книги из ГПНТБ / Лакур К.В. Виброустойчивые резцы

Для резцов сечением 32 X 32 мм и выше при вылете I 200 мм справедливым является учет не полной вели­ чины, а лишь 0,75 вылета резца.

Например, токарь Невского машиностроительного завода имени В. И. Ленина А. Небылица при растачива­ нии резцом сечением 40 X 40 мм, при вылете I = 200 мм, h0 = 16 мм, ср = 60° и среднем радиусе растачиваемого отверстия г = 50 мм устанавливает вершину резца выше линии центров станка на 12 мм. При расчете по приведенной выше формуле, где I принята за 100%, получаем:

V = ^ - t g 6 0 ° = ^ 9 - 1,73=7 мм,

если же принять 0,75 I, то

V x = w t g 6 0 ° = ^ - 1 ,7 3 = 9 ,3 мм.

Последний расчет ближе подходит к установке, при­ нятой А. Небылицей. Очевидно, несколько увеличенный размер hyCT взят потому, что вместе с резцом проги­ бается и головка резцедержателя, что влияет на увели­ чение угла ©„рог-

вышеприведенной формуле. Следует сказать, что расчет­ ные величины не являются абсолютно точными. Мне кажется, что таких расчетов и вообще нет в техниче­ ской литературе. Приведенные здесь данные могут быть приняты как приближенные, которые можно уточнять при практическом применении. Здесь же указаны раз­ меры пазов резцедержателя, а жирными линиями огра­ ничены пределы возможности установки резцов в пазу резцедержателя.

60

Как видим, использование возможности ликвидиро­ вать или уменьшить интенсивность вибраций за счет установки вершины резца выше линии центров станка ограничено, так же как и установка резцов НРК огра­ ничивается высотой паза резцедержателя. Было бы весьма полезно, если бы станкостроители обратили вни­ мание на выпуск станков с увеличенной высотой паза резцедержателя.

Установка же выше линии центров станка резцов с главным углом в плане <р > 80° становится невозмож­ ной, так как /густ получается больше радиуса растачи­ ваемого отверстия, т. е. вершина резца становится выше растачиваемого отверстия.

61

Следует помнить, что так ликвидируется вдавлива­ ние задней поверхности резца в металл крутого участка профиля волны со всеми сопровождающими его послед­ ствиями (см. стр. 45), но не устраняются колебания в радиальном направлении под углом 0 у.

Как уже упоминалось, с уменьшением угла в плане увеличивается радиальное отклонение резца и связан­ ное с этим увеличение вибраций под углом 0 Г При уста­ новке вершины резца выше линии центров станка уве­ личивается положительный угол наклона режущей

от параметров резца. При этом потоки стружки будут неизменно направлены на обработанную поверхность, а также увеличатся радиальные силы и угол 0 Г Для устранения этих явлений токари завода «Знамя труда» при заточке резцов делают отрицательный угол наклона главной режущей кромки, что компенсирует влияние положительного угла X при установке, так как действи­ тельный угол X имеет нулевое значение (см. рис. 17).

При растачивании отверстий большого диаметра установка резца по высоте затрудняется из-за ограни­ ченной высоты паза резцедержателя. При растачива­ нии резцом с главным углом в плане, близким к 90°, невозможно устранить вибрации, так как при любой установке вершины резца поверхность резания остается перпендикулярной оси резца.

В. А. Кривоухов и А. Л. Воронов проводили испыта­ ния по влиянию на вибрации положения вершины резца относительно линии центров станка. Обтачивалась бол­

62

угол в плане <р = 30о. Материал — Ст. 3, а ь — 38 кГ/мм2. При опускании вершины резца ниже центров станка на 5 мм вибрации прекратились. Для расчета величины Ауст при наружном точении в приведенной выше фор­ муле вместо множителя tgcp надо брать ctgcp, и расчет установки вершины резца будет иметь следующий вид:

- ^ „ = ^ • ^ = ^ • 1 , 7 3 = 5 , 4 мм.

Как видим, и при наружном точении расчет вели­ чины установки вершины резца относительно линии центров станка совпадает с экспериментальными дан­ ными, полученными разными авторами.

ИСПЫТАНИЯ РЕЗЦОВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Производственные испытания по выявлению преиму­ ществ расточных резцов НРК перед расточными рез­ цами стандартной конструкции производились на заво­ дах «Ленполиграфмаш», имени Карла Маркса, «Элек­ трик» и имени Котлякова. Работе по проведению сравнительных испытаний предшествовало ознакомле­ ние с расточными операциями, выполняемыми на токарных станках.

Особое внимание обращалось на трудоемкие детали, обработка которых вызывала затруднения на заводах.

Результаты этих испытаний были сведены в таблицы, одна из которых (по заводу «Электрик») здесь приво­ дится (табл. 9).

63

П р и м е ч а н и я . 1. При работе стандартными резцами на режимах, указанных в таблице, возникали вибрации. 2. Резцы, указанные в таблице как стандартные, в действительности отли­ чаются от последних по высоте расположения режущей кромки. По ГОСТ для резца 30x30 при­ нято Н0*=*10 мм, применяется же Л0=7 мм; для резца 25x25 принято Л0=8,5 мм, применяется Л0= «=6 мм; для резца 16X16 принято Л0=5 мм, применяется Л0—4 мм. И все же, несмотря на это, резцы НРК с /г()—0 оказываются более эффективными. 3. В целом на заводе отмечено повыше­ ние режимов резания при применении резцов НРК в среднем в 2,25 раза.

