Выбор схемы резания и разработка структурной схемы инструмента

Выбор схемы резания и разработка структурной схемы инструмента

Схема резания — схема формообразования поверхности обрабатываемой детали путем послойного удаления припуска в определенной последовательности.

Структурная схема инструмента — вид и расположение в пространстве отдельных элементов конструкции инструмента, можно сказать, — форма инструмента, а точнее, — принципиальная схема конструкции.

Со схемы резания и кинематической схемы обработки начинается рождение нового способа обработки и новой конструкции режущего инструмента. Конструктор в данном случае выступает в роли изобретателя, создающего высокоэффективный режущий инструмент. Процесс изобретательства сложный и характеризуется скорее эврикаль- ным, чем последовательно логическим характером творческой деятельности. Он под силу человеку, не закомплексованному известными решениями.

Наша задача проектирования по конкретному техническому заданию более определенна, а поэтому проще. Конструкция инструмента создается путем компиляции лучших известных решений. Структурная схема и форма инструмента определяются сравнительно легко. У конкретных, широко применяемых инструментов, например, резцов, фрез, протяжек и т.д., формы хорошо отработаны и известны. Задача проектирования состоит в оптимизации конструкции путем использования лучших элементов, в первую очередь лучшей схемы резания.

Структурные схемы и формы комбинированных инструментов, а также многоинструментных наладок определяются из условий обеспечения одновременной обработки максимального количества поверхностей детали. Для оставшихся поверхностей предусматривается последовательная обработка. Разработанная структурная схема (компоновка) комбинированного инструмента или наладки в целом должна удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к инструменту вообще. При ее разработке особое внимание следует обратить на технологичность конструкции, удобство в эксплуатации и беспрепятственный отвод стружки из зоны резания. Этот этап проектирования заканчивается эскизом, выявляющим принципиальную схему конструкции и форму инструмента или наладки.

Схема резания конкретным единичным инструментом, в том числе инструментом из наладки, должна быть выбрана таким образом, чтобы обеспечить минимум приведенных затрат на операции использования инструмента. Это означает:

а)   высокую производительность;

б)   минимум энергозатрат при высокой производительности;

в)    высокую экономичность инструмента.

Реализация требований по пункту а возможна в случае большой площади сечения слоя металла, срезаемого одновременно режущими зубьями инструмента, по пункту б — когда малые силы резания, а по пункту в — когда схема резания легко реализуется, т.е. инструмент технологичный, стойкость его высокая.

Известны две принципиально разные схемы резания: профильная и генераторная. В разделе 1 они рассматривались применительно к протягиванию. Здесь они обобщены для всех видов обработки.

Профильная схема резания характеризуется тем, что форма сечения среза каждым зубом повторяет профиль обработанной поверхности, при этом окончательные размеры и форма профиля воспроизводятся главной режущей кромкой последнего (протягивание) или каждого (фрезерование) режущего зуба (рис. 2.6).

   

Проектирование рабочей части

Характерной особенностью генераторной схемы резания является простая форма сечения среза, отличающаяся от профиля обработанной поверхности, которая образуется постепенно (генерируется) вспомогательными режущими кромками каждого зуба инструмента (рис. 2.7).    

Проектирование рабочей части

Профильная схема обеспечивает более высокую точность обработанной поверхности, но инструменты во многих случаях сложны в изготовлении, особенно в заточке (см. рис. 2.6, б). В таких случаях целесообразно переходить на генераторную схему резания. Заточка инструментов проще, так как проще форма задней поверхности (см. рис. 2.7, б), но ниже точность обработанной поверхности и стойкость инструмента из-за отсутствия или недостаточной величине вспомогательных задних углов.  

Профильные и генераторные схемы резания могут быть одинарными и групповыми, или прогрессивными. Каждый зуб инструмента одинарной схемы резания отделяет срезаемый слой по всей ширине (см. рис. 2.6 и 2 7), а групповой — только по части ширины, но большей толщины (рис. 2.8 и 2.9).

