Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Профиль поперечного сечения сверла оказывает также прямое влияние на жесткость при изгибе, жесткость при сжатии—растя-
215
жении, жесткость при продольном изгибе. Исследование частот собственных изгибных колебаний сверл одного диаметра с одинаковым профилем поперечных сечений показало, что разброс частот собственных колебаний сверл с различными углами наклона канавок (0; 15; 35; 45°) незначителен и для каждой формы колебаний не превышает 15% [так, частота колебаний первой
Рис. 6.8. Голографические интерферограммы колебания сверл с винтовой (о) = 35°) канавкой: а — первая изгибная форма; б — вторая из-гибная форма; в — крутильные колебания; г — третья изгибная форма
изгибной формы сверл диаметром 12 мм (рис. 6.8, а) составляет 540—630 Гц]. Величина декремента затухания колебаний при этом практически одинакова (сталь Р6М5, закаленная) и достаточно низка (б = 0,1-т-0,4% при напряжениях 20—130 МПа), что характерно для закаленных сталей. Голографическая интерферо-грамма колебания сверла с винтовой канавкой приведена на рис. 6.8. Как видно из рисунка, сверла имеют первую изгибную форму колебаний (на частотах ~600 Гц), аналогичную форме изогнутой оси балки, заделанной одним концом и загруженной изгибающей силой. Узел колебаний для первой формы расположен в заделке. Изогнутая ось сверла при второй форме (рис. 6.8, б) изгибных колебаний имеет два узла: в заделке и на расстоянии
216
около 2d от режущей кромки. Частота колебаний при этом 4200— 3100 Гц. Совершенно неожиданным явилось появление на частотах порядка ~6000 Гц первой крутильной формы колебаний (рис. 6.8, в). Под действием изгибающей возбуждающей силы на этой частоте возникают «чистые» крутильные колебания. Третья изгибная форма колебаний имеет три узла (рис. 6.8, г) на сверлах обоих типов, но сверло с прямой канавкой на частоте —'7500 Гц начинает вести себя как пластинка, отдельные части которой начинают колебаться по-разному.
Наличие изгибных и крутильной форм собственных колебаний сверла позволяет сделать предположение, что во время работы под действием осевых, изгибающих и закручивающих сверло сил возможен переход от одной формы устойчивого равновесия стержня сверла к другой, причем превышение нагрузок на сверло, принявшего вторую форму изгибных колебаний, приводит к возникновению крутильной формы колебаний. Предположение о переходе одной устойчивой изгибной формы в другую изгибную высказывалось в работе [11 ] и подтверждалось результатами экспериментов. Возможность же перехода изгибной формы колебаний в крутильную на сверлах была замечена впервые1.
Амплитуда колебаний участков сверл на рис. 6.8 может быть подсчитана из условия, что между линиями голографической интер-ферограммы участки смещены относительно друг друга приблизи тельно на 0,002 мм, при этом в узлах прогиб сверла равен нулю.
При рассмотрении профиля поперечного сечения сверла не следует забывать о его прочности, на которую оказывает влияние распределение напряжений на контуре сечения. На рис.6.9 приведена картина распределения касательных напряжений, рассчитанная на ЭВМ для сверла (d = 12 мм; q = 9,6 мм; К = 1,8 мм; В = 5,12 мм; RK = 8 мм; rK = 4 мм; / = 1,8 мм) при его нагруже-нии крутящим моментом и осевой силой. Цифры между линиями обозначают диапазон касательных напряжений (0 — соответствует наименьшим напряжениям, 9 — диапазон наибольших напряжений). Сечение вытянуто по направлению одной из координат для удобства размещения его на ленте машины при печати. Как видно из рисунка, концентраторами напряжений в рассматриваемом профиле поперечного сечения сверла являются следующие точки: у дна канавки со стороны передней грани, у дна канавки со стороны нерабочей ее части, на спинке сверла. При учете напряжений, создаваемых под влиянием винтовых канавок, напряжения на спинке возрастают в большей степени, чем напряжения у дна канавки, и наиболее напряженными участками оказываются участки спинки сверла. Поэтому рекомендуемые в литературе формулы для расчета напряжений от крутящего момента типа
1 При исследовании продольного изгиба естественно завитых стержней возможность такого перехода к крутильным формам колебаний известна [40].
217
т = /ИКр/И?, где W = 0,02d3, не отражают действительной картины распределения напряжений и недостаточно точны.
При расчетах на прочность за исходный принимается обычно профиль торцового сечения у вершины сверла (см. рис. 6.1), Однако в большинстве случаев стандартные сверла, как уже говорилось, имеют утолщающуюся к хвостовику сердцевину. Поэтому прочность на кручение участков сверла, находящихся между
Рис. 6.9. Распределение касательных напряжений по сечению сверла
торцовым сечением и хвостовиком, различна и увеличивается с увеличением диаметра сердцевины. Прочность на изгиб при этом изменяется в меньшей степени, чем увеличивается прочность на кручение, а изгибающий момент, действующий на сверло в произвольном сечении, увеличивается пропорционально расстоянию от этого сечения до вершины сверла. Поэтому суммарные напряжения от изгиба и кручения превысят напряжения от кручения в сечениях (у вершины сверла изгибающий момент равен нулю), достаточно близких к вершине сверла и всех остальных, расположенных в направлении к хвостовику, и влияние утолщения на суммарные напряжения, видимо, не столь уж существенно.
