, 5, 7, 9, 10 и 11) не могут влиять

32

на форму и размеры среза, так как режущий инструмент осуществ­ ляет их тогда, когда не происходит процесса резания;

б) на схему резания влияют конструктивные движения (линей­ чатость, многозубость и многоинструментальность);

в) на форму сечения среза влияют: движение врезания на глу­ бину резания — движение 1 (при тангенциальном его осуществле­

нии и при 0); движение вдоль образующей поверхности изде­

лия (движение б), а из конструктивных движений — линейчатость:

г) на размеры сечения среза влияют: движение врезания на

глубину резания (движение /), которое определяет ширину среза, если в цикле кинематических движений имеется движение вдоль образующей поверхности изделия (движение 6), и толщину-его. если в указанном цикле отсутствует движение вдоль образующей поверхности изделия (движение 6). Из конструктивных движений на размеры сечения среза влияют и линейчатость и многозубость;

д) на форму и размер длины среза влияют движения 1 и 2 и

многозубость.

Кинематические движения цикла обработки связаны непосред­ ственно с конструктивными движениями инструмента, однако для инструмента данного вида их можно изменять в определенных пре делах за счет настройки кинематической цепи металлорежущего станка. Расчет, кинематических движений основан на так называе­ мой теории рациональных режимов резания. Движения 1, 3 и 6 называются подачами (1— подача на глубину резания, 3— подача вдоль направляющей поверхности изделия, 6 — подача вдоль обра зующей поверхности изделия). Движение 2 инструмента фрезерно­ го типа называется скоростью резания;

е) на последовательность осуществления срезов, чем, собствен­ но, и характеризуется в целом схема резания, влияют кинематиче­

ские и конструктивные движения инструмента. Однако здесь влия­ ние кинематических движений несколько отличается от их влияния на форму и размеры среза. Если на форму и размеры среза влия­ ли рабочие кинематические движения инструмента, то на последо­ вательность их осуществления влияют холостые движения инстру­

поверхности к обработке последующей поверхности детали (движе­

ние 10) и холостой ход перехода от обработки данной детали к обработке последующей детали (движение 11).

Всвязи с тем, что холостые движения инструмента, сотершаемые им в процессе обработки детали, устраняются при помощи за­ мены их соответствующими конструктивными движениями, то в

случае осуществления такой замены на последовательность срезов влияют конструктивные движения.

Врезультате проведенного анализа установлено, что такое кон­ структивное движение, как линейчатость режущей кромки инстру­ мента, влияет на последовательность образования самого среза и нескольких срезов за счет изменения расположения режущей

кромки в пространстве по отношению к обрабатываемой повсрх-

ности, характеризующегося углом X. Конструктивное движение в

виде многозубости влияет на последовательность образования сре­ зов в результате соответствующего расположения зубьев как вдол;>

образующей и направляющей поверхности изделия, так и вдоль глубины резания.

На последовательность срезов аналогично многозубости влияет и конструктивное движение, называемое многоинструменталь ностью.

При более детальном анализе влияния кинематических и кои структивных движений инструмента на схемы резания установлено

большое разнообразие последних. Несмотря на это разнообразие,

все схемы резания классифицированы (рис. 5) в зависимости от вида объемной и плоской (поверхностной) схем резания. В свою очередь плоские схемы резания можно подразделять по виду сече­ ния срезов, по количеству проходов, по характеру осуществления

направления срезов и т. д.

В связи с тем, что кинематические и конструктивные движения инструмента зависят одновременно от принятых законов формо­ образования обрабатываемой поверхности детали и от схемы ре­ зания, необходимо эти движения разбить на две группы:

1)кинематические и конструктивные движения, влияющие на значения параметров схемы резания, но полностью определяемые принятыми условиями формообразования поверхности изделия;

2)кинематические и конструктивные движения, влияющие на значения параметров схемы резания, но не связанные с формообра­ зующими функциями инструмента, и изменение их в определенных границах не нарушают законов формообразования обрабатывае­ мой поверхности изделия, позволяя получать разнообразные схемы резания.

