|
Минералокерамические и абразивные материалы, алмазы | Оглавление | Способы образования исходных инструментальных поверхностей
Конструкция режущего инструмента
Общие положения
Металлорежущие инструменты предназначены для изготовления различных деталей. При этом режущие кромки инструмента внедряются непрерывно или последовательно в материал заготовки, срезая его в виде стружки.
Поэтому при обработке резанием форма детали будет предопределяться формой и размерами режущих кромок, которыми инструмент срезает материал заготовки, а также движениями его относительно заготовки.
Чтобы режущие кромки формировали обработанную поверхность, они должны располагаться на поверхности И, касающейся в процессе обработки поверхности детали. Поверхность И назовем исходной инструментальной поверхностью.
Деталь и инструмент можно представлять как своеобразный механизм, состоящий из двух сопряженных звеньев, касающихся друг друга в процессе обработки.
Траектории движения точек режущей кромки инструмента относительно заготовки являются результатом сочетания движений, которые совершают на станке инструмент и обрабатываемая деталь.
Движения, сообщаемые в процессе резания инструменту и заготовке, определяют принятую кинематическую схему резания. Ее нельзя отождествлять с кинематической схемой станка, так как определенной кинематической схеме резания могут соответствовать различные кинематические схемы механизмов станка. Кинематические схемы резания не включают движения холостых циклов, связанные, например, с подводом и отводом инструмента от заготовки. Например, при обточке наружной цилиндрической поверхности кинематическая схема резания включает вращение заготовки и продольное поступательное перемещение резца. Кинематическая же схема станка в рассматриваемом случае должна обеспечить также движение поперечной подачи, необходимое для установки резца в исходное положение, которое обеспечивает получение заданного диаметра детали.
Изучение принципиальных кинематических схем резания имеет большое значение для практики металлообработки, поскольку от характера схемы резания во многом зависят величины геометрических параметров режущей части, режим резания, устанавливаемый для данного метода обработки, а следовательно, и производительность труда, износ и стойкость инструмента.
В настоящее время в промышленности используются самые разнообразные кинематические схемы резания и соответствующие им металлорежущие станки и режущие инструменты. Для упрощения кинематики рабочих органов станков кинематические схемы резания основаны на сочетании двух элементарных движе¬ний заготовки и инструмента: прямолинейного и вращательного.
Классификация принципиальных кинематических схем резания была впервые разработана академиком Академии наук Латвийской ССР проф. Г. И. Грановским. Согласно данным Г. И. Грановского все используемые в настоящее время кинематические схемы резания основываются на сочетании трех элементарных движений. Кинематические схемы, состоящие из четырех сочетаемых движений, в настоящее время не используются и вряд ли будут использованы в будущем из-за чрезмерной сложности кинематики станка.
Наиболее простые кинематические схемы резания включают единственное прямолинейное движение. Примером практического использования схем этой группы могут служить процессы протягивания, строгания и долбления.
При протягивании инструмент движется прямолинейно, а заготовка остается неподвижной. Режущие зубья протяжки, увеличивающиеся от первого к последнему зубу, срезают материал заготовки и формируют обрабатываемую поверхность детали.
При строгании и долблении в качестве режущих инструментов используются резцы. Причем на продольно-строгальных станках прямолинейное движение в процессе резания совершает заготовка при неподвижном инструменте, а на поперечно-строгальных — резец при неподвижной заготовке. Когда резец еще не находится в контакте с изделием, происходит подача резца, а после этого начинается постепенное срезание материала заготовки.
Кинематическая схема резания может включать два прямолинейных движения, что соответствует, например, строганию резцами по копиру, либо одно вращательное движение, соответствующее протягиванию сегментов на вращающемся столе круговой протяжкой. Эти схемы не имеют широкого практического применения.
Наиболее распространенны в промышленности схемы резания, основанные на сочетании одного вращательного и одного прямолинейного движения. Еще на заре развития техники нашла свое применение схема резания, включающая равномерное вращательное и равномерное прямолинейное движение, направление которого совпадает с осью вращения. В настоящее время на ней основаны такие методы обработки, как точение проходными и расточными резцами, нарезание резьбы резцами, метчиками и плашками, сверление, зенкерование и развертывание отверстий.
