Способ получения корня стружки
Иллюстрации
Реферат
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 921 к лвтовскомм свидитедьству (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 040 1.80 (21) 2864911/25-08 с присоединением заявки М(23) Приоритет
Опубликовано 230482. Бюллетень .% 15
Дата опубликования описания 230482 (51)М. Кв.
В 23 В 1/00Ф
В 23 В 29/18
Гасударственный каинтет по делан изобретений н открытий (53) УДК641.941. . 1(088.8) (72) Авторы изобретения
П.М.Салов и А.И.Никитин (71) Заявитель
Чувашский государственный университет им..И.Н.Ульянова (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРНЯ СТРУЖКИ
Изобретение может найти применение в исследовании процесса резания металлов.
Известен способ получения корня стружки в процессе резания металла, при котором корень стружки получают
5 путем мгновенного отвода инструмента (резца) иэ зоны резания .13 .
Основным недостатком данного способа является то, что отвод инструмента из зоны обработки осуществля ется в направлении, совпадающем с вектором скорости резания. Такой отвод искажает корень стружки.
Цель изобретения — получение кор--!
5 ня стружки с сохранением фактического напряженного состояния в зоне деформации и неискаженной геометрии корня.
Поставленная цель достигается тем, что используют резец с отрицательными передними углами в плоскости отвода всех точек режущих кромок, отводящий" ся в направлении перпендикулярном вектору скорости резания и составляющим с вектором подачи угол больший главного угла резца в плане.
На фиг. 1 изображена схема получения корня стружки; на фиг. 2 — расчетная схема получения корня стружки; на фиг. 3 — отвод резца из зоны обработки.
Для реализации способа заготовка
1 закрепляется в патроне токарного станка 2. Резец 3 устанавливается в резцедержатель станка.
На практике предложенный способ реализуется следующим образом.
Рассмотрим расчетную схему, представленную на фиг. 2, где резец 3 и заготовка 1 контактируют по следу продольной секущей плоскости и передней поверхности резца (g= g<).
Согласно схеме резец 3 режет заготовку 1 и в нужный момент из рабочего положения мгновенно отводится в нейтральное положение перпендикулярно вектору скорости вершины резца
Со, которая установлена по центру,в где г1 — число оборотов заготовки а сек.
Теперь, задаваясь величинами и
1, определим угол и требуемую величину скорости отвода, для чего в соответствии с представленной схемой можно воспользоваться зависимостями А = — — ° tp л (1)
8= arcsin - э-, h> (2) Ю f o1 f с 2 с СО88. (э) и -Оа свю
Р уа (4) 9 =фас / »
" (5) >
r - радиус обработанной поверхности, При отрицательном угле, примени"
2S мы расчетные формулы 1 4 а величину
Ф угла ч рассчитывают по формуле Р„
П .С (á) В приведенных формулах все величины углов взяты по абсолютной величине. Расчеты показывают, что при (j4 0 наибольшая расчетная скорость отвода требуется для контактных точек, лежащих вблизи периферии заготовки.
Пример расчета.
При обработке образца из закаленной стали 50 Г с режимами:
Скорость резания — с = 1 5 м с
Глубина резания — = 0,2 мм;
Подача на один оборот - S
0,1 мм/об;
Зльборовый резец имел углы заточки л= 5 ; д= -10 ; g- 45 .
Диаметр обработанной поверхности
2т --- 60 мм.
Примем для расчета:
L = 0,4; стэ,»,„ = 30,2 мм;
7=9e
Определяем рабочие углы резца по формулам
3 921679 направлении нормали к точке контакта вершины с заготовкой. В этом случае при равенстве рабочего главного угла в плане статическому (fp = 4 ), направление нормали совпадает с направлением продольной секущей плоскости.
Согласно литературным данным, при определенном сочетании наклона главной режущей кромки резца .А, переднего а угла и главного угла в плане величина переднего угла в продольной секущей плоскости резца рр может быть величиной отрицательной. Следовательно, при отрицательных рабочих углах i5
gqp во всех точках главной режущей кромки при /<90, мгновенный отвод резца в направлении его продольно" секущей плоскости вызывает прекращение процесса резания. 2О
Условия, при кОторых угол „с является отрицательным, весьма часты на практике, например, при обработке высокопрочных материалов.
Рассмотрим условия отвода произвольной точки С, расположенной на главной режущей кромке с радиусом— вектором Я, с рабочим отрицательным передним углом а продольной секущей плоскости ц С, она расположена выше зо при $ =0 линии центров и вершины (точка K) на величину М, иэ зоны обработки в точку D с прекращением процесса резания.
