StWd, COSlf ', - COS*; - StHcisitHf 2 страница

2. Движение подачи — относительное перемещение режущей кромки
инструмента и обрабатываемой на станке заготовки, которое позволяет
последовательно распространить процесс резания на весь слой, подле­
жащий срезанию в ходе обработки. Она характеризует направление и
интенсивность смещения поверхностей резания в процессе снятия сре­
заемого слоя с заготовки в плоскости, перпендикулярной к вектору
скорости главного движения. Движение подачи может быть непрерывным
и прерывистым (периодическим), прямолинейным, круговым, а также
криволинейным. Движение подачи может совпадать с одним из имею­
щихся движений. Иногда движения подачи как самостоятельного движе­
ния может не быть. Тогда она осуществляется либо за счет вспомога­
тельных формообразующих движений, либо за счет конструктивных осо­
бенностей инструмента.

3. Если в процессе обработки выполняется лишь одно главное дви­жение, то движение подачи осуществляется за счет конструкции ин­струмента. Если инструмент и заготовка имеют два движения, то не обязательно, чтобы направление одного из них совпадало с направлен нием подачи.

4. Встречающееся в ряде учебников по кинематике станков упро­щенное разделение перемещений инструмента и заготовки тплько на главное и формообразующее недостаточко точно, так как при этом не выделяется основное движение, определяющее разделение срезаемого слоя на отдельные элементы под последующее срезание - движение

подачи.

5. Обозначение же всех имеющихся на станке движений (за исклю­
чением главного) термином "подача", как это делается в паспортах
отдельных станков, - это вторая крайность, столь же неправильная,
как и первая.

Вектор суммарной скорости относительного движения режущей кром­ки инструмента определяется суммой векторов скоростей движений осуществляемых в процессе резания

где W — вектор суммарной скорости относительного движения, или ве_ктор скорости резания; V — вектор скорости главного движения; V_s — вектор скорости движения подачи; Vg, - вектор скорости вспо­могательного движения формообразования.

Если iv = 2 и V, 1 V,, то из двух имеющихся движений одно обя­зательно является главным, а второе - движением подачи. Например: строгание, точение проходным резцом и т.д.

Кроме движений резания, подачи и формообразования, в процессе обработки относительно заготовки могут совершаться установочные, транспортные движения: подход к заготовке, отход от нео, холостые и обратные движения, переход от одной поверхности к другой. Они не влияют на срезание припуска и формообразование, но от них зависит производительность процесса резания.

Траектории перемещения точки контакта режущей кромки и заготов­ки изделия могут быть прямолинейными (как, например, при строгании, долблении) и криволинейными (при продольном точении, сверлении и других способах обработки резанием). Эти траектории могут быть рас­положены на плоскости (вертикальной, горизонтальной), на цилиндричес­кой и других поверхностях. Каждый вид обработки резанием характе­ризуется: количеством режущих зубьев на инструменте, формой траек­тории перемещения точки контакта инструмента и заготовки, а также поверхности, на которой эта траектория располагается.

Упрощенный классификатор процессов резания металлическими ре­жущими инструментами в зависимости от названных факторов приведен в табл.1.1. Пользуясь ею, можно легко построить принципиальные схемы различных видов обработки резанием.

1.2. МЕТОДИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОДАЧИ

1.2.1. Определение направления движения подачи по следам поверхности резания

Совершая движения резания, режущая кромка в плоскости, перпенди-улярной к вектору скорости главного движения, описывает целый ряд ледов поверхностей резания (линий пересечения поверхностей резания екущей плоскостью). Направление перемещения этих следов представ­ляет собой направление движения подачи. Однако при сложных сочета­ниях движений инструмента и заготовки определение таких следов зат­руднительно, поэтому необходим более общий метод определения направ­ления подачи.

Анализ кинематики перемещений инструментов и заготовок в процес­се различных способов резания показывает, что плоскость, в которой располагаются векторы скоростей результирующего движения, главного движения, подачи, обычно либо касательна к поверхности, образованной траекторией перемещения формообразующей точки режущей кромки (на­зовем ее поверхностью движения формообразующей точки режущей кром­ки), либо совпадает с ней. Приведем примеры таких поверхностей. Для случаев точения проходным резцом и строгания (см. рис. 1.1), когда

 

Аз

Таблица 1.1. Классификатор процессов резания металлическими режущими инструментами

 

Количество режущих кромок (зубьев) на режущем инструменте (вид инстру­мента)