Проектирование рабочей части

При одинаковой площади сечения среза (одинаковой производительности) силы резания инструментами групповой схемы резания меньше, т.е. меньше энергозатраты на обработку детали. Если силы резания выровнять дополнительным увеличением площади сечения среза за счет возрастания его толщины, то производительность инструментов групповой схемы резания выше. Кроме того, групповая схема исключает очень тонкие срезы, при которых наблюдается повышенный износ зубьев инструмента (зубья работают по наклепанному слою), и допускает возможность протягивания «по-черному» поверхностей литых, кованных и штампованных заготовок (первые зубья протяжек работают под коркой).  

Проектирование рабочей части

В зависимости от формы режущих контуров инструментов, требуемой точности обработки, технологичности конструкции инструмента и других условий могут использоваться комбинированные, или смешанные, схемы резаная, содержащие элементы профильной и генераторной схем, если это технически и экономически оправдано. Например, основная часть припуска может удаляться по генераторной схеме резания, а остальная часть, с целью повышения точности обработки, — по профильной (протягивание). Одна часть профиля обрабо- танной поверхности формируется по профильной схеме резания (донышко прямобочного паза), а вторая часть (боковые стороны паза) — по генераторной (см. рис. 2.7, в).

Схемы резания совершенствуют с целью повышения производительности и экономичности инструмента, а также уменьшения энергозатрат на обработку детали.

Высокую производительность обеспечивают групповые схемы резания, характеризующиеся уменьшенной шириной среза, но увеличенной толщиной, а также схемы резания, исключающие встречные потоки сливной стружки на передней поверхности зуба инструмента, в результате чего можно уменьшить размеры стружечной канавки и шаг зубьев, увеличить число одновременно режущих зубьев, т.е. объем металла, срезаемого в единицу времени (рис. 2.10, см. также генераторные и групповые схемы резания на рис. 2.7, 2.8 и 2.9).

Энергоемкость процесса резания уменьшается с уменьшением сил резания. Этому также способствуют групповые схемы резания. Кроме того, разделение стружки на узкие полоски стружкоразде- лительными канавками, выполненными на задних поверхностях зубьев инструмента, облегчает ее отделение и уменьшает силы резания. Стружкоразделительные канавки особенно полезны при сложной форме сечения среза. Классическим примером служат стружкоразделительные канавки на зубьях протяжек.

Проектирование рабочей части

Повышение стойкости инструмента наряду с другими мероприятиями достигается уменьшением трения на задних поверхностях зубьев. В этом отношении рациональные схемы резания довольно эффективны, особенно в случаях, когда нельзя обеспечить задние углы достаточной величины. Примеры таких схем приведены на рис.2.11, где трение вспомогательных режущих кромок есть только на участке, отделяющем срезаемый слой по толщине. Вся остальная часть режущей кромки не соприкасается с обработанной поверхностью. Остаточный несрезанный слой О не должен выходить за пределы поля допуска на профиль обработанной поверхности, а имеющиеся уступы этого слоя — за пределы микронеровно- стей установленной высоты. Для выполнения этих условий производятся специальные расчеты по корригированию параметров инструмента. Расчеты для некоторых инструментов, например протяжек, метчиков, приведены в соответствующей технической литературе [7; 121].  

Проектирование рабочей части

Указанной цели служит также совершенствование формы стружкоразделительных канавок, обеспечивающее образование вспомогательных задних углов (рис. 2.12), мероприятия, позволяющие исключить очень тонкие срезы, например, боковыми сторонами угловых и резьбовых фрез (см. рис. 1.63 и 2.10), у которых режущие зубья на боковых сторонах фрезы срезаны через один в шахматном порядке от зуба к зубу слева и справа, и ряд других способов повышения стойкости.    

Проектирование рабочей части

Контрольные вопросы

1. Разновидность схем резания и их влияние на работоспособность инструментов.

2 Требования к схемам резания.

3. Разновидности прогрессивных схем резания.

Смотрите также

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *