Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
ТП токарное протягивание, Аст = 0,5...2 t/z 2пг/ z (Д,+Аизн)*ст Д/+Дизн
T точение со сверхвысокой подачей, Лст <0,1 SIz t Д/ +АИЗН (A^A113JA0x
ФТ фрезоточе-ние, A0 = 0,5 ... 2, Acr = 0,l ...2 Я(1±Ас)х X sin (ф+ 0)/(160/) 0 = 7iAc/(l- A(A0 -cos0)x X cos (ф + 0) «-*c)* R-R cos-5— + (1 + *с)* .SxA0x sin ф sin ф! 3sin (ф + ф]) Sx 5К sin а 4d0z z
ФС фрезостро-гание, Ас > 0,1 2яАс -JlRt z(A0+l) /8ІПф „ Л 7ГА0 R-Rcos-^— S sin ф sin ф!
Ф фрезерование, Ас< 0,01 I —л 1 — ф 5,SUi (0-ц) (1 + Ac)z SUl (ф + ф!)
КОМПЛЕКСНЫЕ СПОСОБЫ РЕЗАНИЯ НА БАЗЕ СТРОГАНИЯ И ФРЕЗЕРОВАНИЯ 119
Выравнивание и увеличение толщины среза при комплексных способах позволяют сократить путь резания и уменьшить удельные энергозатраты, что в итоге увеличивает производительность обработки и стойкость инструмента. Особенностями комплексных способов являются соизмеримость скоростей инструмента и заготовки и прерывистость резания, позволяющие повысить интенсивность съема материала, стойкость инструмента. Соизмеримость скоростей связана с кинематическими погрешностями обработки, зависимости которых от параметров способов резания приведены в табл. 4.1.
Для уменьшения кинематической шероховатости комплексные способы рекомендуется осуществлять широкими лезвиями с вспомогательным углом, в плане равным нулю. Этой цели наиболее отвечают резцы Колесова и многолезвийные инструменты типа долбяка. Наиболее эффективная область применения лезвийных способов - предварительная и получистовая обработка открытых поверхностей крупногабаритных заготовок, а также комбинированное резание в сочетании с классическими способами.
5. РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
5.1. ОСОБЕННОСТИ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Для абразивной обработки характерно многообразие способов реализации и широкий диапазон скоростей резания (0,1 ... 100 м/с и выше). С развитием глубинного шлифования существенно возрос диапазон снимаемых припусков (0,01 ... 10 мм и выше).
При макролезвийной и абразивной обработке размеры режущего элемента предопределяют толщину срезаемого слоя в широких пределах: от микротолщин (0,1 мкм) при тонком шлифовании и доводке до макротолщин (200 мкм и больше) при обдирочном шлифовании. Малые толщины среза, отрицательные передние и нулевые задние углы резания, неопределенность распределения припуска между режущими элементами создают неблагоприятные условия резания. Съем припуска осуществляется при высоких пластических деформациях и давлениях со значительным выделением теплоты, вызывающим оплавление стружки. Сложный профиль абразивного инструмента с неравномерными высотой, формой и шагом зерен (рис. 5.1) приводит к возникновению тяжелых условий резания вплоть до выдавливания.
По мере изнашивания круга притупляются вершины зерен и увеличивается число z-работающих зерен (рис. 5.1, б-г). Процесс протекает интенсивно до двух-трехкратного увеличения числа рабочих зерен, а затем стабилизируется (см. рис. 5.1, в) в связи с объединением вершин соседних зерен (см. рис. 5.1, г). Затупление зерен сопровождается увеличением сил резания в связи с возрастанием удельной силы резания, вызванным уменьшением толщины среза (см. рис. 1.8). Затупление зерен влияет на силы резания значительно меньше, чем толщина среза. По данным С.Н. Корчака, увеличение площадки износа зерна в 100 раз увеличивает силы резания всего лишь в 1,5 раза [21]. Его исследования подтверждают необходимость внедрения равноскоростных способов шлифования, повышающих толщину среза, и назначения более крупной зернистости абразивного инструмента с учетом увеличения рабочих зерен по мере изнашивания.
ОСОБЕННОСТИ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ 121
4/-
as/
Ьц bn Ьн bis
hi bjj Ь)ч
IiL
Z1=т
Z2= Zm
д)
ff
¦ N1 I
Рис. 5.1. Рельеф (а) режущей поверхности шлифовального круга и его аппроксимация прямоугольными профилями на разных уровнях сечения (б-г) и по контактным импульсам (д) (по С.А. Попову)
Процесс стружкообразования при резании одним зерном на полную глубину припуска можно разделить на несколько стадий. Первая стадия характеризуется отсутствием стружкообразования вследствие малой высоты припуска. Абразивное зерно выдавливает обрабатываемый материал, сначала деформируя его упруго, а затем пластически.
С дальнейшим продвижением зерна образуется сливная стружка с сечением, близким к параллелограмму, имеющая большую усадку. Происходит выпучивание металла на краях риски и уширение среза до b = 5/, где / - глубина резания. Для среднего значения угла при вершине зерна ? = 160° стружка имеет лентообразную форму. Отвод теплоты происходит по достаточно большой поверхности путем излучения и теплообмена с охлаждающей средой.
При более глубоком проникновении зерна в обрабатываемый материал на длине примерно три четверти дуги контакта образуется спрессо-
122 РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
ванная зона сдвига, сопровождающаяся ростом температуры. Сжатие материала высоким давлением, сконцентрированным на малой поверхности, и высокая температура вызывают расплавление стружки, а при трении стружки по заготовке выделяется тепловая энергия, тем самым поддерживается высокая температура. Если на этом процесс резания заканчивается, полурасплавленная стружка приобретает форму запятой со сферой на конце. Если же резание продолжается на полной дуге контакта, то происходит полное расплавление срезаемого материала, стружка которого приобретает шарообразную форму. Аналогичная по форме стружка образуется при высокоскоростном макрорезании, точении, фрезеровании. В опытах В.М. Швецова при фрезеровании заготовок из стали SAE 1025 (сталь 25) на глубину 0,5 ... 2 мм со скоростью уф= 20 ... 40 м/с стружка состояла из сильно окислившихся дробинок расплавленной стали и отдельных кусочков неопределенной формы [18]. Фреза имела зубья с шагом P = 6 мм, высотой h = 2,5 мм и с углом при вершине ? = 90° (см. рис. 5.3, а). Сферообразные сплавившиеся стружки получены автором при тангенциальном точении заготовки из стали 6OK со скоростью 17 м/с при толщине среза 0,025 ... 0,075 мм. Все это подтверждает общность физико-механических явлений макро- и микрорезания различными видами инструментов.
