Д. В. Кожевников ВЛ Гречишников С.В. Кирсанов В.И. Кокарев АГ. Схиртладзе 4 страница

ество обработанной поверхности. Их недостатком является низкая

прочность режущего клина, которая ограничивает область их примене­нии Наибольшую эффективность они показали при чистовом точении. I «лей, особенно закаленных, чугунов различной твердости и даже твер- Н1.к сплавов с содержанием кобальта выше 25 %. При этом обработка молжна проводиться на высокоточных, жестких, скоростных и мощных | I инках с ЧПУ последнего поколения.

Поставляется режущая керамика в виде неперетачиваемых много- |р.жных пластин (ГОСТ 25003-81) круглой, квадратной, треугольной и ромбической форм различных размеров. Негативные керамические пла- I I ины крепятся в основном в тех же державках, что и твердосплавные, - прихватом сверху (рис. 2.6, а).

К группе сверхтвердых материалов, как уже отмечалось, относят инмазы (природные и синтетические) и композиты на основе поликри- ' |.шлов кубического нитрида бора (эльбора).

Так как алмазы имеют очень малые размеры, то их крепление осу­ществляется пайкой, зачеканкой или механическим путем. Крепление пнмаза пайкой осуществляется либо непосредственно в державку (рис. 2.6, б), либо с применением промежуточных вставок (рис. 2.6, в), и последнем варианте вставка прессуется и спекается вместе с алмазом методом порошковой металлургии. Механическое крепление алмаза по- мпано на рис. 2.6, г.

О

		А-А О
	15°
		ПСТМ
		Припой ПСТМ

Рис. 2.6. Сборные токарные резцы:

а - с механическим креплением пластины из керамики; б - с припаянным кристаллом алмаза; в - с промежуточной вставкой; г-с механическим креплением кристалла алмаза; д - формы режущих кромок алмазных резцов (прямолинейная, радиусная, фасеточная); е - СМП с напайками из ПСТМ

Геометрические параметры заточки алмазных резцов: у = 0...-5⁰, к = 8... 12°, ф = 15...45°. Вершина резца в плане выполняется со скругле- иием г = 0,2...0,8 мм или с несколькими фасками (фасетками) (рис. 2.6, д). И сечении, нормальном к режущей кромке, радиус скругления режуще- I о клина достигает величины р < 1 мкм. Благодаря этому алмазное то­чение позволяет снизить шероховатость обработанной поверхности до Rn = 0,08...0,32 мкм и повысить точность обработки до JT5...7. При то­чении и растачивании цветных металлов, пластмасс и композиционных материалов стойкость алмазных резцов во много раз выше стойкости тердосплавных резцов. Алмазные резцы могут работать более 200...300 ч без подналадок и смены инструмента, что особенно важно для автомати­зированного производства, при этом алмазы массой 0,5...0,6 карата до­пускают 6... 10 переточек.

При точении деталей из закаленных углеродистых сталей, легиро- ипнных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, а также пысокопрочных чугунов применяются резцы, оснащенные поликристал- 'шческими сверхтвердыми материалами (ПСТМ) из кубического нитри- Ш1 бора. В настоящее время промышленностью освоен выпуск таких пла- | гин трехгранной, круглой, квадратной и ромбической форм небольших размеров с диаметром вписанной окружности d = 4... 12,7 мм, толщиной

1...5мм (у = 0, а = 0...11⁰). Крепление таких пластин осуществляется прихватом сверху.

В последние годы стали применяться двухслойные пластины, кото­рые представляют собой твердосплавную пластину с нанесенным слоем поликристаллов кубического нитрида бора на ее наружной поверхности или с напайками по ее уголкам (рис. 2.6, е). Такие пластины имеют более крупные размеры и их можно крепить механическим путем в державках, применяемых для крепления твердосплавных пластин.

2.3. СПОСОБЫ СТРУЖКОЗАВИВАНИЯ И СТРУЖКОЛОМАНИЯ ПРИ КОНСТРУИРОВАНИИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ

Проблема надежного удаления стружки из зоны резания имеет наи­более острое значение при использовании твердосплавных резцов и осо­бенно при обработке пластичных материалов, когда из-за резко возрос­ших скоростей резания значительно увеличивается объем образующейся стружки и изменяется ее форма. Нагретая до высоких температур струж­ка в виде непрерывной ленты наматывается на заготовку и резец, портит обрабатываемую поверхность и представляет собой серьезную опасность для рабочих, поэтому станочнику приходится часто останавливать станок для ее удаления. Для получения транспортабельной формы стружки в виде отдельных кусочков, сегментов, колец, коротких завитков или сплошной пружины применяют специальные способы стружкозавивания и стружколомания. Обычно для этого на передней поверхности резца на пути сходящей стружки создают специальные препятствия в виде лунок, канавок, сферических выступов или углублений вдоль режущей кромки, а также накладных нерегулируемых уступов и регулируемых стружколо- мов. Примеры таких устройств приведены на рис. 2.7.

