книги из ГПНТБ / Лакур К.В. Виброустойчивые резцы
.pdfмежду глубиной резания, установленной по лимбу попе речного суппорта, и фактической глубиной резания.
Растачивание резцом НРК с главным углом в плане <р = 45° вызывает наиболее сильные отжатая резца, при этом вибрации имеют наибольшую интенсивность и
Рис. 19. Зависимость отжатий расточного резца НРК в направ лении оси У от изменения угла в плане и скорости резания.
наблюдаются частые выкрашивания режущей кромки. Лучшие результаты получились при растачивании рез цом с главным углом в плане ф = 90°. В этом случае отжатия практически равны нулю, и виброустойчивость наиболее высокая.
Для растачивания глухих отверстий следует приме нять резцы с главным углом в плане ф = 90°. Они более устойчивы в работе и обеспечивают лучший отвод стружки, чем резцы с углом ф = 95°. Более сложен вы
70
бор оптимального угла в плане расточных резцов для растачивания сквозных отверстий. Казалось бы, и здесь можно применять резцы с углом ср = 90°. Однако при косом заднем торце детали, когда на выходе резца при пуск окажется неравномерным, может произойти под хватывание и выкрашивание пластинки твердого сплава. При угле ф < 90° этого не произойдет, так как неравно мерный слой снимается постепенно, что исключает по ломки.
НИИТМАШ запросил ведущие предприятия Ленин града о целесообразности и возможности применения для растачивания сквозных отверстий резцов с главным углом в плане ф = 75°. В большинстве случаев были получены положительные ответы.
Все эти соображения и побудили нас принять у рез цов для растачивания сквозных отверстий главный угол в плане ф= 75°.
Специальные опыты по определению оптимального значения угла наклона главной режущей кромки не проводились. Практика же работы резцами НРК показывает, что лучшим вариантом является угол А, = 0°. Допускается отрицательное его значение, но никак не положительное. В последнем случае усиливаются вибра ции и ухудшается отвод стружки. Стружка направляет ся на обработанную поверхность и забивается меж ду резцом и деталью либо же загромождает зону ре зания.
Общие соображения подсказывают, что дополни тельная фаска на передней поверхности должна быть меньше, чем принято у резцов для наружного точения.
Стружкозавивающая канавка должна быть сделана так, чтобы обеспечить завивание или же ломание стружки.
Обычно при ^ = 0° и стружколомающей канавке
71
с несколько большим, чем на проходных резцах, радиу сом стружка завивается в крутую спираль и выходит через отверстие шпинделя станка.
Располагать пластинку твердого сплава на резцах НРК лучше горизонтально, т. е. без положительного переднего угла. Это более технологично с точки зрения изготовления и заточки. На долговечности резца это также не отражается, зато упрощается заточка стружколомающего порожка.
Были произведены испытания прочности резца в се чении головки, расположенном непосредственно под пластинкой твердого сплава. Для этого использовали резец квадратного сечения 30 X 30 мм, где бородка была сострогана заподлицо со всей опорной плоскостью стержня. Слой материала головки под пластинкой твер дого сплава (№ 0616 размерами 20 X 18 X 8) имел тол щину 7 мм.
При растачивании резцом НРК с вылетом /==80 мм
и режимом |
резания /= 12,5 |
мм и s = 0,5 мм/об резец |
|
.выдерживал |
испытания; при |
увеличении |
же подачи |
до 5 = 0,75 |
мм/об материал под пластинкой |
прогнулся. |
Такой режим, однако, вряд ли можно считать допусти мым при значительном вылете резца.
Из опыта работы на Невском машиностроительном заводе имени В. И. Ленина установлено, что у резцов сплошного квадратного сечения режущую кромку необ ходимо располагать на 0,1 величины сечения резца выше нейтральной оси. Например, для резцов разме рами 25 X 25 мм h 0 = 2,5—3 мм, для резцов размерами 32 X 32 мм h0= 3,5—4 мм и для резцов размерами 40 X 40 мм h 0 = 4—5 мм. Таким образом удается избе жать затруднений, возникающих при установке вершины резца по высоте линии центров станка из-за ограничен ных размеров паза резцедержателя по высоте.
72
При таком исполнении резцов увеличивается высота материала под пластинкой твердого сплава и загиб головки резца вниз является совершенно лишним.
Опыт применения резцов НРК сплошного круглого сечения на многих предприятиях Ленинграда также дает основание утверждать, что перегиб головки резца вниз в месте припайки пластинки твердого сплава, как это было предусмотрено в первоначальной конструкции резца, не является необходимым. Токари полностью стачивают эту бородку и поломок резцов по этой при чине не происходит.
