Многоступенчатая режущая пластина для чистового точения

_Резание материалов и проектирование специального инструмента_

УДК 621.91.02

МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ЧИСТОВОГО ТОЧЕНИЯ

М.О. Борискина

Рассмотрены вопросы проектирования первой вершины многоступенчатой режущей пластины. Установлены закономерности влияния независимых параметров проектирования на максимальную допустимую глубину резания при точении многоступенчатой режущей пластиной.

Ключевые слова: режущая пластина, активная часть режущей кромки, переходная часть режущей кромки, вершина, ступень.

При точении резцом, оснащенным сменной многогранной пластиной (СМП), в случае возникновения вибраций рекомендуется увеличение ф главного угла в плане. В условиях чистового точения, когда глубина резания меньше радиуса при вершине СМП, увеличение главного угла в плане достигается за счет использования режущих пластин с меньшими значениями радиуса при вершине.

В данной работе рассматривается конструкция круглой многоступенчатой режущей пластины, каждая ступень которой имеет режущие вершины, выполненные в форме дуги окружностей с разными радиусами Я,, а наиболее удаленные точки режущей кромки от центра пластины располагаются на окружности радиусом Я (рис. 1).

Рис. 1. Многоступенчатая режущая пластина с разными радиусами

на вершинах

39

Режущая кромка на ступени СМП состоит из режущих и переходных частей [1-3]. В случае, когда вершины ступени располагаются от наиболее приближенной к оси вращения заготовки против часовой стрелки при исполнении R1 < R2 < R < R4 координаты X и Y центров окружностей вершин ступеней рассчитываются по следующим зависимостям:

x0jv =-( R - Rn ) sin [в (N -1) ]; Yon = (R - Rn MJ3(n -1)],

где Rn - радиус N-й вершины, мм; N - номер вершины; b - угол между вершинами ступени, который определяется из условия

в=-,

n

где n - количество вершин режущей пластины.

Режущая кромка первой вершины ступени формируется в форме дуги uAB окружности радиусом R1 с центром в точке O1 и отрезка прямой B1C1 (рис. 2).

На первой вершине ступени режущая кромка в форме отрезка прямой линии B1C1 располагается под углом t1 к оси X. В процессе работы первой вершины угол t1 определяет значение главного угла в плане j на участке B1C1 режущей кромки ступени. Дуга uQE1 окружности радиусом гп1 вместе с прямым участком E1A2 выполняет функцию переходной части режущей кромки и соединяет первую и вторую вершины ступени. Участок переходной части режущей кромки в форме прямой E1A2 выполняется под углом m к оси X. Точка A2 принадлежит переходному участку первой вершины ступени и режущей кромке второй вершины ступени. Угол m в процессе работы второй вершины определяет значение вспомогательного угла в плане j1 в точке A2, который определяется из условия j1 = + в .

При проектировании формы режущей кромки первой вершины ступени независимыми параметрами принимаются: R - радиус окружности заменяемой круглой пластины; R1 - радиус при вершине первой ступени; гп1 - радиус переходного участка режущей кромки; j - главный угол в плане в точке C1; j1 - вспомогательный угол в плане в точке A2.

Для случая, когда значение угла m Ф 0°, координаты точек A2, Оп1 определяются по следующим зависимостям:

ХA2 = R cos в - R2 (sin - cos в); Ya2 = R cos в + R2 (cos - cos в);

. R - R1

Х Оп1 = R1sin T1--:--

tgT1

R2 (sin^1 - cos в ) + R1 sin T1 + ctg[R1 (cos T1 - 1) + R2 (cos - cos в)]

X cosT1 +

sin(n - - T1) rn1 sin[0,5(T1 - )].

cos[0,5(T1 + )] 40

_Резание материалов и проектирование специального инструмента_

Yonn = R cos в + R2 (cos - cos в)-[R cos в - R2 (sin - cos в) + K + R\ sin tj ]sin ^i sin tj + гп\ sin[0,5(xj - ^)]

sin (п - - tj ) cos[0,5(xj + )]

где значение K рассчитывается по формуле

R(l - cos в)- R1 (cos x1 -1) + R2 (cos - cos в) K =-.

