Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Особенности поперечного точения резцами с радиусной режущей кромкой. Учебное пособие
.pdf
11
Помимо общих особенностей методов точения поверхностей
с прямолинейной образующей данный метод имеет свойственные ему
особенности:
‒ невозможность точения полных и внутренних конусов;
‒ невозможность обработки коротких конусов с большой конусностью;
‒ ограниченный ресурс работы центров за счет их перекоса
(повышенный износ);
– при точении конусов с большой конусностью необходимо
использовать цилиндрические заготовки диаметром D + 2t (t – глубина
резания при чистовом проходе), что влияет на увеличение нормы
расхода материала обработки и необходимость удаления основного
припуска за несколько черновых проходов.
Помимо описанного, существуют альтернативные методы точения конусов: метод копирования (на гидрокопировальных станках);
обработка на станках с ЧПУ; метод радиального точения коротких
усеченных и полных конусов прямолезвийным режущим инструментом с φ = 90° – α; поворотом верхней части суппорта и др.
1.3. Особенности точения поверхностей
с прямолинейной образующей резцами
с радиусной режущей кромкой
Обработка поверхностей с прямолинейной образующей может
производиться не только прямолезвийным режущим инструментом,
но и резцами с круговым режущим лезвием, оснащенными твердосплавными круглыми пластинами по ГОСТ 19071-80 (круглые пластины диаметром от 9,525 до 25,4 мм).
На рис. 1.4 представлена схема продольного точения цилиндрической поверхности диаметром D резцом с круглой твердосплавной пластиной радиуса r. Точение цилиндрической поверхности осуществляется на глубину резания t = const при величине продольной подачи
S = const. При этом остаются постоянными и параметры резания, зависящие от t и S: форма, размеры, площадь среза, длина активной части
режущего лезвия (равная длине дуги 1-2). Часть параметров (главный
12
угол в плане φ, толщина среза a) зависят не только от глубины резания
и подачи, но и от положения точки на дуге врезания 1-2 и, соответственно, изменяются по длине режущего лезвия.
Рис. 1.4. Схема продольного точения резцом с круглой режущей пластиной
Для определения длины режущего лезвия 1-2 используем зависимости lр = r ω, где
arccos
rt
r
.
Тогда
р
arccos .
rt
lr
r
Если использовать глубину резания t в пределах от t = 0 (процесс
резания невозможен) до t = r при S = const, то длина lр активной части
режущего лезвия будет соответственно изменяться в пределах от нуля
до величины lр = (πr) / 2.
13
Зависимый от длины режущего лезвия главный угол в плане φ
образуется касательной n-n и (в рассматриваемой точке 1) продольным направлением подачи. В общем случае
2
,
где угол
arcsin
rt
r
.
Тогда
arcsin .
2
rt
r
В таком случае при t = 0 φ = 0, а при t = r φ = 90°.
При этом точка 2 на режущем лезвии является вершиной режущего
лезвия с нулевым значением главного угла в плане в связи с совмещением касательной m-m и продольного направления подачи. Это оказывает как негативное, так положительное влияние на процесс резания.
Толщина среза a в нормальном сечении изменяется по длине режущего лезвия от a = 0 в точке 2 до a = S в точке 5 (при врезании на
величину радиуса пластины).
В промежуточных точках режущего лезвия толщина среза определяется из треугольника 1-3-4 по зависимости a ≈ S · sin φ.
Данная схема резания существенно отличается от прямолезвийного
точения и усложняется за счет переменных параметров в процессе резания. Так, зависимости толщины среза по длине режущего лезвия влияют на постоянство удельных давлений, что усложняет исследование
деформационных и термодинамических характеристик, определение
усилий резания и прогнозирования стойкости. Кроме того, данная схема обработки ограничена при точении нежестких деталей в силу существенных значений поперечной составляющей силы резания из-за малых значений главного угла в плане φ.
Основными достоинствами данной схемы резания является более
длительный срок службы за счет многократного использования круговой формы в качестве режущей рабочей части (в отличие от многогранных режущих пластин), а также более высокое качество обработанной
поверхности за счет переходного режущего лезвия (участок 2) с нулевым значением главного угла в плане.
14
Рассмотренные выше основные схемы резания поверхностей
с прямолинейной образующей достаточно полно изучены. На базе проведенных исследований получены и описаны аналитические зависимости для определения усилий и мощности, затрачиваемой на резание.
Постоянство и взаимосвязь указанных параметров резания существенно облегчает исследование и разработку расчетных динамических
и технологических зависимостей.
2. ОСОБЕННОСТИ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Фасонные поверхности деталей типа тел вращения могут быть про-
стыми, состоящими из одного фасонного элемента, например только
радиусного профиля, или сложными, состоящими из нескольких криволинейных и прямолинейных, цилиндрических, конических и торцевых
участков.
В металлообработке наиболее распространены два метода формо-
образования фасонных поверхностей деталей типа тел вращения:
точение копированием режущим прямолезвийным инструментом
на гидрокопировальных станках продольной и комбинированной подачей;
радиальное или тангенциальное точение фасонным режущим ин-
струментом (стержневыми, круглыми или призматическими резцами).
Каждый из данных методов имеет собственные особенности, пре-
имущества и недостатки.
2.1. Фасонное точение методом гидрокопирования
В металлообработке достаточно широко применяется точение
фасонных поверхностей деталей типа тел вращения комбинированного профиля.
На рис. 2.1 представлена схема обработки фасонной поверхности
детали, которая реализуется методом гидрокопирования на станке
типа 1722.
15
Рис. 2.1. Схема обработки фасонных поверхностей методом гидрокопирования
16
Фасонная поверхность детали состоит из ряда участков:
– AB – прямолинейный цилиндрический участок;
– AC – перпендикулярный торцевой прямолинейный участок;
– CK – криволинейный радиусный нисходящий участок;
– KN – криволинейный радиусный восходящий участок.
Таким образом, на схеме представлена фасонная поверхность,
которая представляет собой последовательную комбинацию прямолинейных и криволинейных участков. Обработка фасонной поверхности
начинается с участка АВ методом продольной подачи параллельно оси
детали. Для обработки участка AC необходима поперечная подача.
Обработка фасонной поверхности CK обеспечивается комбинацией
продольной и поперечной подач в сочетании, соответствующем каждой
точке фасонного профиля.
Таким образом, обработка данного профиля предполагает про-
граммированное одновременное продольное и поперечное перемещение одним суппортом, что технически сложно осуществимо.
В данном случае возможность комбинации двух движений (про-
дольного и поперечного) решена следующим образом.
На станке имеется два основных суппорта:
‒ протяжной суппорт, который может перемещаться только в про-
дольном направлении с подачей Sпр;
– гидрокопировальный суппорт, который установлен на протяжном суппорте под углом θ относительно продольной оси и может перемещаться только в направлении оси гидросуппорта.
Таким образом, резцедержатель, установленный на гидроприводе
вместе с режущим инструментом, может одновременно перемещаться
как вдоль продольной оси O-O за счет подачи протяжного суппорта Sпр,
так и вдоль оси гидросуппорта под углом θ с подачей Sг. Программирование и сочетание подач Sпр и Sг осуществляется перемещением щупа
по поверхности копира, соответствующего профилю детали.
При этом горизонтальное перемещение щупа вдоль копира соответствует продольному перемещению протяжного суппорта, а вертикальное перемещение преобразуется в перемещение вдоль Sг гидрокопировального суппорта и раскладывается на составляющие: горизонтальную составляющую Sx и вертикальную составляющую Sy. При точении торца AC составляющая Sx увеличивается до значения подачи Sпр,
17
движение в продольном направлении прекращается, а под воздействием составляющей Sy происходит обработка торца AC в направлении,
перпендикулярном оси O-O.
Точение криволинейного участка CK осуществляется гидросуппортом по тому же принципу за счет комбинации подач Sпр и Sг для каждой
точки криволинейного контура.
Следует иметь в виду, что выбор геометрии резца в основной плоскости существенно влияет на возможности фасонного точения на всех
участках.
Так, на рис. 2.1 показаны положения резца I–IV при точении каждого участка фасонной поверхности. Необходимо, чтобы в силу
особенностей фасонного профиля не возникали отрицательные или нулевые значения углов в плане. На приведенной схеме принят резец
с углами в плане φ = 95°, φ1 = 5°, при этом угол при вершине
ε = 180-95-5 = 80° можно считать оптимальным. Как следует из схемы,
выбранная форма резца обеспечивает возможности фасонной обработки
на большинстве участков за исключением радиусного участка KN, где
радиусный профиль перекрывается вспомогательным режущим лезвием
резца (φ1 < 5°), и гидрокопирование становится невозможным.
Неполное профилирование является следствием сложности профиля и геометрии резания.
В данном случае невозможность профилирования участка KN методом гидрокопирования может быть заменена обработкой методом радиального фасонного точения. Для этого на гидрокопировальном станке кроме протяжного и гидросуппорта предусмотрен поперечный суппорт, который может оснащаться фасонным стержневым резцом
с режущим лезвием, соответсвующим по форме профилю участка KN,
и формировать профиль методом поперечной подачи S
поп
.
Участок AC может обрабатываться поперечной подачей, если станок оборудован дополнительными (вертикальными) поперечными суппортами.