Примерно такие же результаты получились и на других заводах.

На заводе имени Карла Маркса при растачивании сквозного отверстия в заготовке из стали 45 диаметром 132 мм и длиной 155 мм на крупном станке фирмы Axelson применялся резец по ГОСТ 6743-53 с диаметром рабочей части 40 мм. При этом режимы резания были такими: у =106 м/мин, s = 0,3 мм/об и 1 = 3 мм. При замене указанного резца резцом НРК сплошного ква­ дратного сечения 32 X 32 мм режимы резания были повышены: v — 142 м/мин, s = 0,4 мм1об и t = 3 мм.

Как видим, повысились они на 80%, и это оказалось возможным несмотря на то, что жесткость резца диа­

Первый резец, имеющий квадратный хвостовик, не является резцом с регулируемым вылетом; вылет опре­ делился при его изготовлении и в данном случае соста­ влял 200 мм. Второй же резец (сплошного квадратного сечения) был установлен с вылетом 160 мм, и в конеч­ ном счете его жесткость оказалась выше, чем жесткость первого резца.

На заводе имени Котлякова при растачивании втулки из стали 50 на станке ДИП-300 применялся

нейшее повышение режимов резания ограничивалось вибрациями.

При обработке резцом НРК диаметром 30 мм при

ций здесь не наблюдалось, хотя режимы резания были увеличены более чем в 4 раза. Токарь, работавший на

этом станке, пытался применить новые режимы, работая прежним резцом, но при первых же оборотах шпинделя появлялись сильные вибрации. Когда же этот резец был изогнут по рабочей части так, чтобы режущая кромка расположилась на уровне нейтральной оси, оказалось возможным вести расточку при повышенных в 4 раза режимах резания.

На рис. 18 показаны два резца: верхний резец (а) выполнен по ГОСТ 6743-53, где h0 = 7 мм, а нижний такой же резец (б), но изогнут по рабочей части так, чтобы режущая кромка расположилась на уровне ней­ тральной оси державки.

При демонстрации преимуществ резцов НРК на других заводах токарю давались два таких резца и делались пробные проточки попеременно тем и другим резцом, при этом постепенно увеличивалась скорость резания. Обычно нормальный резец по ГОСТ с увели­ чением скорости резания начинал сильно вибрировать и выкрашивался. Второй же (изогнутый) резец оста­ вался невредимым.

На рис. 18, а показан резец, заменявшийся 10 раз; его предшественники вышли из строя из-за частых вы­ крашиваний. Резец же, изображенный на рис. 18,6, не заменялся за это время ни одного раза.

Однажды в присутствии сотрудника Всесоюзного научно-исследовательского инструментального института А. В. Акимова, интересовавшегося работой резцов НРК, мы попытались сломать резец НРК диаметром 20 мм с вылетом 100 мм и ф = 60°. Растачивали заготовку из стали 45 при s = 0,16 мм/об и v = 300 м/мин, при этом постепенно увеличивали глубину резания до t = 8 мм. Дальнейшее нагружение было прекращено из-за пере­ грузки станка. Резец остался невредимым. При тех же значениях подачи и скорости резания резец по ГОСТ

66

При более или менее длительном использовании резцов НРК для растачивания труднообрабатываемых сталей все же выявляются безусловные их преимущества.

На ленинградском заводе «Знамя труда» обработка нержавеющих сталей осуществляется весьма широко. Резцы НРК в производство не внедрены, но сами токари в самодеятельном порядке применяют их либо прибе­ гают к описанным выше приемам использования обыч­ ных резцов и добиваются при этом положительных результатов.

ОТРАБОТКА ГЕОМЕТРИИ РЕЗЦОВ НРК

Необходимо было выявить оптимальные конструк­ тивные и геометрические параметры расточного резца НРК. С этой целью проверялась зависимость вибро­ устойчивости от переднего угла у, заднего угла а, глав­ ного угла в плане <р, радиуса закругления вершины резца г, массы у вершины резца, величины т («крючка») и термической обработки (табл. 10).

Таблица 10

Влияние геометрических параметров резцов НРК на их виброустойчивость

68

Из этой таблицы видно, что при скоростях резания, приемлемых для растачивания твердосплавными рез­ цами, и при изменении переднего угла в пределах, при­ меняемых на практике, интенсивность вибраций не изменяется. Опытов с малыми и тем более отрицатель­ ными передними углами вообще не проводилось, так как известно, что в таких случаях значительно увеличи­ ваются силы резания, влияющие, в свою очередь, на увеличение вибрации.

Задний угол мало влияет на виброустойчивость и изменять общепринятое значение а = 8° также нет не­ обходимости.

Радиус закругления вершины резца заметно влияет на интенсивность вибрации при небольших глубинах резания и потому рекомендуется применять г < 0,5 мм.

Для выяснения влияния массы у вершины резца были испытаны два резца: один — с проточкой на конус

с дополнительно наплавленной бобышкой (30—40 г стали) у вершины резца. Интенсивность вибраций пер­ вого резца была на 2—3 мкм больше, чем второго.

Учитывая, что в данном случае абсолютная высота вибрационной волны определяется всего лишь 5—6 мкм, увеличение высоты волны на 2—3 мкм является вели­ чиной весьма ощутимой.

Величина изгиба головки резца т не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на интенсивность вибраций.

Весьма существенным оказывается выбор главного угла в плане ер, который заметно влияет на виброустой­ чивость резца. Как видно из рис. 19, с уменьшением глав­ ного угла в плане значительно увеличивается и отжатие резца по оси У. Отжатие определялось по разнице

69