Способ обработки резанием круглым резцом

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (11) 17 А1 (д1) 4 В 23 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ЙЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3722788/25-08 (22) 09.04.84 (46) 23.01.88. Бюл. N 3 (71) Могилевское отделение физикотехнического института АН БССР (72) Г.Ф.Шатуров (53) 621.941.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 428864, кл. В 23 B 1/00, 1973. (54)(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ

КРУГЛЫМ РЕЗЦОМ, согласно которому последний по мере неполного износа режущей кромки поворачивают на угол, меньший угла контакта резца с деталью, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости резца и улучшения. качества обработанной поверхности, периодический поворот резца осуществляют на угол, не превышающий половины угла контакта резца с деталью, а время прохождения точки режущей кромки угла контакта назначают не более тройной величины стойкости резца в остановленном состоянии, 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что периодический поворот осуществляют на угол, больший или равный вспомогательному углу контакта резца с деталью.

1368107 2 чение времени t, резец поворачивают на угол с в течение времени t . Поворот резца на угол (может быть осуществлен как в момент обработки детали, так и после обработки всей детали. Поворот резца на угол ср мо= жет быть осуществлен также перед началом обработки детали. Поворот резца

10 осуществляется как по часовой стрелке, так и против нее.

Во время обработки детали режущая кромка, лежащая в пределах вспомогательного угла контакта,, формирует сторону 6 микрогребешка 7, лежащую от его вершины 8 в направлении .подачи S. Часть режущей кромки 5, примыкающей к его вершине В,, формирует сторону 9 микрогребешка 7, лежащую

20 от его вершины 8 в направлении, обратном направлению подачи S. За два и оборота детали полностью формируется микрогребешок 7. Вершина В режущей кромки 5 формирует впадину, разделяи- 25 ющую между собой микрогребешки 7.

Величина угла (поворота резца выбирается иэ условия равнонагруженности каждой точки режущей кромки, н- участвующей в снятии припуска. Если

Э0 рассмотреть сечение среза AB,ВС (фиг.2), наибольшая толщина среза приходится на точку M режущей кромки.

В точках А и В толщина сечения среза равна нулю. Если допустить, что Ч

35, получают максимальную разницу в нагрузках для точек А, В и M режущей кромки, точка M режущей кромки в этом случае нагружена максимально, P все другие точки режущей кромки нена40

50

Изобретение относится к станкостроению.

Цель изобретения — повышение стон кости резца и улучшение качества обработанной поверхности.

На фиг.1 показана схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 — резец, вид с торца; на фиг.3 микрорельеф поверхности, образуемый резцом на фиг.4 — зависимость перепадов толщин среза, приходящихся на точки режущей кромки, от отношения угла поворота резца к углу его контакта (r = 22,5 мм, t = 0 5 мм, S =

0,35 мм/об), на фиг.5 — изношенныи участок задней поверхности резца, общий вид; на. фиг.6 — характер изно са задней поверхности резца.

Резец 1 устанавливают относительно детали 2, например, под углом и с разворотом его оси 3 в направлени подачи S (фиг.1); Можно также устанавливать резец под углом Я с разво ротом его оси 3 в направлении, прот воположном направлению подачи S (не о показано), а также под углом ы = 0 (фиг. 1, пунктир) . Резец, снимая при пуск металла .сечением 4 (фиг.2), ко тактирует с деталью в пределах угла контакта „, заключенного между кра ними точками А и В его режущей кром ки 5, участвующими в процессе резания, между которыми расположена точ ка В, режущей- кромки — вершина резц которая наиболее эаглублена в деталь. Угол (, лежащий между радиу сами режущей кромки, проведенными в точки A и В,, и расположенный от ве шины В резца в направлении подачи S, называется основным углом контакта режущей кромки 5 резца 1 с деталью 2.

Угол,, лежащий между радиусами режущей кромки, проведенными в точки

В, и В, и расположенный от вершины

В, резца в направлении, противбположном направлению подачи S, называется вспомогательным углом контакта резца с деталью.

Способ осуществляют следующим образом.

Резец 1 контактирует с деталью 2 и снимает определенный припуск металла. Время, в течение которого он обрабатывает деталь при неизменном своем положении, равно t, . Целесообразно время t назначать меньше времени выхода резца на стационарный тепловой режим. После обработки детали в тегружены, а нагрузка точек А и В равна нулю. Это приводит к потере общей стойкости резца, поскольку резец работает не при оптимальных условиях.

