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

Ми, предъявляемыми к таким жё зубьям чистового инструмента, Нто позволяет более свободно выбирать схемы резания.

При работе черновыми и чистовыми инструментами в результате наличия многозубости можно получать разнообразные схемы реза­ ния за счет различного расположения профилирующих зубьев вдол« образующей поверхности и на корпусе инструмента. Непрофилирую­ щие зубья можно располагать с еще большей свободой—не только с отклонением от образующей поверхности изделия, но и по глуби­ не резания и вдоль направляющей поверхности изделия.

Если многозубый инструмент выполняет сначала роль чернового, а затем чистового инструмента, то такой инструмент с точки зрения возможностей получения разнообразных схем резания, по мнению автора, надо относить к чистовому инструменту.

Учитывая только что разобранную классификацию режущего ин­

струмента и принимая во внимание ранее обоснованные разновид­ ности его, автор разработал полную классификацию режущего ин­

струмента (табл. 6) с указанием в ней тех мероприятий, которые

может использовать конструктор для получения разнообразных схем

резания.

Таблица 6

Классификация простого режущего инструмента, основанная на анализе его кинематики в процессе формообразования и снятия припуска

41

Изложенный выше материал касался схем резания и классифи­

кации так называемого простого режущего инструмента. Однако

этот же материал непосредственно относится как к сложному ин­

струменту, так и к инструменту непрерывного действия.

Некоторые особенности схем резания сложного инструмента, вы званные спецификой его работы, здесь не рассматриваются.

Чтобы показать возможности увеличения производительности ре­

жущего инструмента, полученные в результате осуществления непре­ рывного процесса формообразования в сочетании с рациональной схемой резания, рассмотрим несколько примеров.

1-й пример ----- червячные зуборезные фрезы.

Червячные зуборезные фрезы являются самым распространенным инструментом, употребляемым при изготовлении зубчатых колес. Не­ смотря на многолетнюю давность использования этого инструмента, его конструкция почти не претерпела каких-либо существенных из­ менений. Лишь в последнее время в результате работы советских инженеров и научных работников были предложены измененные кон­ струкции червячных фрез, несколько отличающиеся схемами резания от схем резания стандартных червячных фрез. Причиной таких изме-

42

нений послужили исследования кинематики этого инструмента и степени загрузки его режущих кромок и зубьев Эти исследования показали, что, с точки зрения загрузки режущих кромок и зубьев,

червячные зуборезные фрезы работают неудовлетворительно. Извест­

но, например, что суммарный периметр режущих кромок червячной фрезы модуля 5 мм равен приблизительно 1500 мм (50 зубьев, дли на режущих кромок каждого зуба — около 30 мм). Полному изно­ су, после которого производят переточку, подвергаются только 3— 4 зуба, т. е. около 5—6% суммарной длины режущих кромок. Кро­ ме того, выяснили, что припуск в основном срезается вершинными

режущими кромками (50—60°/\> объема металла припуска). Если при этом учесть, что суммарная длина вершинных режущих кро­ мок значительно меньше, чем суммарная длина боковых режущих кромок, то станет ясно, что на единицу длины вершинных режущих кромок приходится намного больше срезаемого металла, чем на единицу длины боковых реж\ щих кромок.

В первом разделе автором было показано, что с точки зрения осуществления процесса формообразования поверхностей впадин зубчатых колес червячная зуборезная фреза представляет собой инструмент, работающий по методу обкатки и обеспечивающий вы­ сокую производительность формообразования, главным образом в результате осуществления непрерывного процесса обработки. С точки же зрения схемы резания, т. е. с точки зрения осуществления непосредственного процесса резания (удаления припуска), данный инструмент является одним из самых нерациональных, что, естест­

венно, не благоприятствует полному использованию его режущих способностей.

При анализе схемы резания червячной фрезы нетрудно видеть,

что ее объемная схема относится к фрезерному типу, а плоская схема — генераторная. Режущие лезвия всех зубьев инструмента

состоят только из профилирующих режущих кромок, хотя в дан иый момент резания осуществляется «точечное» профилирование. Таким образом, по приведенной выше классификации (см. табл. 6) рассматриваемый инструмент относится к группе разновидностей 3, Л. Из этой классификации следует, что конструктор может изме­ нить схему резания, не нарушая принятой кинематики формообра­ зования, за счет выбора в определенных пределах значения угла х (для вершинных режущих кромок этот угол определяется углом на­

клона винтовых стружечных канавок cd) . Последнее может улуч­

шать условия резания за счет более равномерного осуществления процесса фрезерования.

