книги из ГПНТБ / Лакур К.В. Виброустойчивые резцы

нейтральной оси без учета возможностей компенсации этого'расположения после частичного износа пластинки твердого сплава. Следовало бы, как это было предусмо­ трено в проектах нормалей, представленных НИИТМАШем, располагать режущую кромку на 2—4 мм

мере использования пластинки. При этом удалось бы также избежать затруднений в установке резца по центру обрабатываемого отверстия, возникающих из-за ограниченных размеров паза резцедержателя по высоте.

Многолетний опыт применения расточных резцов НРК сплошного круглого сечения на предприятиях Ленинграда является положительным. Не было случая, чтобы предприятие, однажды применив круглые резцы, впоследствии от них отказалось. Некоторые критические замечания были лишь в начальный период внедрения, но они своевременно были приняты во внимание при отработке проекта нормалей.

Резцы НРК круглого сечения имеют ряд преиму­ ществ: обеспечивается установка резца с любым за­ данным вылетом стержня соответственно длине растачи­ ваемого отверстия; сокращается в 2 раза номенклатура потребных на одном рабочем месте резцов; при затачи­ вании по схеме, приведенной на рис. 24, режущая кромка сохраняется на уровне нейтральной оси, а число возможных переточек увеличивается на 50%, при этом с увеличением числа переточек уменьшается наимень­ ший возможный диаметр растачиваемого отверстия; поворотом резца вокруг продольной оси можно отрегу­ лировать углы резания и создавать благоприятные усло­ вия при растачивании с малыми глубинами резания (по­ рядка 0,05—0,15 мм).

Специальными опытами, описанными выше, и длитель­

90

ной практикой применения резцов НРК установлено, что наибольший эффект применения их наблюдается при главном угле в плане, близком к 90°. С уменьшением

прогиб резца, но и отклонение в горизонтальном напра­ влении по оси У, преимущества резцов НРК по вибро­ устойчивости практически становятся малозаметными. По этим соображениям проекты нормалей предусма­ тривали для расточных резцов, применяемых при сквоз­ ном растачивании, угол ф = 75°. Во всесоюзных норма­ лях машиностроения это не нашло отражения и преду­ сматривается ф = 60°.

Невольно возникает мысль о том, что некоторые учреждения, занимающиеся разработкой нормалей режущего инструмента, недостаточно учитывают пере­ довую практику. Сейчас уже очевидно, что требуется изменение существующих нормалей.

По рекомендации совета новаторов Ленинграда круг­ лые расточные резцы НРК изготовляются в нашем го­ роде в течение нескольких лет в централизованном по­ рядке. Лучшим доказательством их признания является то, что резцы эти не залеживаются на складах Инструментснабсбыта.

ДРУГИЕ ВИДЫ ВИБРОУСТОЙЧИВЫХ РЕЗЦОВ

Все приведенное выше относилось к расточным рез­ цам. В практике машиностроения находят применение и другие резцы: отрезные, прорезные, торцовые вырез­ ные и резьбовые, у которых режущую кромку необхо­ димо располагать на уровне нейтральной оси стержня резца. Как упоминалось выше, эти резцы, как правило,

91

имеют режущую кромку, перпендикулярную оси стержня резца, и потому влияние изгиба резца проявляется в полной мере без поправок на угол в плане, как это

в плане 20 и 30°. Эти резцы обычно снимают стружку одновременно двумя режущими кромками. При изгибных колебаниях таких резцов с увеличением среза по одной из сторон профиля резьбы уменьшается срез по другой стороне; суммарная сила резания при этом не изменяется, а остается постоянной, и, таким образом, источник возбуждения вибраций отсутствует. Надо на­ помнить, что это происходит при сравнительно малых скоростях резания, где изменение сил резания от ско­ рости не влияет на возбуждение вибраций. С увеличе­ нием скорости резания в зонах спадающей характери­ стики сил резания также возникают вибрации.

