книги / Обработка резанием с вибрациями книга
..pdfНеобходимые экспериментальные данные
Л (4 i); |
^ 2 (^02)» |
H Q - d f i , |
T — ° ” , |
|
vpm |
e = |
c l0« |
Tг(/oi); |
т^^ог); |
0 (A>i) |
T> |
± ; |
n |
T - |
||
|
m |
|
|
VP |
|
T,; |
_? |
; |
< C x ; |
9 - <>" |
|
m |
|
|
|
|
VP |
|
|
|
|
cv |
|
|
|
T i» |
T — |
j |
1 бщах» |
Л |
Таблица 2t
Способы определения входных данных в формулу для вычисления стойкости инструмента при прерывистом резании
Формула для определения параметров х, у и Сф
7\
|
1g--- i- |
|
|
|
r |
rU r |
|
У _ |
|
^2 |
. |
1 |
— Пу. |
||
|
---------- |
; |
x — |
с „о — Cf C-, |
|||
9 |
t , |
/ (,! |
|
|
m |
°9 |
1 ^ |
|
* 4 |
< « ) |
|
|
|
|
|
'‘ |
1 |
; x = — — «i/; |
y = |
. |
|
|
/02 |
m |
g |
/ |
|
|
*01 |
|
|
ТгУх lç |
T 2V P |
UÇ |
|
c * - |
. |
в Г (0 Л ; c 0e = |
*02 |
eg(*)<u |
|
*01 |
J |
J |
|
|
|
0 |
|
0 |
( / ) |
1) - ( tem ) : X - m - w |
c - - C Î C . |
m V
при прерывистом резании, при этом функция Q(t) нахо
дится как аналитическим путем (см. гл. IV), так и экс периментально. Способы определения показателей х, у
и коэффициента СУо на основе использованных здесь выводов В. М. Ярославцева приведены в табл. 21.
УДАРНО-ПРЕРЫВИСТЫЙ МЕТОД РЕЗАНИЯ
Одной из разновидностей прерывистого резания с вибрациями, т. е. .механической обработки с периодиче ски меняющимися параметрами, является ударно-пре рывистое резание. В этом случае гармопическое перио дическое движение заменяется формой колебаний в виде отдельных импульсов, имеющих форму, близкую к пря моугольной. Процесс ударио-прерывистого резания за каждый цикл обработки складывается из ударного воз действия на материал срезаемого слоя, установивше гося резания и отдыха инструмента.
При использовании методов прерывистого резания для обеспечения равной производительности необходимо увеличивать скорость резания, так как выход инстру мента из зоны резания увеличивает длину проходимого нм пути пропорционально скоростному коэффициенту kT, определяющему отношение максимальной скорости вибрационного движения Ave к окружной скорости рав номерного движения voKp.
Общий вид установки для ударно-прерывистого ре зания на токарном станке дан на рис. 70 [29]. Патрон для ударно-прерывистого резания крепился в шпинделе токарного станка. На выходном валу патрона, ведомой втулке, крепилась оправка с заготовкой в виде кольца. Патрон для ударно-прерывистого резания преобразует равномерное вращательное движение шпинделя станка в нестационарное, импульсное движение (рис. 71). Он состоит из корпуса с крышкой. 4, в которой собраны по водок 1, два бойка 3, качающиеся на осях 2, и ведомая втулка 5 с закрепленным в ней с помощью сменной оправки 6 инструментом. Поводок при вращении, пере
даваемом от шпинделя станка, поворачивает бойки вме сте «с корпусом. Бойки ударяют по кулачкам ведомой втулки, сообщая ей начальную скорость резания. При обретенная при ударе кинетическая энергия втулки пе реходит в дальнейшем в работу сил резания; после это-
to
сл
Рис. 71. Конструкция и слегка работы патрона для ударно-преры вистого резания
боек получает жесткую связь со шпинделем станка; процесс резания в этом случае является периодическим
иза каждый период не отличается от обычного резания;
2)работа с частичным (временным) заклиниванием механизма после соударения, когда процесс обработки складывается из четырех этапов — удар, обычное реза ние, выход из зоны резания, отдых;
3)работа механизма с преимущественно ударной на грузкой, передаваемой на ведомую втулку с инструмен
том, без заметного участка установившегося резания. При проведении экспериментальных исследований по отработке ударно-прерывистого резания выяснилось, что для определенных условий обработки существует оптимальная импульсная нагрузка, передаваемая шпин делем зоне резания. Например, при нарезании резьб М10 и М12 с шагом 1,25 и '1,5 мм в деталях из стали
Х18Н9Т наилучшие результаты достигаются при втором режиме работы и при нагрузках, соответствующих при ращению кинетического момента ведомой-втулки с ин струментом 1,3-10-3 кГм-сек, что соответствует 480— 600 об/мин; при больших импульсных нагрузках резко
снижается стойкость инструмента. Так, при 700— 800 об/мин и выше уже после нарезания нескольких от
верстий появляются небольшие сколы на режущих зубьях метчика.