Форма траектории перемещения точки контакта режущей кромки и заготовки изделия

криволинейная

закономерная

прямолинейная

сложная

произвольная

винтовая с шагом

малым

большим

Форма поверхностей, на которых расположены траектории

конусная

цилиндри­ческая

—------------ 1—---------- i

вертикаль-горизон-

цилиндри-ческая.фа-сонная

плоскость гор из он -" гальная, вертикаль—! ная,

тальная

ная

Нарезание резьбы резцом

Точение конуса

|Точение вала, сня­тие- фаски

цилиндри- конусная ческая

|Строгание, долбление

Один зуб -резец: стро­гальный, до л-| бежный,токар-| ный

Строгание, Отрезка, долбление подрезка торца, снятие фаски, то-! чение KaJ-навки

Два зуба:

сверло

спиральное

перовое

Сверление

Сверление -

 

ГО

Окончание табл. 1.1

 

Три и более	Протяги-	Протяги-	Фрезеро-	Торцевое	Зенке—	Зенкеро-	Нареза-	Фрезе-	Обра-
зуба: протяж-	вание	вание спе-	вание ци-	фрезеро-	рование,	вание,	ние резь	-рование	ботка
ки, фрезы,		циальных	линдри-	вание	развер-	разверты-	бы мет-	винто-	конусных
зенкеры,раз-		и цилинд-	ческой		тывание	вание	чиком,	вых ка-	зубчатых
вертки, мет-		рических	фрезой'				фрезе-	навок,	колес
чики (плаш-		поверх-					рование	фрезеро-
ки), зуборез-		ностей						вание
ные червяч-								зубча-
ные фрезы								тых ко-
и долбяки								лес чер­вячными фрезами

формообразование осуществляется точкой режущей кромки, поверхность движения формообразующей точки режущей кромки Пй совпадает с об­работанной (номинальной) поверхностью. При отрезке и прорезании пазов поверхность движения представляет собой плоскость, перпенди­кулярную к оси детали, при фрезеровании цилиндрической Фрезой -перпендикулярную к оси фрезы и т.д.

Анализируя положение векторов скорости подачи относительно по­верхности движения, приходим к выводу, что движение подачи можно рассматривать как перемещение инструмента относительно заготов­ки, характеризующее интенсивность съема припуска в поверхности движения формообразующей точки режущей кромки.

Вектор скорости подачи всегда находится в плоскости, касатель­ной к поверхности движения.Поэтому при установленной форме поверх­ности движения формообразующей точки режущей кромки направление движения подачи можно определить методом построения на плоскос­ти, касательной к поверхности движения, трех взаимно перпендику -лярных векторов: вектора скорости результирующего движения W, вектора V„, перпендикулярного к поверхности движения, а также перпендикулярного к W и У„, вектора_^од. Для случая W ~ V вектором подачи является вектор Sg = •>

В других случаях для определения направления вектора S необхо­димо систему векторов W, V и Sj повернуть так, чтобы векторы скоростей результирующего и главного движений (W и V) совпа­ли. Новое положение вектора Sg после поворота соответствует нап -равлению вектора скорости подачи S.

1.2.2. Векторный метод определения направления движения подачи Отыщем поверхности движения и направления движения подачи для основных видов обработки. Прежде чем приступить к выполнению этой задачи, сделаем следующие допущения. Условимся обозначать систему координат детали через X, У, Z., а инструмента - через X, У., Z. Тогда скорости вращения заготовки относительно соб­ственных осей можно будет обозначить через V,„v. > *tin<> ^а скорое-ти поступательного перемещения - через ir_x., 1г_1Ч.» 1г_1г1. Для обоз­начения скоростей вращения режущего инструмента относительно осей заготовки или собственных осей используем *,..,«> ^гвкг" ^Р^и поступательном перемещении режущего инструмента будем иметь:

1. Токарная обработка. Самым распространенным случаем явля­ется продольное точение (см. рис. 1.2). При этом заготовка и ре­зец движутся со скоростями 1г. и»,у. Наибольшей из этих скорос­тей является v._g.. Следовательно, главным движением является

вращение заготовки V...= V.

Формообразование осуществляется точкой режущей кромки. В этом случае (характерном для формообразования обработанной поверхности точкой режущей кромки) поверхность движения и обработанная поверх­ность совпадают. Поверхностью' движения является цилиндрическая поверхность (обозначим ее^через П_).