Широко распространена схема резания, основанная на комбинации вращательного движения и поступательного, направление которого перпендикулярно оси вращения. На этой схеме основаны процессы фрезерования всевозможных цилиндрических поверхностей. Меняя расположение оси инструмента относительно заготовки, можно получить различные схемы фрезерова¬ния. Например, при обработке плоскостей цилиндрическими фрезами ось фрезы располагается параллельно обработанной плоскости, торцовыми фрезами —перпендикулярно, угловыми фрезами — наклонно.
При анализе кинематических схем резания необходимо учитывать, что в зависимости от вида элементарных движе¬ний и соотношения их угловых и линейных скоростей, сообщаемых инструменту или детали, могут иметь место принципиально отличные методы обработки. Так, сочетание вращения и поступательного движения, направленного перпендикулярно оси вращения, соответствует не только фрезерованию, но и отрезке деталей на токарных станках. Если при фрезеровании вращается фреза, то при отрезке вращается деталь, а прямолинейное движение сообщается инструменту — резцу.
Определяя форму и размеры режущих элементов инструмента из условия изготовления требуемой поверхности детали, важно знать движение его относительно заготовки. С точки зрения процесса формообразовании безразлично какими сочетаниями движений заготовки и инструмента получено на станке исследуемое относительное движение. Так при сверлении отверстий на токарном и сверлильном станке форма обработанной поверхности детали получается идентичной, хотя винтовое движение сверла относительно заготовки обеспечивается при этом различными сочетаниями движений инструмента и детали.
Совокупность движений обработанной поверхности детали относительно инструмента, рассматриваемых при определении исходной инструментальной поверхности И, характеризует кинематическую схему формообразования. Наряду с движениями, учитываемыми при определении исходной поверхности И, схемы формообразования могут дополняться движениями скольжения исходной поверхности И и поверхности детали Д «самих по себе», так как эти движения не оказывают влияния на взаимное положение исходной поверхности И относительно поверхности детали Ди характер их контактирования. Введение в схему формообразования этих движений может быть вызвано стремлением обеспечить полную обработку заданной поверхности Д либо создать определенные режимные условия работы инструмента.
Чтобы схемы металлорежущих станков были возможно более простыми, на практике получили распространение схемы формообразования, основанные на прямолинейном и вращательном движениях и их сочетаниях. Большинство используемых в машиностроении схем формообразования основаны на сочетании только двух движений, рассматриваемых при отыскании исходной инструментальной поверхности, прямолинейного и вращательного, поэтому число возможных схем формообразования сравнительно невелико.
При обработке цилиндрических, винтовых поверхностей и поверхностей вращения широко применяются схемы формообразования, при которых исходная инструментальная поверхность совпадает с поверхностью детали, и в процессе формирования поверхность детали скользит «сама по себе».
Рассматриваемым схемам соответствуют процессы протягивания цилиндрических поверхностей, точения фасонными радиальными резцами поверхностей вращения, нарезание резьбы метчиками и плашками и т. п.
На практике находят применение также схемы формообразования, включающие единственное элементарное движение. К таким схемам относятся, например, процессы фрезерования, когда при нахождении исходной поверхности рассматривается только вращательное движение поверхности детали Д вокруг оси инструмента. При этом движение подачи не учитывается, так как оно приводит к перемещению поверхности детали Д «самой по себе» и в силу этого не оказывает влияния на характер взаимного расположения поверхности детали Д и исходной поверхности И.
В производстве используются также схемы формообразования, основанные на сочетании двух движений. Практическое применение они находят при обработке всевозможных деталей инструментами, работающими методом обкатки: червячными фрезами, гребенками, долбяками.
Чтобы отыскать возможные способы обработки заданной поверхности детали, целесообразно определить и проанализировать приемлемые схемы формообразования, уточнить необходимые относительные движения заготовки и инструмента, а затем их трансформировать в кинематические схемы резания. Для этого относительные движения, соответствующие схеме формообразования, следует разложить на движения заготовки и инструмента, дополнив их движениями скольжения поверхностей Д и И «самих по себе», если это необходимо, чтобы обеспечить рациональные режимные условия работы инструмента и обработку в заданных границах поверхности детали. Усложняя далее кинематическую схему резания введением установочных движений, в результате которых режущий инструмент и заготовка занимают исходные положения, движений управления, вспомогательных движений, связанных с обеспечением зажима заготовок, зажима и освобождения инструмента, удаления стружки и т. п., проектируют реальную кинематическую схему металлорежущего станка.
Минералокерамические и абразивные материалы, алмазы | Оглавление | Способы образования исходных инструментальных поверхностей
|
|