Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности поперечного точения резцами с радиусной режущей кромкой. Учебное пособие
.pdf
1
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Д.В. Моисеев
ОСОБЕННОСТИ ПОПЕРЕЧНОГО ТОЧЕНИЯ РЕЗЦАМИ
С РАДИУСНОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКОЙ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ДГТУ
2024
2
УДК 621.9
М74
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор А.Н. Чукарин
(РГУПС, г. Ростов-на-Дону);
доктор технических наук, профессор В.И. Бутенко
(ДГТУ, г. Ростов-на-Дону)
Моисеев, Денис Витальевич.
М74 Особенности поперечного точения резцами с радиусной режущей
кромкой : учебное пособие / Д.В. Моисеев ; Донской государственный
технический университет. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2024. 49 с.
ISBN 978-5-7890-2204-7
Описаны особенности фасонного радиального точения. Представлены формулы для
расчета площадей среза при фасонном радиальном точении, а также математические модели и аналитические зависимости для определения усилий резания. Приведены примеры
расчета площадей среза для выпуклых и вогнутых фасонных поверхностей.
Предназначено для студентов и магистрантов всех форм обучения по направлению
подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».
УДК 621.9
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Донского государственного технического университета
Научный редактор
кандидат технических наук, профессор В.А. Лебедев
ISBN 978-5-7890-2204-7
© Моисеев Д.В., 2024
© Донской государственный
технический университет, 2024
3
Предисловие
Учебное пособие разработано для студентов и магистрантов всех
форм обучения по направлению подготовки «Конструкторскотехнологическое обеспечение машиностроительных производств» при
изучении теоретических курсов, проведении практических занятий
по профильным дисциплинам и при выполнении выпускных квалификационных работ.
Проведен сравнительный анализ основных параметров процесса
резания при продольном точении прямолезвийным режущим инструментом и поперечном точении сложнопрофильных поверхностей инструментом с радиусной режущей кромкой. На основании проведенного анализа установлено, что при поперечном точении фасонным режущим инструментом практически все параметры резания изменяются по
мере врезания инструмента, что квалифицирует процесс как нестабильный, исключающий использование существующих зависимостей для
расчета силовых характеристик процесса фасонного резания. Предложена методика исследования динамических характеристик процесса фасонного резания. Представлены зависимости для определения усилий
резания на базе средних удельных давлений и переменных площадей
среза по результатам проведенных экспериментальных исследований.
Изучение данного пособия направлено на приобретение студентами и магистрантами необходимых знаний, применение их в профессиональной деятельности, а также будет способствовать углублению и закреплению знаний, полученных на лекционных и практических занятиях, развивать навыки творческого анализа учебной литературы,
служить материалом для самостоятельной проработки и углубления
отдельных тем дисциплин.
4
Введение
Развитие машиностроения, наряду с другими отраслями экономики, является основой благополучия, самодостаточности и независимости государства.
Основной составляющей отраслью машиностроения является
металлообработка, которая базируется на современном обрабатывающем
оборудовании, технологиях производства, высокоточных режущих
инструментах, высокопроизводительных инструментальных материалах.
Общеизвестно, что в современном машиностроении в металлообработке основные операции по формообразованию поверхностей изделий
выполняются обработкой резанием в условиях повышения требований
к качеству, производительности обработки и снижению трудоемкости.
В связи с постоянным совершенствованием конструкций выпускаемых изделий увеличивается сложность, качество обрабатываемых
поверхностей деталей и технологий их обработки.
Условно рабочие поверхности деталей машин можно разделить
на простые (с прямолинейной образующей) и сложнопрофильные,
состоящие из одного криволинейного участка или представляющие
собой комбинацию криволинейных и прямолинейных участков. Соответственно, режущие инструменты для их обработки следует считать сложнопрофильными, форма режущих кромок которых или траектория их перемещения при точении методом поперечной или продольной подачи
должна точно соответствовать форме фасонных поверхностей деталей.
Условия резания прямолезвийным и сложнопрофильным режущим
инструментом существенно различаются. Так, прямолезвийные инструменты в условиях продольного и поперечного точения работают
с постоянной площадью и толщиной среза (при постоянной нагрузке),
длина активной части режущего лезвия ограничена глубиной резания,
5
а режущая геометрия остается постоянной в процессе точения. В условиях радиального фасонного точения, в отличие от прямолезвийного
резания, все геометрические параметры (геометрия, толщина, ширина,
площадь среза и др.) монотонно изменяются в широких пределах по
мере врезания; соответственно, изменяются условия деформации, температура и силы резания, влияющие на процесс изнашивания рабочих
кромок инструмента.
Существующие аналитические зависимости не позволяют определить силовые характеристики по удельным давлениям на контакте в силу неоднозначности их значений и неопределенности формы обрабатываемых поверхностей. В этой связи аналитические зависимости усилий
резания для последующих расчетов температур и интенсивности изнашивания определялись через площади срезов и средние удельные давления на контакте с учетом их изменений в процессе резания по результатам проведенных экспериментальных исследований.
Учитывая непредсказуемое многообразие форм обрабатываемых
поверхностей невозможно разработать универсальные расчетные зависимости для определения термодинамических характеристик процесса
резания. В этой связи целесообразно любой криволинейный профиль
заменить дугой окружности, поскольку окружность является наиболее
технологичной плоской кривой, упрощающей исследование процесса
резания. При этом замена криволинейных участков дугами окружности
не исключает нестабильность основных параметров резания, но упрощает процесс исследования с учетом их изменения. Кроме того, радиусные профили следует рассматривать не только в качестве составляющих сложные фасонные поверхности, но и как самостоятельные
широко распространенные поверхности таких деталей, как беговые
дорожки колец шарикоподшипников, сферических подшипников, ручьи
шкивов круглого сечения, шкивов полистпастов грузоподъемных механизмов. При этом наибольшее распространение имеют вогнутые радиусные профили, обрабатываемые резцами с выпуклой радиусной кромкой при радиальном точении.
В этой связи следует сосредоточиться на исследованиях контактных процессов при резании радиусных профилей для определения динамических и термодинамических характеристик.
6
1. ОСОБЕННОСТИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Обрабатываемые точением наружные и внутренние поверхности
деталей типа тел вращения можно условно разделить по виду их образующих на поверхности с прямыми образующими (цилиндрические,
конические, торцевые и т. п.) и на поверхности с криволинейными
образующими.
Механическая обработка поверхностей деталей типа тел вращения
производится в основном на станках токарной группы с вращательным
главным движением. Прямолинейная форма образующей может обеспечиваться за счет продольного или поперечного точения, в основном
прямолезвийным инструментом (резцами с прямолинейным или круглым режущим лезвием). Криволинейная образующая может формироваться при точении по копиру или по программе на гидрокопировальных станках или станках с ЧПУ, соответственно, за счет комбинации
продольной и поперечной подач обычными резцами.
Широко распространена фасонная обработка поверхностей детали
с криволинейной образующей методом поперечной или тангенциальной подачи фасонными стержневыми, круглыми или призматическими
резцами соответствующего профиля режущего лезвия.
Формы образующих криволинейных поверхностей могут быть разными: выпуклыми, вогнутыми, радиусными, овальными, эллипсными,
эвольвентными и др. Многообразие форм образующих следует сократить путем их замены дугами окружности.
Условия резания прямолинейных и сложнопрофильных поверхностей существенно различаются.
Если точение прямолинейных поверхностей отличается простотой
и стабильностью основных параметров резания, то при фасонном радиальном точении практически все геометрические параметры резания
нестабильны и изменяются в процессе резания, а характер их изменений зависит от конкретных геометрических параметров фасонной
поверхности, что осложняет исследование термодинамических характеристик, расчетных силовых зависимостей и др.
7
1.1. Особенности точения цилиндрических поверхностей
Наиболее простой способ обработки – это точение цилиндрических
поверхностей. Схема продольного точения цилиндрической поверхности диаметром d из заготовки диаметром D прямолезвийным резцом
представлена на рис. 1.1, где заготовка совершает главное движение
резания Dr, а резец совершает движение подачи Ds.
Рис. 1.1. Схема продольного прямолезвийного точения
При точении на длину l остаются постоянными следующие параметры резания:
глубина резания
2
Dd
t
;
продольная подача S;
углы в основной плоскости: главный угол в плане φ, вспомога-
тельный угол в плане φ1, угол при вершине ε;
толщина среза a = S;
площадь среза F = tS;
длина активной части режущего лезвия lр = t.
8
Как следует из рис. 1.1, практически все геометрические параметры резания остаются постоянными, и режимы резания взаимосвязаны
и сохраняют постоянство на длине обработки l.
Некоторым исключением, которым часто пренебрегают, является
изменение скоростей резания на участке от точки 1 до точки 2 режущего
лезвия:
()
1 000
D d n
V
,
где n – частота вращения шпинделя.
На рис. 1.2 представлена схема точения канавки детали диаметром D
и шириной b на глубину H
max
отрезным (канавочным) резцом с прямо-
линейной режущей кромкой.
Рис. 1.2. Схема поперечного прямолезвийного точения
Данная схема резания применима как для прорезки канавок, так
и для отрезки детали (при H = D / 2). В данном случае, как и в предыдущем, все параметры резания (S, φ, φ1, ε, форма и площадь среза)
остаются постоянными независимо от глубины погружения резца H.
9
Существенным отличием данной схемы поперечного резания
от предыдущей продольной схемы является более широкий диапазон
уменьшений скорости резания за счет уменьшения диаметра обработки
по мере заглубления резца (от H = 0 до H = D / 2):
max
1 000
Dn
V
,
min
0
0.
1 000
n
V
Нулевое значение скорости резания рассматривается только теоретически. Фактически точение в диапазоне изменения глубины врезания H
осуществимо при скорости V
max
.
1.2. Особенности точения конических поверхностей
В машиностроении широко применяются детали с наружными
и внутренними коническими поверхностями (конусы Морзе, конусы 7:24,
конусы 60° для центровых отверстий, посадочные конусы для насадных
режущих инструментов и др.). Конусы делятся на полные с остроконечной вершиной и круговым основанием и усеченные, ограниченные
по длине большим и малым круговыми основаниями.
Основные конструктивные элементы конуса:
большое и малое основание (окружности диаметром D и d);
высота (длина конуса) l – расстояние по оси между основаниями;
угол наклона конуса
arctg
2
Dd
l
;
угол конусности 2α.
Полные конусы имеют острозаточенную вершину (d = 0) и одно
круговое основание D > 0.
Усеченные конусы имеют два круговых основания (d > 0, D > d),
ограниченные по длине l. Конус установлен на центра, расстояние
между которыми определяется параметром L, при этом λ – это перепад осей центров.
На рис. 1.3 представлена схема обработки детали (усеченного
конуса) за счет смещения корпуса задней бабки (поворота продольной
оси O-O на угол α в положение O-O1) с последующим продольным
точением, параллельным оси O-O.
10
Рис. 1.3. Схема точения конуса прямолезвийным резцом
методом смещения заднего центра
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]