Обеспечение качества лезвийной обработки за счет варьирования величины главной составляющей силы резания

Список литературы

1. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. 344 с.

O. Boriskin, S. Zyabrev, S. Hludov

Study of merchantability inserts the discrete performance cutting edges

The results of the pilot study inserts with a discrete implementation of cutting edge by their functional are presented.

Keywords: milling, cutting tool.

Получено 07.04.10

УДК 621.914.2

И.Э. Аверьянова, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-25-38, inna.160366@yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

О.И. Борискин, д-р техн. наук, проф. (4872) 33-25-38, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

С.Я. Хлудов, д-р техн. наук, проф.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ЗА СЧЕТ ВАРЬИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ГЛАВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ

Рассмотрена зависимость главной составляющей силы резания от влияния переднего угла и угла наклона главной режущей кромки при резании с постоянной шириной срезаемого слоя и резании с постоянной длиной рабочего участка режущей кромки, предложено объяснение изменения такой зависимости.

Ключевые слова: фрезерование, режущий инструмент.

Выбор геометрических параметров режущего клина инструмента определяет условия стружкообразования и соответственно влияет на точность размеров, формы обработанной поверхности и на качество поверхностного слоя. Передний угол у и угол X наклона главной режущей кромки являются важнейшими геометрическими параметрами инструмента, определяющими силу резания.

Углы у и X взаимосвязаны и изменение, например, угла X приводит к изменению угла у, т.к. меняется положение плоскости, нормальной к режущей кромке.

Н.Н. Зорев и Г.И. Грановский связывали передний угол с направлением схода стружки по передней поверхности, что с точки зрения механики стружкообразования, несомненно, является обоснованным.

Поскольку угол схода стружки п зависит от угла наклона режущей кромки X, то можно связать углы у и X через угол резания 8, являющийся углом между вектором результирующей скорости резания и вектором скорости схода стружки по передней поверхности. По физическому смыслу углы у и 8 влияют на силу Pz в определенной степени аналогично, с той лишь разницей, что уменьшение Pz происходит при увеличении угла у и, наоборот, при уменьшении угла 8.

В работе [1] получена зависимость

cos8 = sin у cosX + sin X ,

при выводе которой сделано допущение, что угол схода стружки п равен углу наклона режущей кромки X. Как показано в [2], погрешность при этом не превышает 5°. В формуле (1) углы у и X определяются в соответствии с формулировками, приведенными выше.

Зависимость угла резания 8 от углов y и X графически представлена на рис. 1. Наиболее интенсивно уменьшение угла 8 наблюдается при меньших передних углах и больших углах наклона режущей кромки.

8°

Х°

Рис. 1. Зависимость угла резания 8 от углов уи X

Поскольку угол 8 в зависимости (1) связан с углами у и X, то его можно считать комплексным показателем этих углов.

Анализ главной составляющей силы резания Pz с использованием угла резания 8 позволяет более обоснованно объяснить некоторые экспериментально полученные данные.

Так, в исследовании [2] находилась зависимость силы Pz от углов у и X для двух случаев свободного резания: резания с постоянной шириной В срезаемого слоя (В = ^nst) и резания с постоянной длиной b рабочего участка режущей кромки (b = const). Параметры В и b связаны зависимостью

1 UU 12

О

Д=-60°

25°

п

30

60

Q

B = b cos X .

Принципиальный характер изменения силы Pz в зависимости от угла X и толщины срезаемого слоя а показан на графиках рис.2 и 3.

Если принять прямую пропорциональность в зависимости Pz = f(b),

т. е.

е

тz = C1b = C1

cos X

где С - постоянный коэффициент, то характер кривых рис. 2 должен соответствовать закону обратной пропорциональности совА, что наблюдается только на участке кривых при А>45°. При углах А<45° сила резания практически постоянна и не зависит от А.

Рис. 2. Влияние угла X на силу Рг при E=const

Pz

Рис. 3. Влияние угла А на силу Рг при Ь=сот

Такая связь Pz и X в [2] объясняется следующим образом. На силу Pz влияют два фактора: длина рабочего участка b режущей кромки и относительный сдвиг £ материала срезаемого слоя. С увеличением X растет b, что повышает Pz, и уменьшается £, что снижает Pz. При X<45° влияние b и £ взаимно компенсируется и Pz не меняется, а при X>45° преобладает влияние b и Pz возрастает.

Такому объяснению не соответствуют данные о характере изменения £ [2]: относительный сдвиг £ уменьшается при увеличении X только для передних углов у в диапазоне 0...10°, а уже при у>15° он стабилизируется.

Монотонное уменьшение Pz при резании с b^onst (см. рис.3) объясняется тем, что при увеличении угла X ширина В срезаемого слоя непрерывно уменьшается. Такое объяснение противоречит общепринятой прямой пропорциональности связи Pz и b.

Использование угла резания 8 позволяет избежать этих противоречий, если считать, как было отмечено ранее, что при уменьшении угла 8, независимо от того, почему это произошло, сила Pz уменьшается.

