Скорость резания 4 страница

2. В поперечной секущей плоскости со следом Х - Х, совпадающей с направлением подачи детали S, определяются главный задний угол и поперечный передний угол ;

3. В продольной или параллельной оси фрезы плоскости со следом У – У измеряются продольный передний и продольный задний углы; для периферийных точек главного режущего лезвия АВ продольный передний угол равен углу наклона зубьев фрезы w;

4. В диаметральной плоскости фрезы рассматриваются главные углы в плане: главного и переходного лезвий, а также вспомогательный угол в плане зубьев фрезы.

5. Во вспомогательной секущей плоскости со следом n – n определяются вспомогательный передний и вспомогательный задний углы.

По аналогии с определением углов в разных секущих плоскостях обычного проходного резца главных передних и задних углов зубьев торцевой фрезы имеем:

; ; ;

.

Схемы резания при встречном и попутном фрезеровании

При неизменном направлении движения подачи главное движение фрезерования точек режущих лезвий D _r меняет свое направление. На протяжении рабочего цикла, который в предельном случае равен полуокружности фрезы, направление главного движения меняется на 180 ⁰ (рис.46). В начальный момент рабочего цикла в точке 1 главное движение резания D _r направлено навстречу движению подачи D _S.

В точке 2, наоборот, движение подачи и главное движение резания направлены в одну сторону.

В точке 3, лежащей на линии перемещения оси вращения фрезы, направления движения подачи и главного движения, перпендикулярны.

Режущие лезвия зубьев фрезы за время одного оборота находятся в контакте с обрабатываемой заготовкой только на некоторой части этого оборота. Оставшуюся часть оборота зубья проходят, не совершая работы.

Период времени, в течение которого режущее лезвие контактирует с обрабатываемой поверхностью, называется рабочим циклом.

Угол поворота лезвия за время рабочего цикла называется углом контакта и обозначается .

Условия фрезерования в каждой точке траектории результирующего движения резания определения сочетанием направлений:

1. Главного движения резания

2. движения подачи.

На протяжении первой половины рабочего цикла между точками 1 и 3 угол между направлениями D _r и D_S больше 90 ⁰. Такое сочетание главного движения и движения подачи носит название встречного фрезерования.

На протяжении второй половины рабочего цикла (участок 3 – 2) угол между направлением главного движения и движения подачи меньше 90 ⁰. В этом случае имеет место попутное фрезерование.

Фрезы различных типов реализуют описанную схему полностью или частично. Например, при фрезеровании пазов концевыми фрезами угол контакта = 180 ⁰. В этом случае на первой половине дуги рабочего цикла лезвия зубьев фрезы работают в условиях встречного фрезерования, а на второй половине – в условиях попутного фрезерования.

Если условия обработки соответствуют схеме на рис.46.б, то лезвия зубьев фрезы на участке 1-а будут работать в условиях только встречного фрезерования. Угол контакта < 90 ⁰. При обработке по схеме на рис.46.в на участке б-2, соответствующем углу контакта , лезвия зубьев фрезы работают в условиях только попутного фрезерования.

Такие схемы реализуются при фрезеровании уступов концевыми фрезами и плоскостей цилиндрическими фрезами.

Силы резания, крутящий момент и эффективная

мощность при фрезеровании

Рассмотрим системы сил, с которыми зуб осевой цилиндрической фрезы действует на срезаемый слой при встречном и попутном фрезеровании (рис.48).

Реакция силы резания Р разложена на три составляющие Р_Z, Р_Х, Р_У, направленные по касательной к окружности фрезы, по нормали к ней и вдоль оси фрезы.

Окружная сила Р _Z (главная составляющая силы резания) создает крутящий момент, преодолевающий момент сопротивления резанию; по ней же рассчитывают эффективную мощность.

