Проектирование резца с самовращающейся пластиной

21 Научно исследовательская работа

         Для проектирования выбираем резец с самовращающейся пластиной, которым обрабатывается заготовка по ранее обработанной поверхности (см. рисунок 21.1).

 

Рисунок 21.1 – Эскиз обрабатываемой поверхности

         Силовая и тепловая нагрузки, действующие на контактные поверхности резца, определяются толщиной срезаемого слоя a и длинной рабочей режущей кромки b. Так как самовращающийся резец имеет круговую форму и значительный угол наклона режущей кромки, то известные формулы, применяемые при точении обычным инструментом, с прямолинейной главной режущей кромкой, для определения a и b не пригодны.

         Схема для определения толщины срезаемого слоя a и рабочей длины режущей кромки b при точении резцом с отрицательным статическим углом наклона кромки λ дана на рисунке 21.2. Толщина срезаемого слоя в любой точке режущей кромки

                                                            a = s sinφ sinσ,

где s - подача на оборот детали;

угол σ определяется с помощью выражения

         Углы φ и σ определяются с помощью следующих выражений:

                                  У                                            В

                         t

                                             λk   λ      

                                                                  R

                                                                                                    r

           ω                     ρ                            λ

                            x                                                      φ

                                                φk                   

                                                                                   ψ

                                                                                                     Rp

         Рисунок 21.2 Схема для определения толщины срезаемого слоя при точении

 где:

         р=s/2πρ – кинематический параметр обработки;

φk – угол наклона к оси детали, касательный к режущей кромке в рассматриваемой точке в плоскости, проходящей через эту касательную, параллельно оси детали;

λk – угол, образованный проэкцией касательной к режущей кромке на плоскость, перпендикулярную к оси детали, и радиус-вектором ρ поверхности резания.

Указанние углы определяются с помощью выражений:

λk= λ0 – ω;          tg φk = tg λ/sin λ0,

где угол  ω определяется по формуле cos ω=x/ ρ; угол λ0 определяется через углы λ и ψ следующим образом:

                           tg λ0= sin λ/ tg ψ.

Толщина срезаемого слоя зависит зависит от угла контакта ψ точки режущей кромки и увеличивается по мере возрастания угла. Таким образом, по длинне режущей кромки толщина срезаемого слоя изменяется от нуля в точке режущей кромки, соприкасающейся с обработанной поверхностью, до максимальной величины в точке, касающейся обрабатываемой поверхности.

Максимальная толщина срезаемого слоя  а mах и рабочая длина режущей кромки b при различных подачах и отрицательных статических углах наклона кромки λ приведены в таблеце 21.1.

Таблица 21.1 Толщина срезаемого слоя и рабочая длина режущей кромки при точении (D=80 мм, t=3 мм, Dp=32мм)

λ в град.	а mах в мм, при s мм/об			ψ mах	b в мм
	0,2	0,4	0,6
0	0,115	0,231	0,346	35°39´	9,96
15	0,119	0,239	0,358	35°13´	9,93
30	0,128	0,257	0,385	34°05´	9,52
45	0,144	0,289	0,433	32°40´	9,12
60	0,167	0,334	0,501	31°25´	8,77
75	0,189	0,379	0,568	30°37´	8,55

Возрастание угла λ сопровождается непрерывным увеличением толщины срезаемого слоя и уменьшением рабочей длины режущей кромки. Уменьшение b связано с соответствующим уменьшением максимального угла контакта. Так как поверхность резания очерчена криволинейной образующей, то под условной шириной срезаемого слоя будем понимать размер В, изображенный на рисунке 21.2. условная ширина срезаемого слоя

                           В=Rp sin ψ mах cos λ;

из выражения следует, что при увеличении угла λ произходит уменьшение условной ширины срезаемого слоя.

Скорость самовращения режущей кромки является важнейшей кинематической характеристикой, определяющей особенности резания инструментами с самовращающимися резцами, и её величина оказывает значительное влияние на процессы, происходящие в зоне деформации и на передней поверхности инструмента.

При обработке материала самовращающимся резцом, скорость вращения режущей кромки будит зависеть от величины статического угла λ и подачи, помере их увеличения скорость самовращения резца всё больше приближается к произведению v sinλ; увеличение же глубины резания, наоборот, уменьшает скорость самовращения резца. При увеличении подачи возрастает касательная к режущей кромке составляющая силы трения, действующей на передней поверхности, приводящая во вращение резец. При увеличении глубины резания касательная сила, вращающая резец, возрастает; но при этом из-за увеличения рабочей длины режущей кромки и уменьшения средней величины рабочего переднего угла одновременно значительно возрастает радиальная сила, что приводит к уменьшению скорости вращения резца.

λ = 60°

λ = 45°

λ = 30°