Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Режущие элементы, находящиеся на большой и малой осях эллипса волны, смещаются только в радиальном направлении, а промежуточные имеют и угловые смещения (рис. 5.11, а).
Ось режущего элемента (рис. 5.11, б) при подходе ролика отклоняется в направлении движения (точка А), а после прохождения волны под этим элементом - в обратную сторону, изменяя тем самым углы резания.
Рис. 5.11. Траектория режущего элемента при волновой обработке:
а - относительно обрабатываемой поверхности; в - относительно инструмента
МАКРО- И МИКРОЛЕЗВИЙНОЕ ТОКАРНОЕ СТРОГАНИЕ 147
Траектория относительного движения зерна в теле заготовки представляет собой гипоциклоиду, которая, будучи развернута в координатах радиального (Y) и тангенциального (X) перемещений, может быть описана уравнениями (3.2), в которых к = vT/vc - отношение скоростей детали и зерна соответственно, a R - текущее расстояние р точки Л относительно центра эллипса перемещений волны деформации гибкого инструмента. Наибольшее расстояние ртах соответствует большой полуоси эллипса, а наименьшее pmin - малой полуоси. Учитывая малую величину среза по сравнению с ходом абразивного зерна на участке контакта с заготовкой, текущий радиус R в уравнении (3.8) с достаточно высокой точностью можно принять равным И.
Поскольку инструмент является упругим, максимальная толщина среза атах определяется давлением р и зернистостью абразива. Для хонинго-вальных брусков на эластичной и жесткой связках рекомендуются давления 0,6 и 50 МПа соответственно. При определении давления при известной ширине контакта необходимо учитывать силу прижима Fp (даН) роликов, которая складывается из силы F пружины или пневмо- и гидроцилиндров, силы инерции Fm и силы упругости гибкого инструмента Fj:
=^ + ^ин 'Fj =F + M®2Trp-jh,
где M- масса роликов, г; гр - усредненный радиус роликов, мм; j - жесткость гибкого инструмента, даН/мм; h - деформация гибкого инструмента относительно среднего положения, мм.
Общий припуск /, снимаемый за один оборот генератора несколькими режущими элементами вследствие их перекрытия в работе, зависит от структуры и зернистости инструмента (шага между зернами P1) и соотношения частот вращения заготовки шт и генератора сог. По мере удаления припуска происходит автоматическая подача режущих элементов под давлением роликов. Обработка прекращается после достижения заданного размера, определяемого ручным или автоматическим контролем.
Оптимальный режим обработки имеет место при встречном направлении вращения заготовки и генератора с соизмеримыми скоростями. В этом случае абсолютная скорость относительного скольжения ограничивается виброустойчивостью системы. Частота колебаний роликов должна быть на порядок ниже частоты собственных колебаний наиболее слабого динамического узла (генератора).
Скорость волновой обработки некруглых отверстий при наличии небольших плавных переходов соответствует скорости шлифования, равной 30 м/с. Благодаря волновому движению гибкого инструмента умень-
148 РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
шается его засаливание, так как мелкая стружка принудительно выталкивается из межзеренного пространства при изменении шага между зернами в процессе деформации.
Радиальные составляющие сил резания взаимоуравновешиваются и не передаются на шпиндель устройства, а «плавающая» система волнообра-зующего элемента - генератора волны деформации делает устройство независимым от точности установки центра его шпинделя относительно центра обрабатываемого отверстия. Поэтому волновой способ особенно эффективен для обработки некруглых поверхностей профильных соединений, некруглых колес, поршней, статоров гидромашин, к которым предъявляются высокие требования по точности и шероховатости. На их долю приходится до 10 % деталей в машиностроении, а отделочная обработка некруглых отверстий является в настоящее время серьезной проблемой.
Способ волновой механической обработки позволяет вести обработку длинных поверхностей с осциллирующим осевым движением подачи. Волновой принцип движения можно эффективно использовать для правки шлифовальных кругов по схеме внешнего или внутреннего касания. Эллиптическая траектория правящих лезвий способствует эффективному удалению связки и обновлению режущих зерен.
Комплексные способы с сочетанием движений во взаимно перпендикулярных плоскостях. Макролезвийное и абразивное токарное строгание (хонингование) осуществляется при вращении заготовки / с частотой пт и поступательном движении макролезвийного бруска 2 вдоль нее
определяет след режущего элемента, угол наклона которого к оси детали равен tgco = vT/ vc. При равенстве относительных скоростей Vx и vc результирующая скорость vcx = 1,41 vc, а угол со = 45°. Такое соотношение характерно для способов хонингования внутренних поверхностей и суперфиниширования наружных [9].
Оптимальное резание имеет место, когда зерно срезает металл двумя гранями, а стружка отводится двумя потоками (рис. 5.12, б). Поскольку зерна расположены произвольно, то значительная их часть ориентирована к результирующей скорости одной гранью и стружка отводится одним потоком без деления. Для повышения производительности хонингования и суперфиниширования необходимо увеличить число активных режущих граней. Этого можно достигнуть, придавая зернам многогранную (шесть, семь и более граней) форму. Тогда при произвольном расположении зерен существует наибольшая вероятность ориентации абразивного зерна по результирующей скорости \е = vTC (см. рис. 5.12, б).