Токарь-новатор В. К. Семинский предложил произ водить термическую обработку расточных резцов. Пред полагалось, что это повысит их виброустойчивость. Для проверки этого предположения нами были поставлены контрольные опыты.
Из приведенных в табл. 11 данных видно, что терми ческая обработка резцов не влияет на их виброустой чивость.
|
|
|
|
Таблица I I |
Влияние термической обработки резца на интенсивность |
||||
|
|
вибраций |
|
|
|
|
Вибрации при работе резцами |
||
Скорость |
Семинского |
|
НРК |
|
|
|
|
|
|
резания V, |
без термо- |
закалка |
без термо- |
закалка |
м!мин |
обработки |
HRC 37 |
обработки |
HRC 35 |
|
|
Высота волны, h мкм |
|
|
75 |
15 |
14 |
4 |
4 |
106 |
18 |
19 |
5 |
5 |
73
L
Рис. 20. Резцы расточные с круглым стержнем:
а — для глухих отверстий; б — для сквозных отверстий.
Размеры в мм
Форма пластинок |
Наименьший |
твердого сплава |
диаметр растачива |
для отверстий |
ния D |
d |
L |
т |
R |
|
|
новым |
изношен |
|
|
|
|
глухих |
сквозных |
||
|
|
|
|
резцом |
ным |
||
|
|
|
|
|
|
|
резцом |
10 |
120 |
2 |
5 |
0601 |
0101 |
|
|
12 |
140 |
3 |
6 |
0601 |
0101 |
18 |
15 |
16 |
170 |
4 |
8 |
0604 |
0203 |
24 |
20 |
20 |
200 |
6 |
10 |
0606 |
0205 |
30 |
26 |
25 |
250 |
8 |
12,5 |
0610 |
0225 |
36 |
32 |
74
Рис. 21. Резцы расточные квадратного сечения:
а — для глухих отверстий; б — для сквозных отверстий.
Размеры в мм
Сечение |
|
|
|
|
Форма пласти |
||
|
|
|
|
нок твердого |
|||
стержня резца |
L |
т |
К |
D, |
сплава для |
||
|
|
отверстий |
|||||
н |
В |
|
|
|
|
глухих С К В О З Н Ы Х |
|
16 |
16 |
180 |
6 |
2,0 |
20 |
0606 |
0203 |
20 |
20 |
220 |
8 |
2,5 |
24 |
0606 |
0205 |
25 |
25 |
250 |
10 |
3,0 |
30 |
0610 |
0225 |
32 |
32 |
300 |
12 |
4,0 |
40 |
0610 |
0227 |
40 |
40 |
350 |
16 |
5,0 |
48 |
0612 |
0227 |
Наименьший
диаметр растачивае
мого
отверстия
26
32
40
52
65
75
На рнс. 20 и 21 приведены оптимальные конструк тивные размеры и геометрические параметры резцов НРК, выявленные в процессе исследований и практиче ского использования резцов на заводах.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАСТОЧНЫХ РЕЗЦОВ НРК
Лучшей сталью 'для изготовления стержней расточ ных резцов считается сталь 40Х. Несколько уступает ей сталь 45. Применять высокоуглеродистые инструмен тальные и высоколегированные стали не рекомендуется.
Они дороги |
и их способность к демпфированию, т. е. |
к затуханию |
(гашению) колебаний за счет внутреннего |
трения, невелика по сравнению со сталями 40Х и 45. Термическая обработка (закалка) также снижает спо собность резцов к демпфированию. Это можно наблю дать в повседневной практике. Закаленные детали больше звенят, чем до закалки; детали из высокоугле родистых и легированных сталей также лучше звенят, чем детали из малоуглеродистой стали.
Рекомендуется проводить нормализацию резцов, которая улучшает механические свойства, не снижая способности демпфирования.
С другой стороны, стержни из малоуглеродистой стали не выдерживают применяемых в практике нагру зок: они прогибаются либо же сминается материал головки под пластинкой твердого сплава.
Стержни |
для резцов малых сечений (порядка |
6—12 мм) |
рекомендуется калить до твердости HRC |
40—45, потому что здесь скорее возникает опасность перегрузить и прогнуть стержень резца, а при растачи вании малых отверстий с небольшими подачами опасная зона возникновения вибраций отодвигается за пределы
76
практически применяемых скоростей резания. Для растачивания малых отверстий в заготовках из специ альных сталей, где вибрации возникают и при малых скоростях резания, применяются монолитные твердо сплавные резцы.
От жесткости резца зависит точность обработки; этот вопрос не менее важен, чем рассматриваемый в брошюре вопрос о вибрациях.