Ударный импульс определяется из следующей фор мулы [29J:
В = (1+к)Х
X --------------------------------------------------- кГсек, (5.19) |
||||||
|
г г |
ifi |
I |
\ |
|
|
|
30/ ——cos8 a-J-- ;— Sin*ffi + ——cos a cosô ) |
|
|
|||
|
\ J S |
|
Л |
J |
|
|
Для внедренной конструкции патрона для нарезания |
||||||
резьб М12Х‘1,25 в стали Х18Н9Т: У|=4,3-10 кГм |
сек2, |
|||||
/ 2= 1,73-10—5 |
кГм-сек?, |
/3=2,38*I0“S |
кГм•сек2, |
а~ |
||
=0,031 |
м, г=0,018 м, л =530 об/мин, |
wi=55,5 |
pad/сек, |
|||
<р= 18°, |
а=11°, |
6=75°. |
получим <5= 1,3-10-3 |
кГм,'сек. |
||
Принимая |
к=0,35, |
Экспериментальное исследование влияния массы ве домой втулки и кулачков на ударно-прерывистое реза ние проводилось путем крепления к ним дополнитель ных масс в виде шайб (рис. 72), при этом фиксировал
ВТЗ-1; в этом случае стало возможным -производить обработку при 300—400 об}мин шпинделя. Без этого ме
роприятия при числах оборотов меньше 300 в минуту угол поворота инструмента был мал, что вело к увели чению времени обработки
* ----- -- |
-----г ........ .... |
|
|
|
|||||||
ной 10 мм до значений 1Гн |
|
673'1 |
|||||||||
превышающих 5 мин. |
|
/j |
|
||||||||
|
Для |
эксперименталь- |
|
|
|||||||
пого |
исследовании |
удар |
|
ШИ9Т |
|||||||
но-прерывистого точения t,o |
|
|
|||||||||
по схеме рис. 70 на ведо |
|
|
|
||||||||
мой втулке патрона кре- |
|
|
|
||||||||
пилась оправка |
с |
заго |
|
|
|
||||||
товкой |
в |
виде |
кольца. |
|
в |
1Z ¥р h/пан |
|||||
В |
качестве материала |
|
------1----- |
||||||||
заготовки |
была |
принята *** |
|||||||||
сталь |
Х18Н9Т, |
обраба- |
3 |
СОЖ-энцяьсия |
|||||||
тываемый |
диаметр |
коль |
г |
J_«ar-хлор лщофин |
|||||||
ца — 70 мм, исследова- |
|
ю |
|||||||||
лось |
свободное |
резание, |
1 |
|
|
||||||
поэтому |
ширина |
кольца |
|
|
|||||||
была |
принята |
малой |
и |
|
|
|
|||||
.равней |
3 |
мм. |
Скорость |
|
8 |
fl Урн/нин |
|||||
вращения заготовки изме- |
Скорость резания |
||||||||||
нялась в пределах 250 - |
рис „ |
Зависим0сть |
|||||||||
/1U |
ОО/мин, |
|
|
|
|
момента от скорости резания- |
|||||
|
|
Производительность |
л —стиль Х18Н9Т и сплав ВТЗ-1, резь- |
||||||||
ип ÏJпмп-ппрпьтииf'Tftrn |
U P- |
М12х1*5, метчик 1 й, СОЖ“ хлорл- |
|||||||||
у д а р н о ПрбрыВИСТОГО |
р е |
рован&ый |
парафин, |
б —сталь ЭИ654. |
|||||||
зания |
оценивается |
углом |
резьба M14X1.5. |
l-й «стчик |
|||||||
поворота |
|
заготовки |
за |
|
|
|
каждый цикл обработки фПг* в рад. Поэтому произво
дительность ударно-прерывистого резания при точении
следует определять |
по |
формуле |
|
Т |
— |
L |
(5.20) |
• Мцш— |
So |
Ф»с.'«я |
|
|
|
где L —длина обрабатываемой поверхности в мм\ п — число оборотов шпинделя в об{мин\ гп — количество кулачков у патрона.
Производительность ударно-прерывистого точения оценивалась по времени одного оборота обрабатывае-
9 в н. подурм* |
?57 |
мого кольца, равному----------- |
, Из рис. 74 видно, что |
увеличение числа оборотов, т. е. скорости резания, ве дет к уменьшению времени для одного оборота заготов ки, определяющего снятие стружки данного объема т. е. повышению производительности обработки. Напротив, при малых числах оборотов шпинделя (200 об}мин)
процесс резания вообще прекращается.