При отводе резца из рабочего положения в нейтральное процесс резания прекращается в том случае, когда след продольной секущей плоскости на передней поверхности резца-АС при своем движении не будет контактировать с деформированной поверхностью заготовки — следом А эС, вращающимся вокруг точки Всэ(оси заготовки). Зто условие будет выполняться, когда перемещение точки А> в точку D no дуге А D потребует больше времени, чем время отвода резца в нейтральное положение, то есть за время ь, в течение которого точка А повернется относительно оси заготовки на угол р, точка С на резце должна пройти расстояние большее, 50 чем СБ=Ь, Данное условие запишется так:
Vcn,ср
V - средняя скорость отвода рез-, ца на пути 55
Если « выражено в градусах, а „фо L 360 11. N в ми, то1=-г- — ич „= с — ), 5 9216
tg Ук = tgy созе; S (s1n6 cosf+ Ъ Р д Я
cosg cos.À + san z. sin A 7
cosA) cos 4<
S 5
s1n t - — cos Q cos À
23 р
Угол 8 определяем по формулам (1) и (2) 8 - 0,046937
Получаем
Ъ=- 0,054729 ; g = - 9,962711 ; р =
= -9,907982, IO Р= 4,987914
Определгем величину переднего угла в продольной секущей плоскости у
tg „р,= tgур cos (р — tg ..in/<, g„p = -10,48952
Определяем угол jt." по формулам (3); (4) - ®
= 30,6 мм; ц = 0,046324 - 0,139243
Определяем требуемую скорость отвода резца
U,р,р Ъс- 16,35 и/c
Практически обеспечить подобную величину скорости отвода не представляет особой сложности
Аналогичные расчеты, выполненные для вершины резца, показали, что в зз продольной секущей плоскости, проходящей через вершину, процесс резания будет прекращен при скорости отвода резца: 16,2336 м/с 4о
Это подтверждает высказанное ранее условие. Расчет скорости отвода необходимо производить для периферийных контактных точек. Направление отвода может быть иным, чем рассмотренное в примере. Применяя для отвода резца устройство с взрывной камерой, получают неискаженные корни стружки при скорости резания до 200 м/мин.
Не трудно найти соотношение между скоростью отвода резца и главным углом резца в плане. Для получения неискаженного корня стружки необходимо,. чтобы в период резца его режущая кромка не касалась заготовки, то есть 5 скорость отвода резца должна превосходить скорость подачи резца 7по ь и го
Ъо.ь; Ъ o (8) в т . jcosE. sj53-AAg -sj+ Р ам. -g"j соьф.со . Д 15
79
На фиг. 3 приведена схема, поясняющая вывод формулы. Пусть резец 3, обрабатывающий заготовку 1 с подачей переместился из рабочего положения в нейтральное, тогда точка В переместится в положение Я.
Проведен перпендикуляр из точки В на горизонталь АО, тогда путь резца
ВС за время t равен:
BC =AC« tgg где р — главный угол резца в плане.
ВС ЛГ
Тогда — = —" -tg q
t t
BC AC
Но — = Ъ;.я д — = Ъ подьри
У
Чтобы выполнялось условие (8), необходимо выполнение формулы
Ъотвол >, полаем tg Ф (9)
С другой стороны Ъц а;ц= So ° n, где и — число оборотов в мин.
S — подача на один оборот заготовки у В п 1000 V
V= jj=—
1000 .Т D
U — скорость резания
D — диаметр заготовки .в -- ">. - -,,) - tg Y
1000 7 (10)
При выполнении такого условия режущая кромка резца не будет касаться заготовки при его отводе и мы получим деформированный слой корня стружки и зону стружкообразования, соответствующие реальному, которые возникают при рабочей скорости резания.
Пример. При получении корня стружки чугуна при резании твердосплавным инструментом ВК8 обычно берут:
S = 0,12 мм/об; U = 120 м/мин; Q = 45
Ъо ьо, = 45,9 мlмин
Скорость резца при его отводе посредством взрыва пороха в камере, как правило, выше 500 м/мин, что намного превосходит 45,9 м/мин. Таким образом, режущая кромка резца не будет касаться .заготовки при его отводе и мы получим деформированный слой и зону стружкообразования, соответствующей рабочей скорости резания.
Анализ показывает, что при ф(80 и при отводе резца в направлении нормали расчет по формуле (10) можно не производить, ограничившись расчетом, учитывающим скорость детали.
В предлагаемом способе можно получать корни стружек при работе резцами с углами - 90 . В этом случае от7
92 вод необходимо осуществлять в направлении, которое обеспечит угол между вектором подач больший чем отрицательные передние углы, которые отличаются по величине от углов в продольной секущей плоскости резца.
Использование предлагаемого способа получения корня стружки обеспечивает по сравнению с существующими способами возможность получения корня стружки с неискаженными зонами деформации и стружкообразования, соответствующими рабочей скорости резания, сохранение действительных геометрических параметров корня стружки во время прерывания процесса резания, сохранение неизменными зоны деформации по задним контактным поверхностям, возможность получения корня стружки резцом с положительным углом наклона главной режущей кромки, возможность получения корня стружки резцом, установленным по центру, ниже и выше центра заготовки.
Формула изобретения
Способ получения корня стружки, при котором резец мгновенно отводят из зоны резания, о т л и ч а юto шийся тем, что, с целью сохранения фактического напряженного состояния в зоне деформации и неискаженной геометрии корня, используют резец с отрицательными передними углами в плоскости отвода всех точек режущих кромок, отводящихся в направлении, перпендикулярном к вектору скорости резания и составляющим с вектором подачи угол, больший главного угла. резца в плане.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
И 419324, кл. 8 23 8 29/18, 1972.