Представление о жесткости того или другого резца можно составить после расчетов по формуле, принятой для определения жесткости балки, заделанной одним
концом и |
нагруженной |
сосредоточенной нагрузкой |
(в данном |
случае силой |
резания) на другом конце. |
Величина прогиба в этом случае определяется по фор муле:
|
J П р О Г |
» |
|
|
где Р — нагрузка на вершину резца, в кГ\ |
|
|||
I — вылет резца, в мм; |
для |
стали, |
равный |
|
Е — модуль |
упругости |
|||
22 000 кГ1мм2; |
|
|
12. |
|
I — момент инерции, определяемый по табл. |
Предположим, что нам надо выбрать резец для вы полнения определенной операции на заданных режимах резания. Величина Р зависит от подачи и глубины реза ния и определяется по справочным данным; величина вылета резца I является заранее установленной и зави сит от длины растачиваемого отверстия или конструкции резца.
Переменной величиной является момент инерции /, зависящий от формы и размеров сечения стержня. Этой величиной и надо пользоваться для сравнения жесткости
7 7
резцов. В . табл. 12 приведены размеры и вычисленные моменты инерций наиболее часто применяемых сечений стержней резцов. Здесь же указаны наименьшие диа-
Таблица 12
Размеры (в мм) разных сечений расточных резцов и соответствующие нм моменты инерции
|
|
|
|
3=tiVl2 |
|
|
j =h3b/12 |
|
|
d |
/ |
D, |
h |
/ |
D, |
h |
ь |
/ |
D, |
6 |
63,62 |
8,5 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
201,1 |
10,5 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
10 |
490,9 |
13 |
12 |
1 728 |
20 |
12 |
10 |
1 440 |
32 |
12 |
1018 |
16 |
14 |
3 201 |
25 |
16 |
12 |
4 096 |
40 |
16 |
3 217 |
22 |
16 |
5 461 |
28 |
20 |
16 |
10666 |
55 |
20 |
7 854 |
28 |
20 |
13333 |
35 |
25 |
20 |
26042 |
70 |
25 |
19175 |
35 |
25 |
32 552 |
42 |
32 |
25 |
68266 |
80 |
30 |
39 761 |
42 |
30 |
67 500 |
50 |
35 |
30 |
107 190 |
100 |
32 |
51 472 |
44 |
32 |
87 381 |
55 |
40 |
32 |
170666 |
110 |
40 |
125 664 |
52 |
40 |
213 333 |
70 |
40 |
35 |
186 666 |
115 |
метры отверстий Dь которые можно расточить данным резцом. Для окончательного выбора резца по жесткости требуется провести расчет по приведенной выше фор
78
муле. Возьмем в качестве примера такой случай. Допу
стим, |
что |
требуется |
расточить |
отверстие диаметром |
||||
30 |
мм |
и |
I — 60 мм\ |
материал |
заготовки — сталь 45; |
|||
оь = 70 кг/мм2. |
Режим резания: s = |
0,2 мм/об, i = |
5 мм. |
|||||
Из |
таблиц |
в |
справочнике находим |
P z = 210 кГ |
при |
|||
Ф = |
60°. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно нормали МН 5206-64, для данного размера |
отверстия подойдет резец 2140-0046, где сечение хвосто
вика 20 X 20 |
мм и |
головка d\ = 17 мм, I = 80 мм, |
|
D! = 28 мм. Прогиб такого резца |
составит: |
||
, |
Р13 |
210-512 000 |
=0,4 ММ. |
Упрог— з E I |
3-22 000-4100 |
||
Для сравнения берем резец НРК диаметром 20 мм |
|||
(D1 — 30 мм) |
и установим его с вылетом 63 мм (3 мм |
||
на выход резца); прогиб такого резца будет равен: |
|||
, |
РР |
210-250 000 |
П1 |
/"рог —2EI |
~~ 3-22 000-7854 |
—U,i ММ' |
что в 4 раза меньше прогиба первого резца, а если так, то и жесткость второго резца больше жесткости первого резца в 4 раза.
Пример этот характерен тем, что в первом случае мы применили резец, где вылет в 80 мм определен при его изготовлении. У резца НРК вылет установлен по длине растачиваемого отверстия с некоторым запасом (60 + 3 = 63 мм). Так как величина вылета очень сильно влияет на прогиб, то в данном случае только за
счет |
вылета жесткость уменьшается |
больше |
чем |
r 2 |
раза. |
|
|
При изготовлении резцов НРК малыми партиями |
|||
заготовка отрезается из круглого проката |
(желательно |
||
из калиброванного) и загибается так, как |
показано |
на |
|
рис. 22, а. |
|
|
79