Совсем иная картина получается при нарезании резьбы способом разваливания. Так называется прием, при котором съем металла производится по одной из сторон профиля резьбы. Из практики работы многих токарей известно, что при нарезании многозаходных резьб очень опасно обрабатывать «отбегающую» сто­ рону профиля резьбы. Так условно назовем сторону про­ филя резьбы, которая образует с горизонтальной перед­ ней поверхностью резца угол, больший 90° (см. рис. 25). Противоположную этой сторону с углом, меньшим 90°, принято называть «набегающей». «Отбегающая» сторона имеет большой угол подъема винтовой линии, и это, на первый взгляд, благоприятствует хорошему съему стружки по «отбегающей» стороне, что при нарезании внутренней резьбы приводит к нежелательным послед-

92

ствиям. При малейшем прогибе резца или заготовки резец углубляется в металл, сила резания увеличи­ вается, снова увеличивается прогиб и т. д. Происходит то, что принято называть подхватыванием; при этом обычно портится нарезка и часто ломается резец.

Рис. 25. Схема нарезания резьбы с крупным шагом.

Практика показала, что совершенно безопасно обра­ батывать «набегающую» сторону профиля резьбы даже при сравнительно малой жесткости технологической системы деталь — опора — резец.

Многие опытные токари при нарезании многозаходных резьб обрабатывают только «набегающую» сторону, несмотря на трудности установки резца с положитель­ ным углом резания. Обработка «отбегающей» стороны производится перевернутым резцом при обратном вра­ щении шпинделя станка, при этом бывшая раньше «от­ бегающей» сторона профиля становится «набегающей».

93

При таком способе нарезания наружных резьб (на­ пример, червяков и ходовых винтов) пружинные оправ­ ки становятся совершенно лишними. Они снижают жест­ кость и без того слабой системы, в результате чего шаг нарезки, особенно на первой и последней нитках, полу­ чается искаженным.

При изготовлении точных ходовых винтов для пре­ цизионных станков применение жесткого резца позво­ ляет удовлетворять высокие требования точности шага этих винтов.

Принципиально здесь наблюдается совершенно та же картина, что и при растачивании расточными рез­ цами с режущей кромкой, расположенной выше ней­ тральной оси стержня, с той лишь разницей, что по­ верхность резания не является перпендикулярной оси резца, как мы условно принимали при растачивании, а зависит от угла подъема винтовой линии, и поэтому угол 0* имеет значительную величину; уменьшить его до нулевого значения за счет опускания режущей кромки практически почти невозможно. По этим причинам на жесткость резьбового резца для нарезания внутренних резьб надо обращать особое внимание.

Еще в довоенное время был распространен очень простой способ изготовления хороших резьбовых резцов из круглого проката быстрорежущей стали (рис. 26). На этом рисунке показана схема обработки головки резца при определенном смещении центра заготовки в зависимости от высоты нарезки. Головка получается при этом чечевицеобразного профиля. На рисунке пока­ зан резец как в нерабочем, так и в рабочем положениях. Здесь . полностью используется внутренняя полость резьбы для увеличения сечения державки. При таком выполнении профиля державки жесткость резца увели­ чивается в 1,48 раза по сравнению с круглым резцом.

94

Например, нарезать трапецеидальную резьбу 10X3 мм в бронзовой гайке длиной 50 мм при внутреннем диа­ метре 7 мм можно было только при изготовлении резца по указанному способу.

Нерабочее положение Рабочее положение

Рис. 26. Жесткий резьбовой резец.

Для получения задних углов резца производится соот­ ветствующая заточка либо пользуются теми приемами, какие применяются при изготовлении или установке дисковых резьбовых резцов для наружных резьб.

Применяются как цельные, так и сборные резцы. Цельные резцы изготовляются для мелких резьб, где оправку со вставным резцом изготовить затруднительно.

95

Для более крупных резьб, где увеличение размеров оправки лимитируется диаметром отверстия под резьбу, целесообразнее пользоваться оправками чечевицеобраз­ ного профиля со вставными резцами (рис. 27). Передняя поверхность такого резца затачивается так, чтобы ее продолжение совпало с центром О оправки. Это дает

А-А

Рис. 27. Резьбовая оправка.