Построение векторов W, V. Sa ^на плоскости, касательной _к по­верхности движения П_а, поворот вектора VV до совмещения с V показывает, что направление вектора 3 совпадает с направлением ско­рости поступательного перемещения резца относительно завотовки

При точении конусных и фасонных поверхностей (см. рис. 1.3,а, б) резец перемещается со скоростями 1г_гХ/. и Цг.. Суммарное движе­ние V... = V. Направление движения подачи^для каждого участка скла­дывается из двух векторов: S, ⁼ V_2Z]; S₂= Vj_X1. Суммарное движение подачи направлено по образующей обработанной поверхности, которая одновременно является и поверхностью движения.

При подрезке торцов заготовка вращается со скоростью Тт.*-,, а резец движется со скоростью ь,_%. (см. рис. 1.3, в). Формообразование осуществляется точкой режущей кромки.

Поверхность движения - торцевая плоскость. Направление движе­ния подачи S - по радиусу к центру детали. В отличие от ранее рас­смотренных случаев, направление подачи здесь зависит от расположе­ния вершины резца на линий центров и идет всегда по радиусу к цен­тру детали.

При прорезании канавок - те же движения, что и при подрезке (см. рис. 1.3, г). Однако формообразование здесь осуществляется од­новременно всеми точками режущей кромки. Поверхность движения — торцевая плоскость. Направление движения подачи такое же, как и при подрезке.

Точение бурга детали широким резцом практически не отличается от прорезания канавки,.

При обработке фасонными резцами (рис. 1.4) резец может двигать­ся вдоль оси X, со скоростью 1г_2х< или вдоль оси У₁ со скоростью 1r_3Ly₁. Во втором случае возможны два варианта (рис 1.4, б,в). В первом (рис. 1.4,6) - формообразование осуществляется ломаной или криволинейной режущей кромкой, во втором (рис. 1.4,в) - точ­кой, перемещающейся вдоль режущей кромки. При перемещении резца вдоль оси X_f(pHC. 1.4,а) формообразование также осуществляется ло­маной режущей кромкой. Поэтому в случаях, приведенных на рис. 1.4,а,б, поверхностью движения является торцевая поверхность, а в последнем (рис. 1.4,в) такой поверхностью являются отдельные уча­стки обработанной (номинальной) поверхности. В первых двух случа-

Рис. 1.4. Токарная обработка фасонными резцами

ях S направлен по радиусу, а в третьем - вдоль образующей каждого из участков обработанной поверхности.

2. Строгание (рис. 1.5). Как видно из рис. 1.5, формообразова­ние осуществляется режущей кромкой Ф. При строгании V = W, гак как в процессе действия 1г,„. величина Vj,_x1 равна нулю. Вследст­вие этого направление подачи g совпадает со ступенчатой скоростью перемещения инструмента Vjy^.

3. Обработка отверстий осевыми инструментами: сверление, зен~ керование, развертывание (рис. 1,6). Обработка осуществляется про­изводящей поверхностью. В процессе обработки инструмент,как прави­ло, движется со скоростями *_гИ1и»"_гХ1 относительно оси отверстия X.. Формообразование осуществляется точками режущих кромок, оди­наково удаленных от оси X. Все формообразующие точки расположе­ны в плоскости, перпендикулярной к оси инструмента. Подача направ­лена вдоль обработанной поверхности. Так как при обработке отверс -тий практически всегда W г V,_й„,, го величина подачи |S| равна

1/ЗЬ части скорости осевого перемещения инструмента ir«_xi (число режуших кромок).

А-А

V(VW У,

Va«

шт

й

ш

Zi

Па

 

А-А

А-А

VOW /

Рис. 1.5. Строгание широким резцом

 

Рис. 1.6. Обработка отверстий осевыми инструментами: а — сверле­ние; б — развертывание (зйвкерование)

4. Протягивание (рис. 1.7). Обработка, осуществляется производя­щей поверхностью, состоящей из режущих кромок, удаленных от оси У на различную величину. Формообразование осуществляется участ­ком режущей кромки. Поверхностью движения является плоскость, перпендикулярная к обработанной поверхности. Направление подачи характеризует постепеннее вхождение зубьев протяжки в заготовку. При протягивании V — W, поэтому значения S к S. совпадают.

в остальных случаях - по радиусу детали. Таким образом, из трех движений Тт.....,^- главное движение, V_2X1— определяющее скорость дви­жения подачи и»,,. - формообразующее движение. При нарезании резь­бы метчиком деталь вращается со скоростью tr.._., инструмент пере-мешается со скоростью tr „. (ркс. 1.9). Обработка осуществляется винтовой производящей поверхностью, содержащей режушие кромки, разноогсгоящие от оси Z и имеющие различную длину,что обеспечива­ется за счет конусной (заборной) части метчика.