Итак, возможности конструктора здесь совершенно незначи­ тельные. Это объясняется тем, что не специализированы не только режущие зубья данного инструмента, но и режущие кромки в пре­ делах зуба. Для кардинального решения вопроса улучшения схемы резания червячных зуборезных фрез необходимо в первую очередь создавать конструкции с соответствующей специализацией режу­ щих кромок и зубьев. В этом направлении за последние годы прове­ дены соответствующие работы, в результате которых предложены

43

и практически применены такие, например, конструкции червячных

зуборезных фрез, как червячные фрезы с высотной коррекцией,

улиточные фрезы для обработки колес с внутренними зубьями и

червячные зуборезные фрезы с конусом на выходе.

Не останавливаясь подробно на преимуществах и недостатках указанных червячных фрез, отметим лишь следующее:

а) перечисленные конструкции червячных зуборезных фрез по­ явились главным образом в результате стремления конструкторов устранить огромные недостатки схемы резания обычной стандарт­

ной фрезы;

б) все конструкции в той или иной степени потеряли свою уни­ версальность (фрезы работают с определенной установкой по от­ ношению к заготовке колеса, а иногда рассчитываются на обработ­ ку колес не только определенного модуля, но и с определенным ко­ личеством зубьев);

в) все конструкции в той или иной степени улучшают схему ре­ зания, в связи с чем создается более рациональная загрузка режу­ щих кромок в пределах зуба и самих зубьев в результате опреде­

ленной их специализации, что и приводит к некоторой потере ими универсальности;

г) несмотря на то, что до настоящего времени окончательно нс найдены конструктивные решения червячных фрез, удовлетворяю­

щих производство и удачно сочетающих процесс формообразова­ ния с рациональной схемой резания, указанные попытки конструи­ рования червячных фрез следует считать правильными.

Данные о производительности червячных фрез рассматриваемых конструкций не одинаковы. Имеются, например, и такие данные, согласно которым использование червячных фрез с конусом, пере­ деланных из стандартных червячных фрез за счет изменения высо

ты зубьев, позволяет обрабатывать прямозубые и косозубые колеса на подачах, превышающих нормативные в 3—4 раза, а практичес­ ки применяемые на заводах — в 3—5 раз при нормальной работе

станка и инструмента.

2-й пример — протяжки.

Протяжки относятся к группе наиболее производительного ин­ струмента. Это объясняется, с одной стороны, тем, что цикл кине­ матических движений формообразования при работе протяжкой доведен до минимума. При обработке одного изделия цикл движе­ ний, если не считать установочного движения, которое определяет положение глубины резания первого вступающего в работу зуба протяжки (т. е. движение /), состоит лишь из одного кинематичес­

кого движения — вдоль направляющей поверхности изделия (дви­ жения 3). Такое сокращение кинематических движений цикла об­ работки детали было достигнуто в результате введения соответст­ вующих конструктивных движений, что и послужило основой для появления такого инструмента, как протяжки. С другой стороны, наличие в конструкции протяжек конструктивных движений способ­

ствует введению специализации режущих кромок данного зуба и

44

специализации самих зубьев протяжки .* Последнее обеспечило конструктору большие возможности в разработке конструкций про­ тяжек, работающих с самыми разнообразными схемами резания, и в получении при м*это соответствующего повышения производитель­ ности обработки в результате создания рациональных условий ре­ зания для режущих кромок инструмента.

Анализ схем резания протяжек показывает, что здесь применя­ ются схемы резания почти всех разновидностей, согласно их клас­ сификации (см. рис. 5).

Не давая глубокого анализа всех.схем резания, применяемых при протягивании (табл. 7), так как это не является целью данной работы, разберем кратко схемы резания группы № 1, 1,а.

Как следует из таблицы, рассматриваемая группа профильно­

параллельно-последовательным осуществлением срезов плоской схемы резания.

Из известных в настоящее время схем резания, применяемых при протягивании, к данной группе относятся следующие: ступен­ чато-шлицевая, групповая шахматная и схема резания протяжек

переменного резания.