Так как про продвижении зуба фрезы по поверхности резания площадь сечения срезаемого слоя изменяется, то изменяются и все составляющие силы резания., а также крутящий момент и эффективная мощность. Поэтому при расчете режимов резания оперируют со средними крутящим моментом и эффективной мощностью, определяемыми по средней окружной силе:

Скорость резания при фрезеровании

Скорость резания при фрезеровании рассчитывают по формуле:

Значения постоянных показателей степени при встречном фрезеровании осевыми цилиндрическими фрезами из стали Р18 при поливе 3 – 5 % эмульсией равны:

Как видно из формулы, увеличение всех факторов режима резания, характеризующих при фрезеровании размеры срезаемого слоя, уменьшает допустимую скорость резания. Подача на зуб определяет толщину срезаемого слоя, от величины которой зависят силовая и тепловая нагрузка зуба фрезы. Поэтому с увеличением стойкость уменьшается.

Прочность и твердость обрабатываемого материала на скорость резания при фрезеровании влияют несколько слабее, чем при точении. Поправочный коэффициент равен:

- при обработке сталей

- при обработке чугуна

Резьбонарезной инструмент и резьбонарезание

Классификация резьбообразующих инструментов

Резьба на деталях образуется:

1. Нарезанием;

2. Шлифованием;

3. Накатыванием.

Резьбообразующие инструменты делятся на три группы:

1. Лезвийные (резьбовые резцы, гребенки и фрезы, метчики, плашки и головки);

2. Абразивные (одно- и многониточные шлифовальные круги);

3. Накатные (плашки, ролики, головки, раскатники).

При образовании резьбы заготовка и инструмент совершают два относительных движения:

1. Вращение вокруг продольной оси резьбы;

2. Продольную подачу, равную шагу резьбы Р.

При работе лезвийных и абразивных инструментов резьба образуется за счет срезания стружки, а при работе накатных – за счет пластического деформирования поверхностных слоев детали. При этом резьба на детали, полученная за счет выдавливания, более прочная, так как в этом случае волокна металла не перерезаны, а деформированы и упрочнены инструментом.

На рис.48 показаны схемы получения резьб резьбообразующими инструментами.

Нарезание резьбы однониточным резцом производится на токарно-винторезных станках за несколько проходов. При этом возможны радиальная подача S _P и подача резца под углом S _t (рис.48.а, б) после каждого прохода с продольной или осевой подачами резца.

Более производительным методом является нарезание резьбы за один-два прохода гребенкой или многониточным резцом (рис.48.в).

Возможно получение резьбы фрезерованием, которое может производиться дисковыми (однониточными) (рис.48.г) и гребенчатыми фрезами, а также вращающимися резцовыми головками (вихревое нарезание) (рис.48.д).

Дисковые резьбовые фрезы имеют профиль зубьев, соответствующий профилю нарезаемой резьбы. По отношению к заготовке они устанавливаются под углом подъема нарезаемой резьбы . Нарезание резьбы происходит за один проход.

При этом осуществляются следующие движения:

1. Главное движение или вращение фрезы V _Ф,

2. Круговая подача заготовки S _Z,

3. Продольное перемещение фрезы или заготовки на шаг Р или ход резьбы t_ПР.

При нарезании резьбы гребенчатой фрезой движения аналогичны.

При вихревом нарезании резьбы (рис.48.д) четырехрезцовая головка устанавливается симметрично относительно оси заготовки, которая закрепляется в центрах. Скорость вращения головки намного превышает скорость вращения заготовки или ее круговую подачу S _д и составляет 200…300 м/мин. При соприкосновении с заготовкой резцы снимают серпообразную стружку. Хотя этот процесс является высокопроизводительным, но точность получаемой резьбы невысока.

Резьбошлифование используется для получения мелких резьб или для повышения точности резьбы. Применяемые шлифовальные круги имеют в сечении профиль резьбы.

При нарезании резьбы однониточным кругом (рис.48.е) он устанавливается под углом подъема резьбы . Основное движение резания V_КР имеет шлифовальный круг, а движение подачи или скорость вращения u_д – деталь. Кроме того, деталь перемещается по отношению к кругу с подачей S _ПР.

Обработка однониточными кругами по сравнению с многониточными (рис.48.ж) обеспечивает более высокую точность резьбы. Однако производительность процесса при шлифовании многониточными кругами выше. Применяются также круги с кольцевой нарезкой (рис.48.з).