tgTi

Рис. 2. Варианты исполнения первой вершины ступени при условии Я!<Я2 при: а - ¡щ> 0ъ = 90°; б - ти> 0ъ < 90°; в - т > 0ъ > 90°;

г - < 0° ъ = 90°

Координаты точек С и Е\ рассчитываются по зависимостям ХС1 = ХОп1 + Т1; 7С1 = ¥Оп\ - Яп1с°8Х1;

ХЕ1 = ХОп1 + Яп1 ^ И; 7Е1 = ¥Оп1 - Яп1С0^1 •

41

В процессе точения первой вершиной активная часть режущей кромки располагается в пределах от точки A1 до точки C1, а ее переходной участок в срезании припуска участие не принимает. В процессе работы первой вершины ступени для случая, когда

YC1 > Yd 2,

где координата YD2 определяется по формуле

YA2 = R cos в + R2 (1 - cos в), максимальная глубина резания t определяется положением точки C1 и равна tmax1 - tmax1 = R - Yon + rncos т1 Если условие (1) не выполняется, максимальная глубина резания t определяется положением точки D2 (рис. 3) и равно значению tmax2, которое рассчитывается по формуле

t max2 =(R - R2)(l - cos в).

Рис. 3. Схема для расчета значений максимальной допустимой глубины резания при точении первой вершиной ступени

Анализ влияния независимых параметров при проектировании первой вершины ступени показал, что изменение радиуса гп1 не влияет на положение точки Б2, но при этом существенно изменяет положение точки С\. Варьирование значений угла Ть который определяет значения главного угла в плане ф, не меняет характера влияния радиуса гп1 на величину максимального допустимого значения глубины резания Увеличение п числа вершин уменьшает максимальное значение допустимой глубины резания Увеличение радиуса гп1 приводит к уменьшению максимального значения допустимой глубины резания но не изменяет характера влияния параметра п.

Изменение угла т оказывает влияние на положение центра дуги }иС1Б1 окружности переходного участка режущей кромки первой вершины ступени и, как следствие, на положение точки С1 относительно оси X. Увеличение угла т вызывает увеличение максимального значения допустимой глубины резания

_Резание материалов и проектирование специального инструмента_

Изменение радиуса R вызывает изменение положений точек D2 и C1 режущей кромки и соответственно оказывает влияние на границы области допустимых значений глубины резания t первой вершины ступени. Увеличение радиуса R является следствием увеличения максимальных допустимых значений глубины резания t первой вершины ступени.

Приведенный анализ закономерности влияния параметров гп1, ti, mi, n и R показал, что варьирование их значений позволяет изменять области допустимых значений глубины резания t.

Проектирование режущих кромок второй, третьей и четвертой вершин ступени многоступенчатой режущей пластины осуществляется по плану, приведенному ранее с учетом некоторых особенностей.

Список литературы

1. К вопросу о проектировании прогрессивных конструкций многофункциональных сменных многогранных пластин / С.Я. Хлудов, О.И. Бо-рискин, С.В. Зябрев, А.В. Нуждин.// Фундаментальные проблемы техники и технологии/ Орел: Изд-во Госуниверситет - УНПК, 2012. № 2-6 (292). С.13 - 19.

2. Борискина М.О. Хлудов А.С. Универсальная конструкция СМП с дискретной режущей кромкой с многовершинным исполнением // Молодежный вестник Политехнического института: сб. статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. С 16 - 18.

3. Хлудов А.С. Универсальные сменные многогранные пластины прогрессивных конструкций для токарной обработки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 8. Ч. 1. С.328 - 334.

Борискина Маргарита Олеговна, асп., polyteh2010@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

MULTI-STAGE INSERT FOR FINISH TURNING M.A. Boriskina

The questions of design of the first vertex to multi-stage insert. The regularities of the influence of the independent design parameters on the maximum allowable depth of cut in turning a multi-stage insert.

Key words: cutting inserts, the active part of the cutting edge, the transition part of the cutting edge, vertex, degree.

Boriskina Margarita Olegovna, postgraduate, polyteh2010@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University