 

Рис. 1.7. Обработка плоскости протяжкой

Рис. 1.8. Нарезание резьбы резцом

5. Нарезание резьбы. При нарезании резьбы резцом деталь вра­щается со скоростью V_1B41» резец движется со скоростью *_и1и в на­чале каждого прохода со скоростью v _х, (рис. 1.8). Формообразова­ние осуществляется всей режущей кромкой Ф с вершиной в точке Аф.. Поверхность движения каждой точки резца - винтовая. При ус­тановке резца по оси направление движения подачи совпадает с -ц,

Рис. 1.9. Нарезание резьбы метчиком

Формообразование производится участком режущей кромки и ее точ­ками. Поверхность движения на участке формообразования режущей кромкой - винтовая поверхность. На участке формообразования точка­ми режущих кромок поверхность движения по форме соответст­вует обработанной боковой поверхности витка резьбы. Из построения векторов W, V„ i S~ видно, что в первом случае направление пода­чи перпендикулярно к оси резьбы, а во втором - направлено вдоль бо­ковой поверхности впадины резьбы. Из двух имеющихся при нарезании резьбы метчиком движений ни одно не является подачей: 1г - глав­ное, тг_гг1 - вспомогательное движение формообразования, определяющее совместно с движением резания траекторию движения режущей кромки.

6. Фрезерование. При обработке цилиндрическими фрезами инстру­мент вращается со скоростью v ',,.,, деталь перемещается со скоростью *₁₉₁ (рис. 1.10).

 

 

W I/

Za.Zf

-Па

^-1

,__.Zl Ula

ЙА

s

 

 

 

 

			la	Hi
§
	m	Zi
—^		\
\\	\ ч\\

Рис. 1.10. Фрезерование поверхностей цилиндрическими фрезами

*-. Рис. 1.11. Схема

обработки плоскости торцевой Фрезой

ной поверхностью - горизонтальной плоскостью детали. Независимо от соотношений исходных скоростей 1>гвХ2^и 1т_1г1 вектор <Гдля каждой режущей кромки направлен по радиусу фрезы. В итоге: v - движение, определяющее скорость подачи; тг_26хг- главное движение.

7. Обработка зубчатых колес червячными фрезами (рис. 1.12). Движения инструмента и заготовки: 1) вращение червячной фрезы со скоростью 1г_гвг1; 2) вращение заготовки со скоростью ir_lg; 3) допол­нительное вращение заготовки со скоростью дчг при обработке косо-зубых колес; 4) поступательное перемещение заготовки со скоростью

 

Обработка осуществляется производящей поверхностью из одина­ковых по длине и равно удаленных от оси Z режущих кромок. Формо­образование осуществляется режущими кромками, поэтому поверхность движения совпадает с торцевой плоскостью фрезы. После построения векторов W, $. i v"_r и поворота вектора \л/ до совмещения с V получаем, что вектор S при фрезеровании направлен по радиусу фре­зы в тело заготовки. Из двух движений при фрезеровании v_zezf главное, v.„ - определяющее скорость подачи для различных режу­щих кромок.

При обработке торцевыми фрезами инструмент вращается со ско­ростью tt^gjfoH движется деталь со скоростью 1г_ш (рис. 1.11). Обра­ботка осуществляется производящей поверхностью, содержащей слож­ные режущие кромки, одинаково удаленные от оси Х_г- Формообразова­ние осуществляется точками режущих кромок, расположенными в тор. цевой плоскости фрезы. Поверхность движения совпадает с обработан-

Обработка заключается в выфрезероьании впадин между зубьями колес. Съем металла осуществляется производящей винтовой поверх­ностью, содержащей криволинейные режущие кромки одинаковой длины, равноудаленные от оси Z. Формообразование осуществляется точками режущих кромок. При этом при вхождении зуба фрезы в заготовку происходит формирование правой части впадины за период поворота заготовки на величину дуги И,]],. При выходе зуба из заготовки при дальнейшем повороте заготовки на ту же величину происходит формирование левой части впадины между зубьями. Поэтому поверх­ностью движения для точки I является обработанная боковая поверх­ность впадины между зубьями. Для центральной точки U поверхностью движения при врезании будет поверхность J. D!. сонаправленная с

 

тельных к поверхностям движения.получаем.чго направление подачи для точек боковой поверхности совпадает с касательной к линии профиля боковой поверхности. В точке D подача направлена по ра _ диусу из червячной фрезы в тело заготовки. При дальнейшем поворо -те заготовки направление подачи изменяется на противоположное. По мере перемещения режущей кромки вдоль оси У направление подачи также изменяется. При этом сохраняется уже известное нам для фрез радиальное направление подачи в каждой точке контакта фрезы с за­готовкой.