Лунки (рис. 2.7, а, б) и уступы (рис. 2.7, в), применяемые на черно­вых и получистовых операциях, получают путем вышлифовывания ал­мазными кругами у проходных резцов с напайными твердосплавными пластинами. К сожалению, они не универсальны, так как для каждого обрабатываемого материала и определенного режима резания требуется определять опытным путем их параметры/ г, а, b и др., обеспечивающие нужную форму стружки.

Хорошо показала себя заточка фасок переменной ширины вдоль главной и вспомогательной режущих кромок с отрицательным передним углом (рис. 2.7, г). Ребро, образующееся при их пересечении, обеспечива­ет надежное дробление стружки при точении высоколегированных ста­лей, но несколько снижает стойкость резца.

Накладные стружколомающие элементы используются двух типов: нерегулируемые (рис. 2.7, д) и регулируемые (рис. 2.7, е). Первые выпол­няются в виде пластины, напаиваемой сверху режущей пластины. В от­личие от лунок и уступов, такой стружколом не снижает прочности ре­жущей пластины, но требует предварительного экспериментального оп­ределения положения относительно главной режущей кромки. При пере­точке резцов необходима перепайка накладной пластины, что неудобно, поэтому такие стружколомы применяются крайне редко.

Накладные регулируемые стружколомы представляют собой само­стоятельные устройства, закрепляемые на суппорте станка. Их рабочая часть выполняется в виде напайной твердосплавной пластины-уступа, устанавливаемой в определенном положении относительно режущей кромки, которое обеспечивает надежное дробление или завивание струж­ки. Устройство позволяет регулировать положение такого уступа относи­тельно режущей кромки при смене режимов резания. Недостатком уступа является сложность и громоздкость конструкции, ухудшающие условия отвода стружки.

б)

А-А

в)

Рис. 2.7. Способы стружколомания и стружкоэавивания:

а, б- лунки; в - уступ; г - фаски с у_ф < 0; д - накладной нерегулируемый стружколом; е - регулируемый стружколом

У резцов, оснащенных СМП, стружколомающие канавки и уступы получают методом прессования. При этом форма передней поверхности принимает порой экзотический вид с использованием лунок, канавок и уступов переменных глубины, высоты и ширины. Некоторые приме­ры оформления таких пластин приведены на рис. 2.8. Здесь эффект

	Л-А

Рис. 2.8. Некоторые виды передних поверхностей твердосплавных СМП

стружкодробления достигается как за счет изменения ширины площади контакта стружки с передней поверхностью резца, так и за счет силового воздействия на сходящую стружку. Кроме того, эффект усиливается за счет изменения по длине режущей кромки условий контакта стружки с передней поверхностью резца и улучшения условий подвода СОЖ в об­ласть контакта.

В автоматизированном производстве применяют также кинематиче­ский способ дробления стружки, заключающийся в использовании при­нудительных колебаний резца в направлении подачи. При этом толщина стружки меняется и стружка распадается на отдельные кусочки. Следует отметить, что этот метод несколько снижает стойкость инструмента и требует применения специальных устройств, встраиваемых в механизм подачи станка, что усложняет конструкцию последнего.

2.4. ФАСОННЫЕ РЕЗЦЫ

Эти резцы применяются для обработки тел вращения, имеющих на­ружные или внутренние фасонные поверхности. Обработка этими резца­ми обычно ведется на станках-автоматах и револьверных станках в усло­виях крупносерийного или массового типа производства. В качестве за­готовок деталей чаще всего используют калиброванный прокат в виде прутка.

В сравнении с другими типами резцов фасонные резцы имеют сле­дующие преимущества:

1) обеспечивают идентичность формы детали и высокую точность размеров, не зависящую от квалификации рабочего;

2) обладают высокой производительностью за счет большой длины активной части режущей кромки;

3) имеют большой запас на переточку;

4) достаточно простой переточки по плоскости передней грани;

5) не требуют больших затрат времени на наладку и настройку станка.

К числу недостатков фасонных резцов можно отнести:

1) сложность изготовления и высокую стоимость;

2) резцы - специальные, так как они пригодны для изготовления де- iiiJicil только заданного профиля;

3) большие радиальные нагрузки у резцов, работающих с радиаль- HI id подачей, вызывают вибрации и упругие деформации нежестких заго- || шок, что требует снижения подачи и уменьшает производительность;

4) кинематические передние и задние углы фасонных резцов в про­цессе резания меняются по длине режущих кромок в большом диапазоне,

| ущественно отличаясь от оптимальных значений.

Основные типы фасонных резцов: стержневые (рис. 2.9, а), круглые (рис. 2.9, б), призматические радиальные (рис. 2.9, в), призматические I ингенциальные (рис. 2.9, г). Из них наибольшее применение нашли •< руглые и призматические резцы, работающие с радиальной подачей.

Стержневые резцы подобны призматическим, но имеют малый за­мш на переточку. Они применяются в основном для затылования фрез, а in к же для нарезания резьбы. Крепление этих резцов в суппорте станка подобно креплению токарных резцов.

Призматические тангенциальные резцы позволяют обрабатывать не I али малой жесткости, но требуют специальных станков и поэтому на практике применяются очень редко. Их недостатком также является пе­ременность передних и задних углов в процессе снятия припуска.

Сравнение круглых и призматических резцов, работающих с ради- щ.ной подачей, показывает, что круглые резцы более технологичны и Moiyr быть изготовлены с большей точностью. Однако они обладают меньшим запасом на переточку и меньшей жесткостью крепления, так мк у насадных резцов диаметр оправки зависит от диаметра резца. По- следний рекомендуется брать не более 100 мм из-за ухудшения качества Оысгрорежущей стали, используемой для изготовления таких резцов. 11ризматические резцы имеют большую жесткость и крепятся с помощью ппсточкина хвоста в державках стержневого типа, обладают большим шмасом на переточку и, как будет показано ниже, обеспечивают боль­шую точность обработки.

Для обработки внутренних фасонных поверхностей используются ишько круглые фасонные резцы с креплением на станке с помощью хво- I говика, выполненного за одно целое с резцом.

Особенностью фасонных резцов, работающих с радиальной пода­чей, является переменное значение передних и задних углов по длине режущей кромки.

Рис. 2.9. Типы фасонных резцов:

а - стержневой; б - круглый; в - призматический радиальный; г - призматический тангенциальный

У круглых резцов задний угол а создается за счет превышения цен­тра резца О_р над центром детали О_д на величину Л, а передний угол у - за счет выреза по плоскости передней поверхности, отстоящей от центра на величину Н (рис. 2.10). При этом точки режущей кромки на наружной окружности резца (точки 1 и 3) лежат на линии оси центров станка:

sina = h/R; sin(a + у) = sinvy = Я/R, где R - радиус наружной окружности резца.

Рис. 2.10. Геометрические параметры круглых (справа) и призматических (слева) фасонных резцов с радиальной подачей

В других точках режущей кромки углы а и у в сечении, перпендику- нирном к оси резца, зависят от положения координатных плоскостей (ос­новной и резания) и касательных к задней и передней поверхностям. При

> (ом след основной плоскости проходит через режущую кромку и ради­ус, проведенный в точку режущей кромки из центра детали, а след плос­кости резания проходит через вектор окружной скорости резания v. Каса- гсльная к задней поверхности в разных точках режущей кромки - это нормаль к радиусу, проведенному из центра резца О_р.

Из сказанного следует, что по мере приближения точки режущей кромки к центру резца происходит поворот координатных плоскостей по чпсовой стрелке и в любой i-й точке, отстоящей от вершины ближе к цен- | ру резца, задний угол а, > а, а у/ < у. Касательные к задней поверхности у круглых резцов также поворачиваются, но в противоположном направ- иснии, т.е. против часовой стрелки. Для расчета переднего угла в любой i й точке режущей кромки резца опустим перпендикуляр т из центра летали Од на продолжение передней поверхности резца и найдем, что

jr. л

т = r_x sin у = Г/ sin у,-, т.е. sin у, =—sin у, (2.1)

^г\

где г,, г\ - радиусы точек профиля детали, задаваемые чертежом.

На рис. 2.10 с левой стороны показано положение призматического резца в процессе резания. При изготовлении этих резцов производится срез по передней грани под углом у + а, а задний угол а в рабочем поло­жении создается путем поворота резца относительно детали. Приведен­

ные выше формулы (2.1), полученные для круглого резца, справедливы и для призматического резца.

Задние углы a_N на наклонных режущих кромках принято измерять в сечениях, нормальных к этим кромкам. Во избежание трения задних по­верхностей с обработанной поверхностью заготовки они должны быть не менее 1...2°.