Qfi
02
I |
I |
I I |
г |
? |
ОбшОоеточение. |
у |
|||
wtBM/miH, |
У * |
|
||
. у . - / ? ?иш!пЯ -У |
|
|||
г |
|
Y |
|
|
|
|
А Г |
УйпЬнО-!werfhfSuc- |
|
/ |
5 |
|
т$е точение, |
|
|
twtt/tmf/.t / о т |
|||
У |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
260 |
W0 |
пЫ>/тн |
Ю 20 |
30 |
W сен |
||
|
|
|
Время |
|
|||||
Рис. |
74. |
Зависимость |
вре |
Рис. 75. |
Кривые |
износа |
при сво |
||
мени |
одного |
оборота зато* |
бодном |
резании |
стали |
XI8H9T |
|||
товки, т. |
е. производитель |
|
|
|
|
||||
ности |
ударно-прерывистого |
|
|
|
|
||||
резания, |
при |
точении |
от |
|
|
|
|
||
числа |
оборотов |
шпинделя |
|
|
|
|
Проведенные исследования позволили установить от личительную особенность ударно-прерывистого метода резания, заключающуюся в зависимости углового пере мещения инструмента за один удар от вида обрабаты ваемого материала: чем больше сопротивление обраба тываемого материала движению резания, тем меньше это угловое перемещение и наоборот. Машинное время при ударно-прерывистом резании в отличие от обычных методов резания не является в этом случае постоянным и зависящим только от режимов резания,— при ударно прерывистом резании оно определяется также видом обрабатываемого материала и износом инструмента. По этому процесс резания становится «авторегулируемым». Переход на более труднообрабатываемые марки стали, увеличение объема снимаемого слоя приводят к повы шению машинного времени ударно-прерывистого реза ния за счет уменьшения длины рабочего хода за
каждый ЦИКЛ peâaHMrt. Это обеспечивает удовлетвори
тельную стойкость инструмента. По машинному време ни обработки на данной операции можно судить о ка честве самого процесса резания, о рациональности при нятой геометрии заточки и режимах резания, об износе, эффективности СОЖ и других параметрах обработки.
Стойкостные испытания ударно-прерывистого точе ния, проведенные при свободном резании резцами из PÏ8, показали повышение стойкости инструмента по сравнению с обычным резанием (рис. 75). Например, при 500 об(мин шпинделя, т. е. при скорости резания 110 м1мин, и глубине резания 0,2 мм износ инструмен та при ударно-прерывистом методе через 45 сек, когда инструмент снял с заготовки 6 мм длины срезаемого слоя, составлял h3= 0,5 мм. Между тем осуществить
обычный процесс резания при столь высокой скорости быстрорежущим резцом не удалось ввиду мгновенного его износа. Напротив, при работе на низких скоростях (Чр=18 м}мин), когда производительность патрона ста
новится крайне малой из-за очень больших холостых хо дов, удельный износ резца, отнесенный к единице объе ма снятого металла, становится меньше для обычного резания.
Наибольший объем экспериментальных исследований [29] ударно-прерывистого метода резания выполнен на операциях нарезания резьб 1М12х1,5, 1М14х1,5 длиной 10 мм. Осциллограммы резьбойарезания показали, что
на режимах обработки и параметрах патрона, приведен ных выше, время резания составляет 0,01 сек, паузы — 0,024 сек. Момент встречи метчика с заготовкой носит
ударный характер. Для проверки явления протаскива ния после ударного входа, т. е. процесса резания, по добного обычному, были поставлены специальные опы ты по одновременному осциллографированию времени контакта соударяющихся деталей и крутящего момента, сопровождающего процесс резьбонарезания. Для этого на поверхности контакта ведомой втулки были прикле ены через изолирующую прокладку полоски фольги, к которым присоединялись провода (рис. 76). Между корпусом станка и фольгой последовательно со шлей фом осциллографа включали источник постоянного то ка. Типовая осциллограмма записи времени контакта приведена на рис. 76, где видно, что время контакта
CÔBîia^aet no Длительности с иЗкеиенИем кру-ЬиДего мб- мента на ведомой втулке с закрепленным в ней инстру ментом. Это позволило в дальнейшем определять время резания по длительности записанного крутящего мо мента.
Скорость движения ведомой втулки с инструментом определялась с помощью приспособления, показанного
Г 7 ~ \----------
Время контакта
Л Л Л Л Л А Л Л Л Л
Рис. 76 Схема замера в типовые осциллограммы записи времени контакта и крутящего момента
на рис. 72. Диск имеет 360 выступов (через 1°), зазоры между которыми залиты эпоксидной смолой. При вра щении диска по нему скользит вольфрамовый контакт 2,
дающий постоянный сигнал на шлейф осциллографа. Измерение скоростей движения втулки в диапазоне 190—480 об/мин показывает, что во время протаскива
ния длительность импульсов не изменяется. Это позво ляет сделать вывод, что скорость резания остается по стоянной и равной скорости вращения шпинделя станка,