Согласно такому разделению кинематических и конструктивных

движений инструмента (если все указанные движения данного инструмента относятся к первой группе), припуск с поверхности заготовки будет срезаться по определенной схеме резания, и вид

этой схемы резания будет полностью подчинен формообразующим функциям инструмента. Чтобы в этих условиях перейти к другой схеме резания, надо принять другой кинематико-конструктивный вариант получения поверхности изделия *. В результате переходя к работе по другому кинематико-конструктивному варианту полу­ чения поверхности детали изменится схема резания.

Когда кинематические и конструктивные движения инструмента состоят из движений обеих указанных групп, можно в предела?; использования инструмента данной разновидности получить не­ сколько вариантов схем резания, которые .осуществляются путем

соответствующих изменений кинематических и конструктивных движений, относящихся ко второй группе.

Переходим к рассмотрению данного вопроса.

* Иначе говоря, надо перейти к применению инструмента другой разновид­ ности.

34

2. СВЯЗЬ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ РЕЗАНИЯ С КОНСТРУКТИВНЫМИ ДВИЖЕНИЯМИ, ИЗМЕНЕНИЕ КОТОРЫХ НЕ НАРУШАЕТ ЗАКОНОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

Классификация режущих инструментов

Анализ связи параметров схем резания с конструктивными дви­ жениями показал, что конструктор может использовать следующие мероприятия, при помощи которых он влияет на схему резания, не нарушая формообразующих функций режущего инструмента:

1)изменять расположение режущих кромок инструмента по от­ ношению к обрабатываемому изделию за счет выбора соответствую­ щих значений угла к. При выборе угла Л для профилирующих режу­ щих кромок нельзя нарушать закон формообразования обрабатывае­ мой поверхности. Если необходимо изменить форму и размеры про­ филирующих кромок в связи с выбором нового значения угла X, то следует пересчитать их по формулам теории профилирования режу­ щих кромок инструмента;

2)изменять форму и размеры непрофилирующих режущих кро­ мок зуба в определенных допустимых границах. Последние уста­

навливаются исходя из ограничений, вытекающих из теории реза­ ния, технологии металлообработки и т. д.;

3)использовать конструктивное движение в виде многозубости инструмента и различными способами располагать зубья инстру­

мента:

а) вдоль образующей поверхности изделия и, таким образом, влиять на форму и размеры сечения среза и на осуществление на­ правления срезов;

б) на его корпусе и тем самым регулировать момент вступления того или иного зуба в работу, а значит влиять на последователь­ ность осуществления срезов;

в) по глубине резания и тем самым влиять на толщины сре­ заемых слоев;

г) вдоль направляющей поверхности изделия и тем самым влиять на длину среза;

4) использовать конструктивное движение в виде многоинструментальности. Это движение позволяет применить все указанные вы­ ше мероприятия, связанные с конструированием простого режущего инструмента, так как сложный инструмент состоит из определенной комбинации простых инструментов.

Перечисленные мероприятия конструктор может наилучшим спо­ собом использовать при условии, если режущие кромки и зубья ин­ струмента наиболее полно специализированы в части выполнения

ими формообразующей функции и функции снятия припуска.

Исходя из это-го положения, необходимо рассмотреть инструмен­

ты всех разновидностей, полученные при разработке классификации режущего инструмента с точки зрения кинематики формообразова­ ния, и дополнительно учесть другую классификацию режущего ин­

струмента, обусловливаемую выполнением им своей второй функ­ ции — снятия припуска. .

36

Классификация режущего инструмента, в которой учтено значе­ ние режущих кромок зуба и самих зубьев в процессе формообразо­

вания поверхности и снятия припуска, показана на рис. 6. Данная классификация была получена следующим образом.

Все режущие инструменты с точки зрения выполнения ими функции удаления припуска с поверхности заготовки разбиваются на черновые и чистовые.

Различие этих инструментов заключается в следующем. Черновым инструментом удаляют с поверхности заготовки основ­

ную долю припуска, предназначенную для снятия в процессе обра­ ботки. После работы чернового инструмента остается относительно

небольшая часть общего припуска, которая удаляется при помощи чистового инструмента.

Таким образом, основное назначение чернового инструмента-- выполнение им функции снятия припуска.

Функция формообразования имеет здесь второстепенное значение, а поэтому требования к форме и размерам поверхности изделия, по­

лученной после работы чернового инструмента, пониженные по срав­ нению с требованиями, предъявляемыми к форме и размерам по­ верхности изделия, полученной после работы чистового инструмента.

