Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Время, в течение которого инструмент работает до достижения заданного критерия, определяет его стойкость и эффективность. При некоторых работах удобней выражать стойкость не во времени, а в длине пути, пройденного инструментом, или в числе обработанных изделий. Эти критерии целесообразно применять и при обработке труднообрабатываемых материалов, для которых стойкость, выраженная во времени работы, не всегда правильно отражает эффективность инструмента.
Устранению сколов, поломок инструмента во многом способствует выбор параметров режущего клина, жесткость и прочность корпуса, зажимной части инструмента при его проектировании. Выбор рациональных размеров инструмента достигается расчетом его параметров.
22
1.2. РАСЧЕТЫ ИНСТРУМЕНТА НА ПРОЧНОСТЬ
Современный инструмент должен быть, с одной стороны, достаточно прочным, а с другой стороны, неметаллоемким. В каждом виде инструмента можно выделить четыре элемента, которые должны подвергаться расчету: режущий клин в контактной зоне, режущий клин в законтактной зоне, рабочая часть, зажимная часть.
Необходимость оценивать прочность всех составных элементов инструмента можно проиллюстрировать приведенными на рис. 1.6 зависимостями прочности отдельных элементов спирального сверла от его диаметра (прочность характеризуется предельно допустимой подачей s). Прочность клина, определяемая подачей sK, для всех диаметров сверла остается постоянной (при учете, что параметры клина остаются постоянными). Тогда она может быть выражена прямой / (в действительности, за счет масштабного фактора и изменения углов клина она выражается более сложной зависимостью). Кривая 2 изображает зависимость прочности корпуса сверла (момент сопротивления от кручения) от диаметра или подачу sCB, лимитируемую прочностью корпуса. До пересечения кривых / и 2 подача лимитируется прочностью корпуса сверла, а после пересечения — прочностью клина (до точки d2)
или станка (d > d2). Таким образом, расчет параметров сверла только исходя из прочности корпуса приведет для сверл диаметром свыше (I1 к излишней прочности, т. е. к перерасходу инструментального материала; выбор же параметров сверла только по прочности клина приведет к поломкам сверл малых диаметров (d < Cl1). В действительности, на подачу, определяемую прочностью сверла, накладывается дополнительное ограничение — подача, определяемая прочностью и жесткостью станка sCT (кривая 3). Тогда в зависимости от диаметра линией, ограничивающей подачу при сверлении, будет одна из этих кривых:
*сх = (W 1/0'7.
Зажимная часть инструмента гораздо прочнее корпуса и режущего клина, поэтому ее выбирают исходя из конструктивных соображений, производя лишь проверку на контактные напряжения.
В результате проведенного анализа сделано заключение, что расчет инструмента, как правило, необходимо производить по
0. 10 гОЩШ25060 7Qd,MM
Рис. 1.6. Зависимость предельно допустимой подачи от диаметра сверла
23
следующим основным элементам: прочности режущего клина и прочности корпуса.
Различают пластическую и хрупкую прочности режущего клина. Пластическую прочность характеризует коэффициент запаса прочности пт и температура в зоне резания [51, т. е.
пт = Яи///фА Яи/6тф,
где Hn —твердость инструментального материала в контактных слоях задней поверхности; Яф —твердость обрабатываемого материала в зоне условной плоскости сдвига; тф— напряжение сдвига (для сталей тф a 0,74aB6°'6os, где o5 — относительное удлинение; ав — предел прочности при растяжении).
Условием отсутствия пластического деформирования является nr > 1. Предельной температурой резания является температура плавления обрабатываемого материала. Если при этом пт^1, т. е. если материал инструмента имеет большую твердость, чем оплавленный материал, то данный обрабатываемый материал может обрабатываться данным инструментом при любых скоростях резания.
Расчет хрупкой прочности клина —сложная задача, так как требует знания закона распределения напряжений на передней грани, законов распределения сил в контактной зоне и знаний положения наиболее нагруженной (контактной) зоны. В общем виде при определенных допущениях коэффициент запаса хрупкой прочности
= ^в/^-жв max ^ ^b доіі»
гДе аэквтах — наибольшее эквивалентное напряжение в клине;
дои —допустимый коэффициент запаса; обычно для простых инструментов /івдо11 = 1,24-1,5, для сложных и дорогих инструментов /гВД0Г1 = 2,05--3,0.
Напряжение (тЭКВ1ШХ определяется одним из известных способов, изложенных в работах [5, 15]. На Сестрорецком инструментальном заводе им. Воскова расчет оэквтах осуществляется на вычислительной машине «Минск-32» по программе, разработанной инж. Г. П. Дзельтеном в соответствии с предложенной им методикой расчета.
Хрупкая прочность многолезвийного инструмента — понятие особое. Как показывает практика, выкрашивание и сколы на части зубьев многолезвийного инструмента не приводят зачастую к потере: работоспособности инструмента в целом (оставшиеся неразрушенными зубья принимают на себя нагрузку разрушившихся зубьев). Явление резервирования — свойство большинства много-зубых инструментов, которое необходимо учитывать при эксплуатации инструмента.
