Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
Макро- и микролезвийное точение вращающимся инструментом с сочетанием движений в одной плоскости. Способы этой группы получили преимущественное распространение при обработке абразивным инструментом. Классическое врезное шлифование осуществляется с окружной скоростью шлифовального круга на 4-5 порядков выше скорости заготовки. Время реза единичным зерном определяется углом его контакта с заготовкой и скоростью резания. При шлифовании со скоростью 30 ... 40 м/с оно составляет миллионные доли секунды, а динамиче-
152 РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
ские давления в контактной зоне достигают десятков ГПа. Колоссальный термодинамический удар неблагоприятно сказывается на прочности связующего материала и стойкости микролезвий, особенно выполненных из материалов типа карбида кремния SiC, электрокорунда Al2O3 с низкой теплопроводностью а = 15,5 ... 20 Вт/(м • К). Поэтому соизмеримые скорости инструмента и заготовки, как, например, при шевинговании, рекомендуются для шлифования или микролезвийной обработки игло- и губ-чатолезвийными, насечными инструментами. Соизмеримость скоростей исключает субмикротолщины, вызывающие интенсивное изнашивание режущих элементов. Помимо улучшения механофизических условий резания соотношение скоростей, близкое к единице, значительно увеличивает объем срезаемого материала (см. рис. 3.2).
Уравнение траекторий режущего элемента при макролезвийном точении вращающимся инструментом приведено в общем виде (3.2) для эквивалентной схемы на рис. 3.1. На его основе получены уравнения (3.7)-(3.10), позволяющие с высокой точностью для малых глубин резания определять параметры среза.
Для больших припусков (рис. 5.14) более точными являются уравнения
X = L sin /ц/ + R sin ~—; у = L cos /ц/ - R cos ——— , (5.7)
здесь L = R + r0; / = сот/сош; ц/ = 0 + 0„ .
Сдвиг траекторий z-режущих элементов на поверхности заготовки радиусом г определится из расчета поворота инструмента за один ее оборот (рис. 5.14, а):
AP = Ic1P1-InRk1Zz, толщина среза a = APsin(ц/ + 0-ц), здесь 0 = /ц/; sinц = ктsin(0 + ц/);
С высокой точностью ц = kT\\f (і +1). После преобразований
a = APsin [Vj/ (і +1) (1 - Jc1)]. (5.8)
Угол ц/0, соответствующий максимальной толщине среза, определяется через угол 0О на заготовке, соответствующий выходу режущего элемента из контакта:
i|/0= (0О-AZVr)//.
СПОСОБЫ НА БАЗЕ МАКРОЛЕЗВИЙНОГО ТОЧЕНИЯ И ШЛИФОВАНИЯ 153
Рис. 5.14. Схема срезания припуска при встречном вращении заготовки и режущих элементов со скоростью заготовки меньше (а) и больше (б) скорости режущего элемента
154 РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ МАКРОЛЕЗВИЙНОЙ И АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Из решения косоугольного треугольника ОАОи по известным тригонометрическим соотношениям
где П = г + R + I.
При макролезвийной и абразивной обработке припуск / = 0,1 ... 0,2 мм составляет не более сотой доли радиуса заготовки и с достаточной точностью
При изменении соотношения Ic1 в сторону превышения скорости вращения заготовки vT над скоростью абразивного инструмента V1n меняется кривизна траектории и ее расположение относительно заготовки: радиус кривизны траектории совпадает по направлению с радиусом обрабатываемой поверхности (рис. 5.14, б). В этом случае толщина среза измеряется в направлении по радиусу заготовки с поправкой на угол подъема траектории ц относительно окружности с центром заготовки. Длина траектории режущего элемента в заготовке / = \\i[2R±i(2r-t)]. Результирующая скорость резания равна сумме составляющих скоростей ve = vm (*т - 0 • Знак «минус» соответствует попутному направлению движений.
Отношение длины дуги контакта режущего элемента с заготовкой 2RQK к длине окружности заготовки 2пг соответствует соотношению линейных скоростей кт = 0К R/(nr). Для схемы внешнего касания угол контакта
Тогда максимальная толщина среза из (5.8)
amax=APsin[(0o-AP/r)(l + l//)(l-*T)].
(5.9)
где kt =//r0, kL =L/r0 .
Для наиболее распространенных случаев макролезвийной и абразивной обработки припуск / = 0,2 ... 0,3 мм, радиус заготовки г = 50 мм,
СПОСОБЫ НА БАЗЕ МАКРОЛЕЗВИЙНОГО ТОЧЕНИЯ И ШЛИФОВАНИЯ 155
радиус инструмента R = 100 мм, kt= 0,004 ... 0,006; kL = 3, угол 0Ио =
= 3...4°и*т = (1,5...2)-10-2.
При обработке одним режущим элементом длина дуги контакта остается неизменной для постоянного припуска в области соотношения скоростей кт<2 -10"2; несколькими режущими элементами (z) - в области ^<2zl0-2.
Большое значение имеет соотношение скоростей инструмента и заготовки в иглолезвийной обработке. Увеличение Icx от 10"2 до 102 соответствует переходу иглофрезерования в иглоточение, позволяющее за один рабочий ход инструмента осуществить черновую и чистовую обработку [A.c. 1172613 (СССР)]. При этом уменьшается динамическое воздействие на режущие элементы (иглы).
При иглоточении заготовка вращается с частотой, определяющей скорость резания vT, а иглощетка - со скоростью подачи V111. Металлический ворс щетки состоит из уменьшающихся по сечению игл с возрастающей плотностью набивки: обдирочные иглы наибольшего сечения, иглы среднего размера - для получистовой и чистовой обработки, иглы наименьшего сечения и наибольшей плотности набивки - для тонкой зачистки.