Зависимость силы Pz от X и 8 можно получить, объединяя частные зависимости (3) и

Pz =C 2 8 *

в общую, имеющую вид:

в 8 *

Pz = C3-8 * = C3b8 * = C 4^—.

cosX cosX

Как следует из зависимости (1), с увеличением X угол резания уменьшается, а, следовательно, уменьшается сила Pz, одновременное увеличение X непосредственно приводит к уменьшению делителя cosX и к увеличению Pz. При X < 45° на кривых рис.2 влияние 8 и cosX на силу Pz

взаимно компенсируется, а при X>45° преобладает влияние cosX, что и

объясняет специфику этих кривых.

Монотонное уменьшение Pz на кривых рис.3 связано с монотонным уменьшением 8 при возрастании X.

С учетом толщины срезаемого слоя а расчет силы Pz можно вести по эмпирической зависимости

Pz = CpaM—8* = CpaMb8*,

cos X

где Ср, М, К - постоянные, определяемые опытным путем и зависящие от условий обработки.

Для условий, оговоренных на рис. 2 и 3, получено

Pz = 8,28 • a°,69 • b • 80,625.

Рассчитанные по зависимости (7) значения Рх для некоторых сочетаний а, у, А, помеченные на графиках рис. 2 и 3 знаком «х», показывают удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными.

В работе [3] обнаружен минимум Рх при определенном угле А, но причина этого факта не устанавливается.

Раскроем ее, подсчитав по формуле (5) силу резания Рх при С4=1 для различных углов А, передних углов у=0, 20° и гипотетических величин степенного показателя К=0,6; 0,8; 0,9 (таблица).

Данные таблицы показывают, что для резания с В=соиб1 расчет по аналитическим зависимостям (5) хорошо согласуется с экспериментом: при углах А<45° сила резания Рх незначительно зависит от угла А, а при А>45° увеличение А приводит к резкому росту Рх. Сила резания зависит от показателя К: с увеличением К сила возрастает и при меньших значениях К с увеличением А сила Рх растет более интенсивно. Может существовать минимум Рх, причем величина Рхтп (значения в таблице отмечены знаком «*») зависит от показателя К и углов А и у.

Зависимость рассчитанной силы резания Рг ________от показателя К, углов А и у_____

У° К Рг при А°

0 15 30 45 60 75 89,5

0 0,6 14,88 15,00 15,46 16,50 18,68 24,07 93,02

0,8 36,59 36,58* 36,72 37,41 39,33 44,29 86,77

0,9 57,39 57,13 56,59 56,34* 57,07 60,07 83,81

20 0,6 12,79 12,93 13,40 14,37 16,31 20,75 82,04

0,8 29,93 30,02 30,37 31,22 33,06 37,40 73,39

0,9 45,77 47,73 45,71* 45,97 46,95 49,67 69,41

Следует отметить, что для аналитического описания кривых Рх=/(А,у) (см. рис. 2) обычно принятой степенной зависимостью эту кривую надо разбить на два участка, соответствующих углам А<45° и А>45°. Если же использовать связь Рг=/(А,8), то потребуется одна формула для всего диапазона А.

Список литературы

1. Аверьянова И.Э. Косоугольное микрорезание при производстве металлического волокна: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 1998. 191 с.

2. Бобров В.Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструмента на процесс резания металлов. М.: Машгиз, 1962. 152 с.

3. Карсетский Г.И., Обухов Ю.Н., Барбышев Б.В. Исследование твердосплавного инструмента с большим углом наклона главной режущей кромки // Электрофизические, электрохимические методы обработки и

158

другие вопросы технологии машиностроения. Тюмень: Тюменский индустриальный институт, 1974. Вып. 37. С. 108-110.

I. Averyanova, O. Boriskin, S.. Hludov

Quality assurance blading processing performance by varying the main component of cutting force

Ihe explanation changes of the main cutting force from the front angle influence and the tilt angle of the main cutting edge by slicing with permanent width of cut off layer and slicing with permanent length of the working part cutting edge is suggested.

Keywords: milling, cutting tool.

Получено 07.04.10

УДК 621.9

Д.П. Волков, асп., (4872) 40-96-60, dreamslider@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

А.С. Ямников, д-р техн. наук, проф.,

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДИАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

Рассмотрен способ изготовления цилиндрических заготовок с пересекающимися насечками на внутренней стороне при помощи пластического деформирования. Рассчитаны зависимости размеров инструмента от требуемых размеров детали.

Ключевые слова: цилиндрическая заготовка, матрица, пуансон, расчет диаметров.

Существует ряд деталей, имеющих форму цилиндра, на внутренних поверхностях которых выполнены углубления в виде наклонных разнонаправленных винтовых канавок.

Наиболее производительным способом получения винтовых канавок является обжатие заготовки на пуансон с винтовыми выступами. Схема получения канавок приведена на рис. 1.

Конструкции деталей отличаются достаточно большим разнообразием размеров, числом заходов и глубиной винтовых канавок. поэтому для получения детали необходимо рассчитывать исполнительные размеры винтовых пуансонов и матриц для получения сетки углублений.

Рассмотрим порядок расчета размеров инструмента. Обычно технология обработки заготовок состоит из трех операций: получения винтовых канавок одного направления, получения канавок противоположного направления и калибровки детали для уточнения внутреннего и наружного диаметров, а также получения прямолинейности образующих цилиндров.