На примере призматического резца (рис. 2.11, а) с у = 0 и прямоли­нейным фасонным профилем найдем, что на участке, параллельном оси детали,

tga = х/А,

а на наклонном участке режущей кромки в нормальном сечении

tga* =у/А.

Так как у = xsincp, где <р - угол между режущей кромкой и норма­лью к оси заготовки, то

tga* = tgasin9. (2.2)

Из уравнения (2.2) следует, что при <р-»0 и a -> 0 угол a_N -> 0. Во избежание трения боковых задних поверхностей с обработанной по­верхностью заготовки участки режущих кромок, перпендикулярные к оси заготовки, выполняют либо с углом поднутрения <р, = 1°30'...3°, либо на них оставляют узкие ленточки шириной /= 0,5... 1,0 мм (рис. 2.11, 6). При открытых поверхностях возможно изготовление резцов с винтовыми задними поверхностями либо с поворотом оси резца относительно оси заготовки (рис. 2.11, в). В последнем случае на участке ab, перпендику­лярном к оси детали, ф > 0 и, следовательно, а* > 0.

К б)

Заготовка

Резец

Рис. 2.11. Задние углы фасонных резцов:

а - задний угол на наклонных режущих кромках; 6 - поднутрение участков режущих кромок, перпендикулярных к оси заготовки; в - резец с наклонным профилем

Профилирование фасонных резцов (аналитический расчет профиля) необходимо для их изготовления и проектирования инструментов второ- I о порядка, а также шаблонов и контршаблонов, применяемых для кон- I роля соответственно профилей резцов и шаблонов. При этом профиль круглого резца рассчитывается в радиальном (осевом) сечении, а призма- I ического резца - в сечении, нормальном к задней поверхности.

Из-за наличия переменных значений углов а и у глубина (высота) ючек профиля резца в этих сечениях не совпадает с глубиной профиля метали в ее осевом сечении. Расчет ведется путем определения высотных координат характерных (узловых) точек профиля, отсчитываемых от ба- ювой точки, за которую принимается наивысшая точка профиля (верши­на резца). Осевые размеры профиля передаются от детали без искажения.

Профилирование круглых фасонных резцов. Исходные данные ппи расчета профиля резца: обрабатываемый материал и профиль детали, сдаваемый радиусами окружностей, проходящих через узловые точки г,, г₂₎..., г„ и осевыми размерами а_и..., а/. По рекомендациям [23 и др.] пыбирают углы вершинной точки у и а и радиус наружной окружности
резца R. Исходя из поставленной задачи, требуется рассчитать радиусы окружностей, на которых лежат точки резца, обрабатывающие соответст­вующие точки детали Л₍, R₂,..., /?, и высотные координаты профиля резца в его осевом сечении ДЛ,- = /?-/?, (рис. 2.12, а).

Предварительно определяют параметры вершины резца (точка /), лежащей на линии центров станка по заданным исходным значе­ниям: А, = R sin a; m = r_{ siny; \|/,=а + у; /4,= г, cos у; tf^siny,; Я, = flcosvy,.

Далее, используя значения этих параметров, для любой z'-й точки профиля находят последовательно:

siny, = т!г_{; (2.3)

С, = г, cosy,- - Л,; (2.4)

В₁ = В₁-С_Г, (2.5)

tgy, = HIBi-, (2.6)

Rj =H/sin\\iji (2.7)

ARi=R-Rj. (2.8)

Здесь параметры A_h B_t и С, переменны и измеряются вдоль передней грани резца, а угловой параметр V|/,. = ос,- + у,- определяется с использова­нием их величин.

Профилирование призматических резцов производится на основе тех же исходных данных и заключается в определении высотных коорди­нат Pi узловых точек профиля резца в сечении, перпендикулярном к зад­ней поверхности инструмента. Из расчетной схемы на рис. 2.12, б следу­ет, что для этого достаточно иметь три уравнения:

siny,=m/r_;; (2.9)

С,- = г,- cos у,- - А,; (2.10)

Pj =C,cos(a+y). (2.11)

Здесь по аналогии с круглыми резцами предварительно находят зна­чения параметров т и А\. Координаты узловых точек вдоль оси переда­ются от детали к резцу без искажения.

а)

	Рис. 2.12. Расчетные схемы профилирования фасонных резцов: а - круглый резец; б — призматический резец

По найденным координатам узловых точек в указанных сечениях на рабочих чертежах фасонных резцов вычерчивают профиль, обычно в увеличенном масштабе. При этом прямолинейные участки профиля по­мучают соединением прямой двух крайних точек, а криволинейные - по Iскалу через точки отдельных отрезков, на которые предварительно раз­нимают заданный профиль детали. Обычно берут не менее трех-четырех ючек.