Чистовым инструментом удаляют с поверхности заготовки отно­ сительно небольшую долю общего припуска, оставленную после ра

боты чернового инструмента или после предшествующей операции обработки заготовки (ковки, шпамповки, прокатки и т. д.). Основ­ ное назначение чистового инструмента — выполнение им функции окончательного формообразования обрабатываемой поверхности из­ делия требуемых размеров и формы.

Таким образом, черновой и чистовой инструменты выполняют обе функции, присущие любому режущему инструменту. Разница заклю­ чается в том, что у чернового инструмента функция снятия припус­ ка преобладает над функцией формообразования, а у чистового ин­ струмента функция формообразования преобладает над функцией

снятия припуска.

Когда в одной конструкции совмещен инструмент обоих видов,

его необходимо отнести к чистовому инструменту.

Каждый из указанных видов инструмента может состоять из ре­

жущих зубьев следующих разновидностей:

1)зуба, режущее лезвие которого состоит лишь из профилирую­ щих режущих кромок;

2)зуба, режущее лезвие которого состоит лишь из непрофили­ рующих кромок;

3)зуба, режущее лезвие которого состоит из профилирующих и непрофилирующих режущих кромок.

Когда режущее лезвие зуба в данный момент его работы состоит из профилирующих и непрофилирующих режущих кромок, в после­ дующие моменты работы периодически или непрерывно изменяющих свои функции, автор относит такой режущий зуб к первой разно­ видности.

37

Многозубый инструмент Может быть конструктивно оформлен так, что его режущие зубья будут представлять одну из приведен­ ных выше разновидностей или их сочетание, а именно:

1)режущие лезвия всех зубьев инструмента состоят только из профилирующих кромок;

2)режущие лезвия всех зубьев инструмента состоят из профили­ рующих и непрофилирующих кромок;

3)режущие лезвия части зубьев инструмента состоят только из

профилирующих кромок, а части зубьев — из профилирующих и не­ профилирующих кромок;

4)режущие лезвия части зубьев инструмента состоят только и 5 профилирующих кромок, а части зубьев — из непрофилирующих кромок;

5)режущие лезвия части зубьев инструмента состоят из профи­ лирующих и непрофилирующих кромок, а части зубьев — из непро­ филирующих кромок.

Учитывая разобранную классификацию режущего инструмента и

классификацию, разработанную на основе исследования кинемати­ ки инструмента в процессе выполнения им функции формообразова­ ния, можно сделать следующие выводы:

I. Чистовой однорезцовый режущий инструмент, лезвие которо­ го состоит лишь из профилирующих кромок, является таким режу­

щим инструментом, функция формообразования которого не отделе­ на от функции снятия припуска. Одни и тс же кромки выполняют обе функции. В результате, при желании изменить схему резания,

конструктор сможет изменить лишь угол Л-

Сделанный вывод относится и к инструменту, у которого, наряду

спрофилирующими режущими кромками, имеются в данный момент резания и непрофилирующие режущие кромки, положение которых меняется непрерывно или периодически (например, при работе круглыми резцами, обкаточным инструментам и т. д.).

2.Чистовой однорезцовый инструмент, режущее лезвие которого состоит из профилирующих и непрофилирующих кромок, является представителем такого инструмента, у которого функции формообра зования и снятия припуска расчленены уже в пределах лезвия при помощи специализации режущих кромок. В результате этого кон­

структор может использовать для получения относительно разнооб­ разных схем резания не только изменение угла к, но и изменение формы и размеров непрофилирующих режущих кромок.

3.При разработке конструкции многозубого режущего инстру­ мента конструктор имеет еще дополнительные возможности для бо­ лее полного расчленения функций формообразования и снятия при­ пуска не только в пределах одного зуба, но и между зубьями. В ре­

зультате этого появляются такие группы инструментов, как черновые

ичистовые. Внутри каждой группы зубья могут быть строго специа­ лизированы на профилирующие и непрофилирующие. Профилирую­

щие зубья черновых инструментов должны удовлетворять законам формообразования, но требования к точности (допуски) получаемой поверхности изделия здесь пониженные по сравнению с требования­

39