Таким образом, ни одно из имеющихся движений при обработке зубчатых колес червячной фрезой не является движением подачи:ц,„г-

X7.

главное движение, ТГщ._а A^gui > 'b'tai "" Ф°Р^мо°бразующие движения. При­чем скорость 1г_1вМ1 должна выбираться таким образом, чтобы поворот заготовки на один зуб и один оборот фрезы заканчивались одновре­менно.

Bua A

A-A

6-Б

ГЛАВА 2

ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ

РАБОЧЕЙ ЧАСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

Изучению геометрии режущих инструментов в теории резания дол­жно отводиться одно из главных мест. Глубокое освоение материала дисциплины, решение задач теории и практики автоматизированного проектирования режущих инструментов, технологического оборудования, автоматизированных производств невозможны без геометрического аппарата. В отличие от других пособий, в которых вопросы геометрии рассматриваются применительно к каждому виду инструмента, в дан­ном пособии геометрия инструмента изучается применительно к со­бирательному понятию "режущий инструмент".

 

Рис. 1.12. Фрезерование зубчатого колеса червячной фрезой

правой боковой поверхностью впадины, между зубьями. При выходе же зуба фрезы из заготовки поверхностью движения точки Л будет дру­гая поверхность, сонаправленная с левой боковой поверхностью впади­ны между зубьями.

После построения трех векторов VV, V„ и S, в'плоскостях, каса.

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ РАБОЧЕЙ ЧАСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ УГЛОВ

2.1.1. Базы.для установления углов

'Способность режущего инструмента срезать припуск зависит от расположения его рабочих поверхностей и режущих кромок инструмен­та относительно заготовки,

Рассмотрим в качестве примера схему обработки детали при под­резании торца резцом (рис. 2.1). Здесь линии КБ. КЕ > КС ^{в се_}

 

fl-B

Рис. 2.1. Схема процесса резания при обработке торца резцом

чении АгА есть следы передней' поверхности резца, главной задней поверхности и поверхности резания. Если из точки К провести каса­тельные к линиям КБ, КЕ, то получившийся между ними угол ja_p в принятом сечении будет характеризовать заострение режущего кли­на инструмента или взаимное расположение двух рабочих поверхнос­тей инструмента: передней и главной задней.

Режущий клин является основой любого режущего инструмента. От его заострения, от расположения образующих его поверхностей зависят интенсивность процесса резания, надежность и долговечность работы инструмента. Однако для характеристики положения образу­ющих клин рабочих поверхностей, режущих кромок инструмента отно-

сительно заготовки знать угол В. явно недостаточно.

В прямоугольной системе координат положение отрезка прямой или вектора можно характеризовать с помощью направляющих углов. Подобно этому положение режущих кромок и рабочих поверхностей режущего инструмента в пространстве целесообразно задавать набо­ром специальных направляющих углов, образующих систему угловых характеристик рабочей части режущего инструмента, его геометрию. Для того чтобы это стало возможным, необходимо иметь исходную систему координат, базовые линии или базовую поверхность (базу), которая могла бы служить началом отсчета угловых характеристик.

Такой базой или базовой поверхностью может быть прежде всего поверхность резания, потому что именно она представляет собой со­вокупность траекторий результирующего движения отдельных точек режущих кромок в процессе срезания припуска. Так как эти траекто­рии являются функцией вектора скорости результирующего движения резания, то его направление также может служить основной базой для отсчета углов. Таким вектором, например, (см. рис. 2.1) для точки К. является вектор W_K, (W_K = V_1g21+\Г_2Х1 = V_K + ь).

Пользуясь вектором скорости результирующего движения резания в качестве базы для отсчета углов, не представляет труда, например, установить углы, определяющие положение рабочих поверхностей ре­жущего клина инструмента относительно поверхности резания. Такими углами будут Jf_p, <У"_р, ol_p, Jbp (см. рис. 2.1). Однако следует помнить, что каждой точке режущей кромки соответствует своя ско­рость результирующего движения резания как по величине, так и по направлению. Следовательно, принимая вектор скорости результирующе­го движения резания за базу для установления углов, необходимо иметь в виду, что в этом случае значения углов будут справедливы всякий раз лишь для конкретной точки режущей кромки (точки изме­рения) и конкретного сечения, проведенного через нее.