Основные особенности метода фасонного гидрокопирования.
В процессе гидрокопирования глубина резания t неопределенная, так
как зависит от формы и размеров заготовки и количества проходов.
При чистовом проходе обычно оставляют припуск t
min
= 0,3–0,5 мм.
Для черновых проходов глубина резания может составлять
t
max
= 1,5–2,5 мм.
18
Подача Sпр остается постоянной только на продольных прямых
и поперечных участках.
Площадь среза F и толщина среза a несущественны.
Скорость резания V может изменяться в широких пределах в случае большой разницы по высоте Hi профильных участков:
2
1 000
i
H
V
.
В качестве расчетной принимается скорость резания, соответствующая максимальной высоте фасонного профиля.
Длина активной части режущего лезвия lр незначительна и соизмерима с глубиной резания t.
Режущая геометрия в основной плоскости (углы φ, φ1, ε) суще-
ственно изменяется при точении участков с криволинейным профилем.
Постоянство углов в основной плоскости имеет место только на участках с прямолинейным профилем (см. рис. 2.1).
Данный метод профилирования фасонных поверхностей применяется в серийном и массовом производстве, так как требуется специализированное оборудование (станки типа 1722), оснастка (копиры)
и режущий инструмент.
2.2. Метод радиального фасонного точения
инструментом с криволинейным режущим лезвием
Метод радиального фасонного точения более универсален и может
использоваться в индивидуальном и серийном производстве, поскольку
не требует специализированного обрабатывающего оборудования и существенных затрат на технологическую оснастку и режущий инструмент.
Каждый из рассматриваемых методов имеет собственные недостатки и ограниченное применение. Так, гидрокопирование зависит
от сложности профиля и невозможно на закрытых участках, например
на восходящих радиусных и криволинейных (см. рис. 2.1). Метод радиального фасонного точения применяется при обработке коротких профилей с целью ограничения длины активной части режущего лезвия в
силу зависимости жесткости системы СПИД и влияния на величину
поперечной подачи.
На рис. 2.2 представлена схема радиального фасонного точения
резцом радиусного выпуклого профиля.
19
Рис. 2.2. Схема радиального фасонного точения
резцом выпуклого радиусного профиля
Ниже представлены основные параметры и особенности данного
вида обработки.
Определение длины активной части режущего лезвия. В процессе
радиального врезания длина активной части режущего лезвия увеличивается от нуля до длины полуокружности радиуса r. В процессе обработки резец радиуса r перемещается в радиальном направлении на величину подачи S за каждый оборот, при этом изменяется положение
центра резца (точки O, O1, O2). В этом случае величина дуги при врезании на 1 оборот
2AB r
, где ω – центральный угол, тригонометри-
ческая функция которого определяется по формуле
2
2
cos
OC
rH
O A r
,
где H = Sni; ni – число полных оборотов детали.
Тогда
2 arccos .
rH
AB r
r
При H = 0
0AB
. При H = r
.AB r
20
Определение величины угла в плане φ. Согласно схеме на рис. 2.2,
значение главного угла в плане определяется по формуле
arcsin .
rH
r
В таком случае при H = 0 φ = 90º, а при H = r φ = 0º. Таким образом,
по мере врезания главный угол в плане φ изменяется от 90° до 0°.
Определение толщины среза в нормальном сечении. Толщина среза
при резании a = S · sin φ.
При φ = 90º a = S, при φ = 0º a = 0. Таким образом, по мере врезания толщина среза уменьшается от a = S до a = 0.
Изменение заднего угла по мере врезания. Задний угол при вреза-
нии равен: α = α
max
при φ = 90º; α = 0º при φ = 0º.
Изменение скорости резания в процессе врезания достаточно
существенно из-за значительной глубины врезания. Так, при высоте
профиля r = 4,5 мм диаметр обработки в начале и в конце врезания
уменьшается на 9 мм.
Например, при диаметре заготовки d = 80 мм, r = 4,5 мм
и n = 500 об/мин скорость резания изменяется в пределах:
min
3,14 80 500
= = =125,6 м/ мин;
1 000 1 000
Dn
V
min
( 2 ) 3,14 (80 9) 500
111,5 м/мин.
1 000 1 000
D r n
V
Таким образом, скорость резания в процессе врезания на полную
величину профиля уменьшается на 11,2 %.
2.3. Определение мгновенных площадей среза
радиусных профилей при радиальном точении
В связи с непостоянством параметров среза (толщины и длины) ве-
личина площади среза также изменяется в процессе врезания.
Значения мгновенных площадей среза при радиальном точении
необходимы для последующих расчетов удельных усилий резания
и температуры. Очевидно, что для выпуклых и вогнутых радиусных
профилей площади среза будут различными.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]