возможность установить оправку и вершину резца по высоте центра нарезаемой заготовки.

Само собой разумеется, что при нарезании резьбы большого диаметра можно применять и оправки боль­ шого сечения, где соблюдение указанных рекомендаций не обязательно.

При нарезании резьб скоростным способом угол'про­ филя чистового резца обычно принимают меньшим на 1—1,5°, чем угол профиля нарезки. Так, например, для метрических резьб резец затачивают с углом профиля, равным 59°. Это оказывается необходимым, так как такая заточка компенсирует разваливание резьбы, наблюдающееся при высокой скорости резания.

Разваливание, как мне кажется, объясняется тем, что стружки, сходящие с обеих режущих кромок, встре­ чаются и, сталкиваясь, создают у вершины резца боль­ шие напряжения, вследствие чего близко расположен­

96

ные у вершины резца элементы поверхности нарезки испытывают не только пластические, но и упругие деформации, искажающие профиль резьбы.

Как показали проведенные наблюдения, при заточке на передней грани резьбового резца фасок под отрица­

тельными передними углами (рис. 28) стружки, сходя­ щие с обеих режущих кромок, получают первоначаль­ ное направление кверху и сходятся под некоторым углом так, что, встречаясь, они еще больше загибаются кверху и движутся в вертикальном направлении в виде двух самостоятельных стружек. Напряжения при этом

равномерно распределяются по всему профилю нарезки, не вызывая его искажения.

Важно, чтобы гребень у вершины резца, полученный при заточке фасок под отрицательным передним углом, не имел смещения относительно вершины резца. Много­ кратные измерения профиля резьбы в измерительной лаборатории показали, что при этом угол профиля резьбы не отличается от профиля резца.

Рис. 29. Резьбовая оправка с подушкой.

Следует кратко остановиться на способе нарезания особо длинных внутренних резьб, рассказав при этом об опыте чехословацких новаторов. На нижней стороне оправки, применяющейся в таких случаях, выфрезерован паз в виде ласточкина хвоста (рис. 29), в который вставляется сменная стальная каленая подушка 1 с радиусом закругления по нижней стороне, равным радиусу . внутреннего диаметра нарезки. Благодаря скольжению в соединении «ласточкин хвост», подушка при поперечных смещениях оправки остается в постоян­ ном положении и выполняет роль своеобразного лю­ нета. Такой оправкой нарезаются резьбы, которые по длине превышают внутренний диаметр нарезки в 10— 12 раз. Резец должен располагаться примерно над серединой подушки, и при его выходе из нарезки в конце и в начале прохода подушка должна иметь достаточ-

98

ную длину с тем, чтобы она окончательно не выходила за пределы отверстия.

Резцы для наружного точения. До сих пор мы рас­ сматривали виброустойчивость резцов для внутренней обработки. При наружном точении также возникают вибрации резца, особенно при точении труднообрабаты­ ваемых материалов. В таком случае и у проходных рез­ цов при расположении режущей кромки близко к ней­ тральной оси стержня заметно снижается интенсивность вибраций.

Был проведен такой опыт. Производилась обработка

25 X 16 мм с вылетом I = 45 мм, при этом наблюдалась вибрация резца. Когда же был установлен изношенный с торцовой напайкой твердого сплава проходной резец такого же сечения и с тем же вылетом, но с режущей кромкой, расположенной ниже верхней образующей на

9 мм (й0= Р —9 = 3,5 мм), вибрации прекратились.

Опыт был повторен несколько раз с разными вариан­ тами заточки резцов, но результаты не изменялись.

Что же касается упорных проходных резцов, у кото­ рых режущая кромка расположена параллельно оси стержня, то следует сказать, что в этом случае изгибные колебания стержня не влияют на интенсивность вибраций и поэтому эти резцы обладают высокой виброустойчивостыо. Смещение режущей кромки резца по высоте при появлении вибраций в этом случае не устра­ няет их.

Иногда устранить вибрации можно за счет измене­ ния геометрии заточки резца. Как известно, при точении с большими подачами резцами Колесова часто появля-, ются вибрации. На рис. 30 показаны внизу в позициях