Разработка методологии теоретико-экспериментальных исследований процессов нестационарного резания на базе попутного тангенциального точения, страница 15

При больших значениях величины упругой деформации на замыкающем звене технологической системы, малой скорости резания и значениях заднего угла a, выбранных без учета его уменьшения на величину a_D, действительный задний угол a_о может стать равным 0. В этом случае при выходе режущего клина из зоны резания на заднюю поверхность лезвия будут действовать нагрузки, пропорциональные упругой деформации и жесткости системы, что приводит, как правило, к интенсивному износу инструмента по задней поверхности. При выборе заднего угла из условия a < a_D процесс выхода лезвия из контакта с соответствующим участком поверхности на заготовке будет сопровождаться ударными нагрузками вследствие упругого восстановления элементов системы в направлении, обратном главному движению резания, со скоростью , что способствует интенсивному  механическому разрушению режущей кромки. Разрушающее действие ударных нагрузок со стороны задних поверхностей лезвия значительно усиливается крутильными колебаниями, как правило, сопровождающими процесс резания при обработке заготовок с прерывистыми поверхностями и неравномерным припуском из труднообрабатываемых материалов. Именно этим во многом объясняется более низкая стойкость инструментов при прерывистом резании по сравнению с непрерывным.

1.11.2  Анализ условий контактирования лезвия инструмента с заготовкой при прерывистом резании

Характер нагружения лезвия инструмента при прерывистом резании, а, следовательно, и условия периодически повторяющихся нагрузок и разгрузок его контактных поверхностей, зависит не только от численных значений геометрических параметров, но в определяющей мере и от знаков углов переднего g  и наклона режущей кромки l (рис. 3.29). В зависимости от знаков этих углов контакт лезвия со срезаемым слоем с одними и теми же параметрами (толщиной среза a и глубиной резания t) может начинаться в вершине  при l<0 (а), в любой точке режущей кромки на некотором расстоянии от нее при l>0 и g>0 (б,г), в любой точке передней поверхности при  g<0 (д). Контакт может быть линейным при l=0 и  g¹0 или при l ¹0 и g=0 (в,е) и поверхностным при l=0 и g=0.

Путь инструмента в главном движении резания D_r так же зависит от значений l и g. При l¹0 (g¹0) действительный путь, соответственно и время, резания h_д увеличивается по сравнению с номинальным  H (основное резание) на величину врезания D_вх и выхода лезвия из контакта со срезаемым слоем  D_вых (рис. 3.31):

h_д= H + D_вх + D_вых                                                                                   (3.53)

Для определения характеристик (пути и времени) периодов рабочего хода инструмента - врезания, основного резания и выхода - рассмотрим продольное точение прерывистой поверхности постоянного диаметра с произвольными граничными поверхностями впадин (выступов) лезвием с прямолинейными режущими кромками и плоской передней поверхностью.

Исходные данные:

1. Геометрия инструмента: передний угол g; угол наклона режущей кромки l; главный угол в плане j; вспомогательный - j₁.

2. Режим обработки: вектор скорости резания; вектор скорости подачи ; величина припуска равна глубине резания .

3. Геометрия заготовки в поперечном сечении (рис. 3.30).

Пусть необходимо обработать заготовку с некоторой прерывистой поверхностью (рис. 3.30,а), которая в сечении, перпендикулярном оси, в полярной системе координат задается выражением:

,

где  - радиус-вектор точки поверхности с углом w.

Рассмотрим обработку точением наружной прерывистой поверхности цилиндрической заготовки. Будем рассматривать установившийся процесс обработки.

В общем случае образующая поверхность заготовки может иметь впадины и выступы  произвольной формы. Однако, в пределах практически применяемой глубины резания (менее 5-10 мм) боковые поверхности впадин (выступов) можно аппроксимировать (приближенно заменить) плоскостью. Примем, что указанная плоскость является касательной к поверхности впадин или выступов в точке, наиболее удаленной от оси заготовки (точки  на рис. 3.30). Плоскость, с которой инструмент начинает внедряться в заготовку (Пвх, см. рис. 2.33), назовем нижней ограничивающей плоскостью (НОП), а плоскость, после которой прекращается контакт инструмента с заготовкой (Пвых), назовем верхней ограничивающей плоскостью (ВОП).

Угол между этими плоскостями и статической основной плоскостью в заданной точке образующей поверхности обозначим y и назовем углом входа (выхода).  За положительное направление примем угол, при котором точки меньшего радиуса выше точек большего радиуса (рис. 3.32). Этот угол характеризует геометрию прерывистой поверхности заготовки: форму и положение боковых поверхностей впадин (выступов).

На рис. 3.30,б представлена зависимость радиуса траектории движения точек, принадлежащих образующей поверхности заготовки, от угла поворота заготовки w. Проведем линию  (), соответствующую обработанной поверхности. Реально назначаемая глубина резания имеет малую величину по сравнению с диаметром заготовки. Поэтому срезаемый слой в общем случае приближенно можно представить совокупностью четырехгранников (четырехгранников среза) с основаниями, образующими угол y₁ и y₂ со статической основной плоскостью и гранями , , ,  (рис. 3.33), параллельными оси Оw (образующая, вырождающаяся в прямую). Сечение этого многогранника статической основной плоскостью или, что то же самое, плоскостью, перпендикулярной оси Оw, – прямоугольник.