Классификация метчиков

Метчики применяются для нарезания резьбы в отверстиях и представляют собой винты, изготовленные из инструментального материала и снабженные продольными канавками, образующими режущие лезвия.

Метчики модно подразделить на следующие виды:

1. Ручные (слесарные) метчики диаметром 1…48 мм в комплекте из 2 – 6 штук в зависимости от размера и профиля нарезаемой резьбы. Метчиками из 4 – 6 штук нарезаются резьбы специальных крупных профилей, а комплектом метчиков из 2 – 3 штук – крепежные метрические и дюймовые резьбы;

2. Машинные метчики, применяемые для нарезания резьбы на станках. Они имеют укороченный заборный конус с увеличенным до 45…90 ⁰ углом в плане 2 ;

3. Гаечные короткие и длинные метчики с прямым и изогнутым хвостовиками;

4. Плашечные и маточные метчики, предназначенные для нарезания и калибрования резьбы в плашках;

5. Конические метчики для нарезания обычных конических и конических трубных резьб;

6. Специальные (калибровочные, сборные регулируемые и самоотвертывающиеся, с шахматной и корригированной резьбами, бесканавочные, бочко-образные и др.).

Конструктивные элементы и геометрические параметры метчиков

Рассмотрим конструктивные элементы и геометрические параметры метчиков (рис.49).

Метчик состоит из рабочей части 1_РАБ, которая включает режущую часть 1₁ и калибрующую часть 1 ₂, служащие для нарезания и зачистки резьбы и направления метчика в отверстии.

Хвостовая (крепежная) часть необходима для закрепления метчика в патроне или воротке и для передачи крутящего момента.

Форма стружечной канавки

Необходимо выделить следующие конструктивные элементы метчика:

1. Режущие зубья (перья), снабженные резьбой,

2. Стружечные канавки;

3. Сердцевина метчика.

К геометрическим параметрам метчика относятся:

1. Режущие лезвия;

2. Передний угол на режущей (заборной) части метчика ;

3. Передний угол на калибрующей части метчика _К;

4. Задний угол на режущей (заборной) части метчика ;

5. Задний угол на калибрующей части метчика _К;

6. Углы на режущей (заборной) и калибрующей частях метчика;

7. Профиль и угол наклона стружечных канавок.

Большое влияние на нормальную работу метчика оказывают размеры и форма стружечных канавок. Объем канавок должен быть достаточным для размещения стружки. Зубья метчиков должны допускать максимальное количество переточек (рис.49).

Количество зубьев должно быть оптимальным с точки зрения точности, уровня величин сил резания и наименьшего крутящего момента. Для метчиков диаметром до 8мм принимается 3 канавки; для диаметов 8…16 мм – три или четыре канавки; 18…36 мм – четыре и свыше 36 мм - шесть и больше канавок.

Размеры срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиком

Главные лезвия метчика срезают слои материала, площади сечения которых – это наклонные трапеции (рис.36). При этом не принимается во внимание начало и конец образования резьбового профиля.

Толщина срезаемого слоя обозначается а, ширина – b.

Толщина срезаемого слоя а = S_Z соs .

C учетом значения силы резания:

а = .

Максимальные толщины срезаемого слоя, допускаемые стойкостью метчиков, равны:

1. При обработке стали: а = 0, 03…0, 05 мм

2. При обработке чугуна: а = 0, 04…0, 07 мм.

Режимы резания резьбонарезными инструментами

Скорость резания

Скорость резания метчиками, круглыми плашками и резцовыми головками вычисляют по уравнению:

где С _V – коэффициент, учитывающий условия обработки;

D – наружный диаметр резьбы;

K _V - поправочный коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала и вид инструмента;

Т – назначаемая стойкость, мин;

Р – шаг резьбы, мм.

Скорость резания резьбовыми резцами, одно- и многодисковыми фрезами определяют по формуле:

где S_Z – окружная подача заготовки, мм/зуб.