Погрешности обработки фасонными резцами возникают при об­работке конических участков детали из-за несовпадения режущей кромки с образующей конуса.

Как следует из рис. 2.13, а, при обточке усеченного конуса призма­тическим резцом режущая кромка 1...2 скрещивается в пространстве с осью конуса и при вращении ее относительно оси детали образуется не конус, а однополостной гиперболоид, показанный штриховыми линиями.

6)

Рис. 2.13. Погрешности профиля конических участков заготовок, обработанных фасонными резцами:

а - призматический резец; б - круглый резец

Наибольшее отклонение фактического профиля от конического А приходится на точку профиля с радиусом г_ср = (г, + г₂)/2.

Погрешность А = г_ср- г_ф, где г_ф - фактический радиус средней точки I иперболоида, который можно найти по формулам аналитической гео­метрии. При этом величина погрешности А не должна превышать допуск ип отклонение образующей конуса. В случае применения призматических резцов А можно свести до 0, заточив переднюю грань дополнительно под углом X. При этом режущая кромка резца займет положение т.е.

0 у дет совпадать с образующей конуса.

Из рис. 2.13, а следует, что

1 де / - длина конуса. Такой прием, однако, не дает возможности получить Iочный конический профиль детали при использовании круглых фасон­ных резцов. Это объясняется тем, что при пересечении конического тела резца плоскостью передней грани, проходящей параллельно оси, получа­ется криволинейная режущая кромка в форме гиперболы (рис. 2.13, б). Дополнительная заточка передней грани под углом X хотя несколько снижает погрешность обработки, но совместить полностью режущую кромку с образующей конуса не удается.

Теоретически можно рассчитать профиль резца по нескольким точ­кам конической поверхности детали, определив их радиусы в сечениях, перпендикулярных к оси, но тогда профиль исходного тела резца будет криволинейным. Из-за высокой трудоемкости точное изготовление таких резцов считается нерациональным. Заточка же передней грани круглых резцов под углом X хотя и не исключает погрешности обработки кониче-

• ких участков детали, но дает существенное ее снижение.

Глава 3 ПРОТЯЖКИ

—— ви м и

3.1. НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОТЯЖЕК

Протяжки - это многозубые высокопроизводительные инструменты, нашедшие широкое применение в серийном и особенно в массовом про­изводствах. Они относятся к инструментам с конструктивной подачей, так как при протягивании движение подачи отсутствует.

Деление припуска между зубьями протяжки осуществляется за счет превышения по высоте или ширине каждого последующего зуба относи­тельно предыдущего. Превышение по высоте, определяющее толщину срезаемого слоя a_z, называется подъемом или подачей на зуб. Деление припуска по ширине осуществляется с целью облегчения процесса реза­ния и используется в протяжках с групповой схемой резания.

Протяжки, применяемые для обработки отверстий различных форм, называются внутренними протяжками. Для обработки наружных по­верхностей, т.е. поверхностей с открытым незамкнутым контуром, при­меняют наружные протяжки.

Главное движение протяжки, обеспечивающее процесс резания, ча­ще всего прямолинейное, поступательное. Реже встречаются протяжки с вращательным или винтовым главным движением.

Процесс протягивания осуществляется на специальных горизон­тальных или вертикальных протяжных станках.

На рис. 3.1 показано несколько схем протягивания:

• при обработке отверстий (рис. 3.1, а) и наружных поверхностей (рис. 3.1, б) с возвратно-поступательным движением инструмента и не­подвижной заготовкой;

• при непрерывном протягивании наружных поверхностей с автома­тической загрузкой и выгрузкой заготовок, перемещающихся относи­тельно неподвижной протяжки (рис. 3.1, в);

• при обработке тел вращения плоскими или круглыми протяжками (здесь главное движение или прямолинейное, или вращательное, при этом протяжка совершает один оборот) (рис. 3.1, г);

• при обработке отверстий прошивками (рис. 3.1, д) сила приложена к торцу инструмента и, таким образом, прошивки работают на сжатие. Для обеспечения продольной устойчивости прошивок их длина не должна пре­вышать 15 диаметров. По конструкции прошивки подобны протяжкам.

г)

Рис. 3.1. Схемы протягивания:

а - отверстий; б - плоскостей; в - непрерывное протягивание наружной поверхности; г - обработка цилиндрической поверхности плоской и круглой протяжками; д - обработка отверстия прошивкой

Дата добавления: 2015-09-29