Если представить график суммарной разницы максимальных и минимальных толщин сечения среза, приходящихся на точки режущей кромки, в зависимосЧ ти от отношения — (фиг.4), разница

Чк толщин среза а „ц„,-а „„„начинает

ЕР уменьшаться с величины -„- ((0,5 или

1 с(й - . Уменьшение разницы толщин се2 чения среза а„„, -а„„„„для точек режущей кромки с уменьшением угла ( приводит к их равнонагруженности в процессе обработки, что увеличивает общую стойкость резца (фиг.4). На

8107

Т (2Т

N(t +,) 2To °

5 136 т.е. рабочее время прохождения точки режущей кромки угла контакта назначают не более тройной величины стойкости резца в остановленном состоянии. Тогда можно записать

N(t + t<) c ЗТ, (6) где N — количество совершаемых поворотов (шагов) резца при прохождении точки его режущей кромки угла контакта „, Ух

N р Э

С, t - соответственно время обработки резцом от конца его поворота до начала нового поворота .и время обработки при повороте резца.

Если поворот резца осуществляется вне зоны обработки, = О, Учитывая, 1 что х 2 „,. можно записать условие оптимизации работы резца при обработке по предлагаемому способу

4 х ЗТо (— — < — — — --- ° (7)

Ч t +

Обработка детали может происходить эа один неполный оборот резца с его поворотом на угол Е = 2 — „, за один полный оборот резца с его поворотом на угол Е = 2Т, эа Z оборотов резца, с = 2i Z.

Соотношение (7) позволяет назначить оптимальные режимы обработки резцом при неполном и одном его обороте, достигая при этом наибольшей его стойкости, а следовательно, и качества обработанной поверхности.

При обработке резцом эа Z его оборотов соотношение выбора оптимальных условий обработки следующее:

Vx ЗТо

2 — — -- — — —, (8)

Ч -Z(t, + t,) где Z — количество полных оборотов резца до полного его износа.

При обработке вязких материалов, имеющих большую упругую остаточную деформацию, имеют большую величину износа задней поверхности резца h„ и малую величину радиального износа

3, которой можно пренебречь. Тогда выбор оптимальных режимов обработки для предлагаемого способа резания осуществляют исходя из площади износа задней поверхности резца, харак теризующей собой общую массу изношенного инструментального материала ! резца.

Т То с. о (9) о где F u F — соответственно площадь

5 износа задней поверхности резца, работающего по предлагаемому способу обработки, и аналогичного остановленного резца.

10 Средняя скорость продвижения точки режущей кромки должна быть такой, чтобы обеспечить износ задней поверхности резца в каждой точке режущей кромки не более величины h, харак15 теризующей собой оптимальную стойкость Т, резца в остановленном состоянии (фиг.5). Если эа время стойкости Tä остановленный резец имеет площадь АОВ (фиг.5) износа задней по20 верхности, равную

Fc 2 bh„ то при дискретном (шаговом) повороте режущей кромки на угол ()„ площадь из25 носа задней поверхности резца вдвое больше и равна F = b h, где Ь вЂ” ширина среза, b = r („.

Подставляя значения F и Р в (9), имеют

30 (10) При обработке резцом при одном и более оборотах соотношение для выбора

З5 оптимального режима обработки следу Р„2Т

2c.-- (12)

Ч, Z(t + t,)

При оптимальной (наивысшей) стой40 кости резца для дальнейшего улучшения качества обработанной поверхности обработку производят с поворотом на угол ср с расчетом перемещения точек режущей кромки в зоне обработки от

45 обработанной поверхности к необработанной, т.е. в сторону направления подачи. При установке резца (фиг.t) его необходимо периодически поворачивать против часовой стрелки.

Целесообразно угол поворота (P резца при каждом повороте выбирать равным вспомогательному углу контакта .

<,. Тогда сторона 6 микрогребешка 7, лежащая от его вершины 8 в направлв- .

55 нии подачи S, формируется все вРемя новым, неиэношенным участком.лезвия, например при Z 6 1, что повышает чистоту обработки. Еще в большей степени достигается улучшение качества об1 5

Ц - Ч имеют значительное увеличение стойкости резца (линия стойкости имеет значительный подъем). Для получения максимальной стойкости резца очень важно выбрать оптимальную среднюю скорость продвижения точки режущей кромки по углу контакта (1 „. Средняя скорость продвижения точки режущей кромки находится из получения стойкости единицы массы инструментального материала при обработке по предлагаемому способу, не большей аналогичной стойкости инструментального материала при обработке остановленным резцом. Тогда

3 13681 фиг.4 разница толщин а„,, -а„„„показана сплошной линией, а изменение стойкости — пунктирной линией. При

07 4 щейся следствием постепенного увеличения угла в плане qn при удалении от вершины В резца и уменьшении толщины среза при удалении от точки M режущей кромки. Наибольший износ резца в точке Г1, режущей кромки, лежащей между точками М и В,. Изношенная масса резца, работающего в остановленном состоянии, эа период его стойкости Т, заключена в объеме АВМ,О. Объем АВИЗО получается в результате отсечения от конической задней поверхности 10 резца плоскостью, параллельной его оси

3 и отстоящей от режущей кромки 5 на величину его радиального износа, равного о . Для упрощения нахождения величины объема АВМ,О его можно определить, как объем треугольной пирамиды с основанием АМ В и высотой, равной оптимальной высоте износа h„ . Тогда

T TQ (1) о о о где, — соответственно удельный вес инструментального ма- 25 териала резца, работающего по предлагаемому способу, и резца, работающего в остановленном состоянии;

Т и Т вЂ” соответственно стойкость 30 резца по предлагаемому способу и остановленного резца, V u V — соответственно объем изо ношенной массы инструментального материала резца за время стойкости по предлагаемому способу и при обработке остановленным резцом.