Ступенчато-шлицевая и групповая шахматная схемы резания не отличаются друг от друга. Первая из них применяется при обра­ ботке отверстий, а вторая — при обработке плоскостей. Характер­ ная особенность протяжек, работающих по этим схемам резания, заключается в следующем: припуск разбивается на несколько час тей; каждая из них снимается несколькими зубьями, имеющими один и тот же подъем; зубья режут не всем периметром режущих кромок, а лишь частью его. Для этого на каждом зубе вырезают широкие канавки (в данном случае — в виде шлицев); канавки расположены друг относительно друга так, что все зубья с одина­ ковыми подачами удаляют полностью припуск, предназначенный для них; такая группа зубьев называется режущей секцией; при­ пуск делится между черновыми и чистовыми зубьями; на долю пер­ вых приходится примерно от 0,75 до 0,9 всего припуска, на долю вторых-—остальная часть припуска; чистовые зубья работают по профильной схеме резания; разделение стружки по ширине на чис­ товых зубьях осуществляется при помощи обычных стружкодели­ тельных канавок; режущая секция обычно состоит из двух или трех зубьев, причем последний зуб делают с режущей кромкой, полностью воспроизводящей образующую. поверхности изделия, а предшествующие зубья — со шлицевым профилем.

Работа протяжек по рассмотренным схемам резания имеет

большие преимущества по сравнению, например, с профильными схемами резания. Однако и такие протяжки имеют существенные недостатки, а именно наличие узких стружколомательных кана­ вок, понижающих стойкость инструмента и ухудшающих чистоту

* Согласно табл. 6, протяжки относятся к группе разновидностей инструмен­ та 4. А, Б и В.

45

обработанной по-верхностй изделия, пониженную стойкость угловых режущих кромок шлицевых секторов зубьев и т. д.

ДЛя устранения указанных недостатков были разработаны про тяжки новых конструктивных разновидностей. Эти протяжки на­ званы протяжками переменного резания. Особенности протяжек-

зубья режут не всем своим периметром, а лишь частью его; при­ пуск срезается секциями, состоящими из нескольких зубьев с оди­ наковым подъемом; каждый зуб секции состоит из режущих сек­ торов; режущий сектор представляет собой часть режущего лезвия, ограниченную двумя криволинейными выкружками с плавными пе­ реходами от главной режущей кромки к вспомогательной; все ре­ жущие кромки снабжены необходимыми задними углами; разде­ ление фронта стружки осуществляется на всех зубьях — обдироч­

ных, переходных и чистовых — с помощью выкружек, профиль ко­

торых выполнен по дуге окружности.

Указанные протяжки работают с повышенной стойкостью по

сравнению со ступенчато-шлицевыми, групповыми шахматными и другими разновидностями протяжек так называемого «прогрессив ного» резания, повышают качество поверхности, обеспечивают ра­ боту с подъемами на секцию до 0,5 мм и выше.

Из рассмотренных примеров видно, какие большие возможности имеются у конструктора для разработки таких режущих инструмен тов, которые наряду с удачным решением вопросов формообразо­ вания поверхности изделия обеспечивали бы полное использование режущих свойств инструмента. В этом направлении, безусловно, необходимо вести длительные и серьезные изыскания. Однако до

настоящего времени вопросу исследования схем резания и разра­ ботке на этой основе новых конструкций режущего инструмента

уделялось очень незначительное внимание.

Автор предполагает, что при проведении соответствующих ис­

следований схем резания режущего инструмента существующих

разновидностей можно разработать инструменты, работающие более производительно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из анализа кинематики режущего инструмента, т. е. рас­

сматривая цикл кинематических движений целевого назначения, и стремясь сократить затраты времени на их осуществление с по­ мощью введения в конструкцию инструмента так называемых кон­ структивных движений, автор пытался в первом разделе: 1) пока­ зать причины существующего многообразия режущего инструмента и классифицировать его; 2) наметить определенные пути для разра ботки режущего инструмента других разновидностей.

Однако все выводы, полученные в первом разделе, основывались на рассмотрении только формообразующей функции инструмента.

В настоящем разделе была рассмотрена вторая основная функ­ ция инструмента — снятие припуска с поверхности заготовки.

Из анализа первой основной функции инструмента выяснилось, что повышение производительности инструмента достигается осуще­

47

ПРИЛОЖЕНИЕ