Основные принципы практического применения высокопроизводительных нестационарных процессов резания, страница 2

Таким образом, для принятых условий обработки оптимальные значения угла l зависят от обрабатываемого материала: для стали оптимальными являются углы l = (25...35)°, для чугуна - l = (20...30)°.

При значениях угла l, превышающих указанные, стойкость понижается ввиду преобладающего влияния степени увеличения удельной работы резания и удельной работы трения в связи с увеличением коэффициента трения (см. рис. рис. 2.10) и длины участка режущей кромки (см. рис. 2.8), контактирующего с поверхностью резания, а, следовательно, и ширины среза в соответствии с выражениями (2.4) и (2.5). Снижению стойкости способствует увеличение радиальной составляющей силы резания и связанное с этим повышение вероятности возникновения вибраций в радиальном направлении.

Влияние величины переднего угла g на стойкость резцов

Как показали исследования при обработке прерывистых поверхностей целесообразно применять резцы с l = (20…30)°. Эти значения угла l обеспечивают наиболее высокую стойкость (рис. 6.1), но значительное увеличение силы P_y может вызывать вибрации инструмента и детали при недостаточной ее жесткости. Вместе с тем, рост силы P_y с увеличением l можно компенсировать увеличением переднего угла g. Резцы с положительными углами l могут допускать значительное увеличение угла g, так как трехгранный угол при вершине резца увеличен и прочность режущего клина повышена.

Установлено (см. разд. 2.2), что изменением переднего угла g можно управлять практически всеми параметрами регулирования режима нагружения лезвия: уровнем сопротивления обрабатываемого материала деформациям и разрушению (1.7, 1.10), силой резания (2.2) и напряжениями на контактных поверхностях (1.14), а через эти параметры на уровень температуры и динамическое состояние системы. С увеличением переднего угла уменьшается величина относительного сдвига, уменьшается сила стружкообразования и соответственно сила нормального давления, т.е. облегчается процесс стружкообразования, уменьшаются силы резания. Улучшению динамического состояния системы за счет уменьшения радиальной составляющей силы резания способствует повышение плавности контактирования лезвия со срезаемым слоем при врезании (выходе), так как увеличиваются путь и продолжительность этих периодов рабочего хода (см. разд. 3.11.2). Все это и обуславливает повышение стойкости инструмента с увеличением переднего угла до 20 - 30° (рис. 6.2).

Таким образом, увеличением переднего угла можно добиться ослабления некоторых отрицательных явлений (повышение удельной работы резания и трения, вероятности возникновения вибраций в радиальном направлении и т.п.), связанных с увеличением угла l. Вместе с тем, чрезмерное увеличение переднего угла g приводит к значительному уменьшению угла заострения режущего клина, а, следовательно, его прочности и к снижению стойкости. Кроме того, с увеличением переднего угла возрастает средний коэффициент трения f_g (см. рис. рис. 2.10,б) и длина площадки контакта с_g  (см. рис. 2.10,в), а, следовательно, и время контакта стружки с передней поверхностью, что ухудшает условия работы лезвия инструмента. Этому способствует и тот факт, что с увеличением g несколько возрастает амплитуда крутильных колебаний. Все это способствует тому, что  при g > 30° (для заданных условий обработки) стойкость резцов уменьшается. Таким образом, при обработке заготовок с прерывистыми поверхностями из стали, в том числе и с особыми свойствами, инструментами с l=(20…30)° можно рекомендовать углы в момент срезания слоя с максимальной толщиной среза g=(20...25)°.

1.1.1Влияние величины главного угла в плане j на стойкость резцов

Результаты исследований представлены на рисунке 6.3.

Влияние главного угла в плане j  на элементы режима нагружения лезвия сказывается в изменении силовой и температурной напряженности в системе резания  главным образом через изменение толщины и ширины среза (см. разд. 2.2), которые существенно влияют на размеры площадок контакта лезвия со стружкой и поверхностями на заготовке (1.20), нормальные и касательные напряжения на них, а, следовательно, и на коэффициент трения (1.14, 1.17). С точки зрения облегчения условий контактирования лезвия со стружкой и заготовкой целесообразно работать с минимально возможными значениями углов в плане, однако при малых значениях j (j < 45°) резко снижается виброустойчивость системы и стойкость инструмента из–за образования тонких широких стружек и увеличения радиальной составляющей силы резания P_y, которая и так довольно значительна ввиду большого положительного угла наклона главной режущей кромки.

Снижение стойкости резцов при больших значениях j (j > 75°) можно объяснить неблагоприятным расположением режущей кромки при входе резца и уменьшением времени его входа в контакт с поверхностями на заготовке (см. разд. 3.11), а, следовательно, увеличением интенсивности роста динамических нагрузок на лезвие. Этому способствует и уменьшение пути и времени контакта инструмента со срезаемым слоем в периоды врезания и выхода, за счет уменьшения активной длины рабочего участка режущей кромки.

Следовательно, в качестве оптимального значения при обработке прерывистых поверхностей можно рекомендовать j = (45 – 70)°.

1.1.2Влияние величины главного заднего угла a на стойкость резцов