Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
где T1=S1Yi1Iа{- радиус, соответствующий заданной толщине среза; S - подача; п, - число оборотов заготовки, оставшееся до выхода резца из процесса резания; 5 - толщина перемычки между отверстием и режущей кромкой в месте отделения стружки.
Оставшееся число оборотов равно отношению пути резца из рассматриваемой точки до выхода из зоны резания к подаче л, = / / S. Путь / резца находится из прямоугольного треугольника со сторонами r0, / и
гипотенузой г, (см. рис. 2.3, а); / = д/ г} -r02 . С учетом значений п, и / текущий радиус
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ 31
где tj = г, - г0 - припуск, соответствующий текущему положению резца.
Толщина перемычки при свободном точении с достаточной точностью определяется из условия прочности материала обрабатываемой заготовки на разрыв
Ь, = F1/(к[о,Щ ,
где F1 - касательная составляющая силы резания; к = 1,3 - коэффициент запаса; b - ширина среза; [<тв] - допустимое напряжение на разрыв.
Отделение стружки 5 начинается с наибольшей толщины среза = Яшах и происходит при последовательном убывании толщин среза а2, а3, а, соответственно уменьшающимся радиусом rx, г2, г3, г;. Формирование стружки в условиях тангенциального точения сопровождается изменением положения зоны пластических деформаций. С помощью динамометрического резцедержателя 6 измеряют силы резания по трем координатам одновременно. Электрический сигнал передается через усилитель 7 на осциллограф 8.
Разновидности корней стружек, соответствующих свободному резанию и точению прямым, проходным и прорезным резцами, показаны на рис. 2.3, б-д. Способ был проверен на токарном станке мод. D350 фирмы «Oerlikon» (Швейцария) мощностью 100 кВт при свободном тангенциальном точении шайб диаметром 178, шириной 4 мм. Диаметр обработанной детали 168 мм; припуск 5 мм; материал заготовки - сталь 60, химический состав: С 0,57 ... 0,65 %; Si 0,15 ... 0,35 %; Mn 0,50 ... 0,8 %; P 0,035 %; S 0,035 %; предел прочности на разрыв ав = 800 МПа, твердость HB 229; материал резца - твердый сплав PlO (ТТ20К9). В шайбах были просверлены отверстия и установлены шесть заглушек на радиусах от р, до р6, соответствующих толщинам среза ах = 0,14; а2 = 0,12; а3 = 0,1; а4 = 0,75; а5 = 0,05; а6 = 0,03 мм (см. рис. 2.3, а). Резание осуществляли без охлаждения в интервале скоростей 25 ... 150 м/мин с шагом 25 м/мин, подачей S = 0,5 мм/об. Суммарная жесткость системы шпиндель-заготовка в горизонтальной плоскости jr = 3 кН/мкм, в вертикальной ув = 0,5 кН/мкм.
Вследствие стабильности физико-химических свойств материала достигается высокая точность результатов для всех толщин.
Способ позволяет быстро переналаживаться на получение корней стружки других толщин среза. Например, для нового ряда вдвое больших
32
ЗАВИСИМОСТИ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ
толщин а = 0,28; 0,24; ...; 0,06 мм достаточно увеличить подачу в 2 раза. Получение 36 корней стружек во всем диапазоне заняло всего 2 ч, что примерно в 10 раз быстрее, чем при раздельном обтачивании.
Микрофотоснимки позволили определить размеры наростов, застойных зон, углы сдвига, шероховатость поверхности и усадку стружки. Зависимость высоты нароста H от скорости резания и толщины среза отображает общий характер наростообразования при точении заготовок из стали 60 (рис. 2.4). В полиэкстремальных кривых наблюдается тенденция уменьшения высоты нароста при увеличении толщины среза и скорости резания. Нарост переходит в заторможенную зону, которая характеризует стабильность пластических деформаций и углов сдвига.
Высокая пластичность заторможенной зоны обеспечена температурой около 900 °С. По мере уменьшения толщины среза заторможенная зона преобразуется в нарост, который достигает максимальной величины при толщине среза 0,075 мм. Большой нарост становится неустойчивым; происходит его периодический срыв стружкой или заготовкой, причем в последнем случае следы нароста хорошо заметны на обработанной поверхности заготовки.
Рис. 2.4. Высота нароста и заторможенной зоны при точении заготовки из стали 60 (материал резца - твердый сплав ТТ20К9, Ь = 4 мм, резание свободное, без охлаждения)
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ 33
С дальнейшим уменьшением толщины среза (менее 0,075 мм) нарост уменьшается и смещается к вершине резца, удельные силы резания и пластические деформации возрастают, и, хотя нарост уменьшается по высоте, он становится прочнее и сохраняется для малых толщин среза (около 0,03 мм). При толщине среза меньшей радиуса скруглення вершины резца, равного 0,03 мм, нарост закрывает скругленную часть режущей кромки. Он фактически заменяет режущую кромку и обеспечивает процесс резания и пластического деформирования металла.
С ростом скорости резания заторможенная зона распространяется в область малых толщин. Для скорости более 100 м/мин нарост полностью отсутствует, а пластичный слой заторможенной зоны равномерно облегает весь контур режущей кромки, образуя своеобразный смазочный материал, по которому скользят деформированные слои металла.
Осциллограмма (рис. 2.5) касательной F, и радиальной Fr составляющих силы резания при скорости резания v = 150 м/мин в зависимости от толщины среза а показывает, что с уменьшением толщины среза увеличивается отношение Fr и F,.
