Основные принципы практического применения высокопроизводительных нестационарных процессов резания, страница 3

Результаты исследования приведены на рисунке 6.4. Экспериментально установлено, что при обработке стали 20Х13Л оптимальными значениями будут a=10-15°. При меньших значениях заднего угла увеличивается площадь контакта задней грани с обрабатываемой деталью, что увеличивает силы трения на главной задней поверхности, увеличивается работа сил резания и более интенсивно изнашивается резец по задней поверхности. Кинематическое уменьшение заднего угла при наличии подачи (a_к < a_с) и при выходе задней поверхности из контакта с поверхностью резания на заготовке в результате ее упругого восстановления (см. рис. 3.28 и зависимости (3.50) и (3.52)) также способствует более интенсивному износу и снижению стойкости. Кроме того, при малых значениях заднего угла возрастает вероятность механического разрушения лезвия инструмента в результате обратного удара при  выходе его из контакта со срезаемым слоем в результате упругого восстановления элементов обрабатывающей системы (см. разд. 3.11.1). При увеличении a более 15° стойкость снижается, так как появляются сколы и выкрашивания режущей кромки, вызванные недостаточной прочностью режущего клина.

1.1.3Влияние величины вспомогательного угла в плане j₁ на стойкость резцов

Проведенные исследования показали (рис. 6.5), что уменьшение вспомогательного угла в плане j₁ до 5-10° стабилизирует работу резца и практически исключает случаи сколов и выкрашиваний около вершины лезвия. Как правило, при этих значениях j₁ износ резца при обработке прерывистых поверхностей характеризуется постепенным образованием площадки износа без внезапных отказов.

При положительных значениях углов γ и λ выход лезвия из контакта со срезаемым слоем начнется в точке В (см. разд. 3.11) и линия контакта mn будет перемещаться по передней поверхности в направлении вектора (рис. 3.40, а и рис. 6.6). При этом площадь контакта уменьшается от максимальной в точке В (F_к = F_ABCD) до нуля в зависимости от значения вспомогательного угла в плане j₁ в точке D (D1), если К'#mn, или по линии (AD2), если К'//mn, длина проекции которой на основную плоскость равна l₂. Чем меньше длина проекции рабочего участка вспомогательной режущей кромки на основную плоскость, т.е. меньше J_кр.D (больше j₁), тем ближе точка полного выхода лезвия из контакта со срезаемым слоем к вершине и, следовательно, больше вероятность механического разрушения режущего клина в этой зоне в результате обратного удара (см. разд. 3.11.1). Именно тем, что практически последней из контакта с поверхностями на заготовке выходит вершина лезвия и ударные нагрузки при выходе воспринимаются в основном главной режущей кромкой и, в первую очередь, в области, примыкающей к вершине лезвия, и объясняется резкое снижение стойкости инструмента (более чем в 1.5 раза) при больших значениях вспомогательного угла в плане (j₁ ³ 20°).

Применение малых значений вспомогательного угла в плане (j₁£5°) и больших значений вспомогательного заднего угла (a₁³15°), угла наклона режущей кромки (l³25°) и переднего угла (g³20°) позволяет обеспечить контакт по вспомогательной режущей кромке после выхода вершины лезвия из контакта со срезаемым слоем. Таким образом, полный выход резца из заготовки произойдет в тот момент, когда прекратится контакт в точке вспомогательной режущей кромки, расположенной на некотором расстоянии  от вершины (сечение А-А, рис. 6.7). Поэтому удар в результате деформационного восстановления системы приходится именно на эту зону лезвия и вершина разрушаться не будет.

Таким образом, уже на стадии проектирования инструмента можно решать следующие задачи:

- уменьшить отрицательное влияние ударов при врезании резца на его стойкость;

- уменьшить влияние ударов при выходе резца из контакта со срезаемым слоем на его стойкость;

- уменьшить вибрации в технологической системе при обработке прерывистых поверхностей.

В процессе изучения характера износа резцов при обработке прерывистых поверхностей выяснено, что наиболее интенсивно износ протекает по задним поверхностям около вершины резца, где появляется фаска износа и часто наблюдаются выкрашивания режущей кромки, т.е. наиболее уязвимым местом режущей кромки является вершина лезвия, особенно при работе резцами угол наклона главной режущей кромки l≤0, когда удары при врезании резца испытывает режущая кромка именно около вершины резца. Для того, чтобы защитить вершину резца от ударов при врезании, необходимо применять резцы с положитель­ными углами наклона главной режущей кромки. При таких углах λ в момент врезания резца удар приходится на точку режущей кромки, отстоящей от вершины резца на некотором расстоянии и она не испытывает ударов, что повышает стой­кость инструмента.

При выходе резца из контакта с обрабатываемым материалом удары приходятся на заднюю поверхность также около вершины резца. Применением больших значений g и малых j₁ так же можно обеспечить, чтобы ударные нагрузки воспринимались точками вспо­могательной режущей кромки, расположенными на определенном расстоянии от вершины резца.

Кроме того, при больших g значительно меньше усилия резания и снижается вероятность возникновения вибраций в радиальном направлении.

Для обработки прерывистых поверхностей оптимальными геометрическими параметрами являются: g=+(20...25)°, a=(8…10)°, a₁=(10…15)°, j=(60...75)°, j₁=(5…10)°, l=+(25...30)°.

Вибрации при работе резцом с указанной геометрией уменьшены, так как нет явно выражен­ных ударов при выходе лезвия из зоны контакта со срезаемым слоем и значительно уменьшены усилия резания.

1.1.4Исследование работоспособности резцов с оптимальной геометрией при обработке прерывистых поверхностей в производственных условиях