Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
80
РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ
деталей. Изнашивание резца происходит равномерно по обеим режущим граням и по ребру их пересечения. Резание трехгранным резцом впервые было осуществлено в 1952 г. В.А. Кривоуховым и Д.И. Козловым. Они разработали резец с двумя наклонными гранями по передней поверхности для радиального точения [A.c. № 93443 (СССР)]. Подобный резец использовал для отрезных работ токарь-скоростник Н.Г. Кузовкин.
Рассмотрим подробнее схему действия сил на резец при токарном строгании (рис. 4.3, а). Имеющиеся данные о резании треугольным резцом лишь приблизительно раскрывают картину действующих сил и не содержат сведений о разделении стружки. При движении заготовки со скоростью vT и резца со скоростью vc результирующая скорость резания равна ve = Vx + vc (рис. 4.3, б). На гранях / и 2 действуют силы резания Fr\ и FR2. Используя известное выражение силы через механические свойства материала, геометрические параметры резца и режимы (2.15), представим силы резания в зависимости от толщины и ширины среза.
КОМПЛЕКСНЫЕ СПОСОБЫ РЕЗАНИЯ НА БАЗЕ СТРОГАНИЯ И ТОЧЕНИЯ 81
Ширина среза определяется протяженностью режущей кромки соответствующей грани (см. рис. 4.3, б)
bx = Bx /(COsXx cosa,); b2 = B2/(cosX2 cosa2),
где Bx и B2 - ширина потока материала на гранях / и 2 соответственно в направлении скорости резания; Xx и X2- углы наклона граней / и 2 в направлении, перпендикулярном скорости резания; Ot1 и Ct2 - задние углы резца.
Толщина среза переменна по длине режущей кромки и распределяется по треугольному сечению. Средние значения толщин среза для граней / и 2
ах =tcosyx 12 ; а2 =/cos(p2 /2,
где (P1 и ф2 - углы в плане.
С учетом найденных значений а и b
FRX =cxkyt Bx соБф1 /(2cosA,j COSa1), FR2 =cTkyt B2 cos ф2 I (2 cos X2 cos a2),
где ky = (K c - sin y) / cos у + tg C, Ke - коэффициент усадки стружки;
С = 40 ... 46°. Разделение стружки на два потока 3 и 4 происходит в том случае, если сила разрыва сечения стружки по ребру пересечения граней / и 2 меньше минимальной нормальной составляющей силы резания, действующей на грань: Fpa3p < FNX < FN2i
FNX =FA1sin[cos(vT/ve) + A>1], (4.2)
= FR2 sin [ c0s (vt / Ve ) + A,2 ] . (4.3)
Сила на разрыв равна
^разр = [ ав ]м /2 cos (Ф - у) / (2 sin Ф cos у), (4.4)
гДе [ав]м ~ модифицированное напряжение на разрыв (с учетом темпе-ратурно-скоростного фактора); Ф - угол сдвига материала по ребру, результирующий углы сдвига Ф! и Ф2 по граням / и 2 на ребре их пересечения (см. рис. 4.3, б).
Из анализа зависимостей (4.2)-(4.4) следует, что с увеличением углов наклона граней Xx и X2 к набегающему материалу, а также с умень-
82
РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ
шением углов в плане фі и ф2 возрастает надежность разделения стружки на два потока.
Увеличение угла наклона грани до 90° соответствует ее устранению из резания. При значениях X, близких к 90°, грань не режет, а давит материал. Объясняется это неблагоприятным перераспределением размеров сечения среза - по мере поворота грани происходит экспоненциальное увеличение ширины среза при уменьшении толщины. Это вызывает резкое увеличение сил трения по грани и уменьшение угла сдвига. Сила пластической деформации возрастает настолько, что резание становится невозможным вследствие отжима и поворота инструмента в направлении ее действия.
При X = 0° стружка уже не разделяется на два потока, она деформируется в стружку треугольной формы. Поворот грани / на угол Х\ + X2 соответствует резанию одной гранью, наклоненной на угол X2. Изменение наклона граней к результирующей скорости эквивалентно изменению соотношения скоростей инструмента и заготовки: для 12° < X < 78° соотношение составит 0,2 < кст < 5. Другими словами, управлять потоками стружки можно как изменением взаимного положения режущих граней, так и изменениями скоростей инструмента и заготовки.
Касательная составляющая силы полусвободного и несвободного резания комплексных способов состоит из сшї чистого сдвига (2.7), срезания и скручивания сечений среза вспомогательными гранями резца. При несвободном резании значение силы разрыва удваивается. В общем виде касательная составляющая силы резания равна
F1 = cxabkF kw [(Ке - sin у / cos у + tgC ] + /fiFpa3p , (4.5)
где Gx - касательное напряжение сдвига; т = 0; 1 и 2 соответственно для
свободного, полусвободного и несвободного резания.
Токарное строгание особенно эффективно при нарезании крупных резьб большого шага, а также при обдирке крупных заготовок, болванок. Помимо повышения производительности токарное строгание позволяет улучшить качество обработанной поверхности за счет расположения следов среза по линии действия наибольших касательных напряжений, повышающих надежность работы вала на кручение.
Рекомендуемые режимы токарного строгания заготовок из конструкционных сталей: результирующая скорость резания
we = V vt + vc = 1>5 ... 3,0 м/с, резец упорный проходной, материал режущей части резца - Т15К6, глубина резания t = 1,5 ... 2,0 мм, соотноше-
КОМПЛЕКСНЫЕ СПОСОБЫ РЕЗАНИЯ НА БАЗЕ СТРОГАНИЯ И ТОЧЕНИЯ 83