Из (1) следует, что средняя скорость продвижения точки режущей кромки по предлагаемому способу должна быть такой, чтобы обеспечить интен40

45 сивность - износа резца во времени

Т в с на меньшую интенсивность в- - износа

Т остановленного резца. Износ круглых резцов происходит в основном по зад- 50 ней поверхности 10 (фиг.5). При этом, если круглый резец остановлен и работает до полного своего износа, т.е. до потери режущих свойств инструментального материала режущей кромки, износ его задней поверхности 10 имеет вид местной фаски, имеющей треугольный профиль (фиг.5 и б, на фиг.5 профиль фаски показан пунктиром), являю» Чк .1 (3) где г — радиус режущей кромки резца у„ — угол контакта резца с деталью.

При подстановке (2) и (3) в (1), и, учитывая, что г(1) = 1, получают

Т ЗТ, . -. (4)

1о

Если сравниваемые резцы изготовлены из одного и того же инструментальпого материала, то

Т (3709 (5) (2) где 1 — ширина фаски износа, 3 — величина радиального износа резца, h» — величина (высота) фаски износа задней поверхности остановленного резца эа период работы, равный его стойкос-.. ти Т„.

Изношенную массу резца, работающего по предлагаемому способу, находят из условия, что при прохождении каждой точкой режущей кромки угла контакта у„ происходит полная потеря режущий свойств инструментального материала в этой точке, т.е. износ задней поверхности резца в ней (точке) характеризуется оптимальными величинами h „ и о . Тогда изношенная масса резца, работающего по предлагаемому способу, заключена в объеме (фиг.5, показан пунктиром) 1368

1 работанной поверхности, если угол поворота ц равен двойному вспомогательному углу контакта М,, т.е. ц — 2,. В этом случае стороны 6 и 9 соседних микрогребешков 7 формируются неизношенным новым участком режущей кромки.

Пример. Производится обработка ротора электродвигателя диаметром

100 мм, длиной 100 мм резцом ВКВ диаметром 45 мм. Режимы обработки: скорость вращения детали V = 448,8м/мин, глубина резания t = 0,5 мм, Я =

= 0,35 мм/об. Стойкость остановленно- 1б го резца при обработке на указанных режимах Т = 10 мин, что соответствует обработке 50 деталей. Угол установки со = 0, t = 12 с, t = О, Z =

1. Определяют основной угол контак- 20 та резца с деталью по формуле

2t о

sing =) — = 0,2108; g = 12,17

Вспомогательный угол контакта, 2S равен

sing, = — = 0,00777; P, = 0,445

Тогда q„= 12,615

Пользуясь соотношениями (6) и (7), 30

12 615 3 ° 10. 60

2 — — — — — ——

12

6,3075 ср 0,08401

Для улучшения качества обработанной поверхности расчет режимов обраE

107 8 ботки по предлагаемому способу производят пользуясь соотношением (11):

12 615 12 — — — ы 2 ° 10

Ч 60 откуда (g О, 12615 или ср 7, 57

Таким образом, () в q О, 12615

Для повышения качества обработанной поверхности обработку производят

I на режимах: Ц = 7 57, t = 12 с;

= 0; Z = 1. Это обеспечивает обра-, ботку 2852 детали за один оборот рез, ца. Общая оптимальная стойкость резца

570,4 мин, шероховатость обработанной поверхности R = 1,25 мкм. Ксли обработку ведут с с = ч, = 0,445 поверхность имеет R = 0,80 мкм. При

2ч, = 0,89 получают поверхность с К, = 0,5 мкм.

В результате учета характера нагрузки на режущую кромку и ее износа получают оптимальную (наивысшую) стойкость резца, улучшение качества обработанной поверхности с гарантированным профилем ее микрорельефа, а также одинаковость и стабильность качества обработки от первой до последней детали. Учет всех факторов позволяет вывести резец на оптимальную (наивысшую) стойкость.

1368107

Т онии/

0d аЪгХ

Составитель В.Семенов

Техред М.Моргентал Корректор И.Эрдейи

Редактор И. Горная

Заказ 149/12 Тираж 879 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ЙМ6М(-Рм/ф4ю/

0/5

О/Х

ops

Ог

8Л7

ЫО

Ук