книги / Обработка резанием с вибрациями книга

ленные соответственно изменением тол­ щины и ширины среза.

Процесс резания с вибрациями в радиальном на­ правлении будет прерывистым, если минимальная тол­ щина срезаемого слоя, обусловленная следами двух соседних проходов, будет меньше нуля, т. е.

Сравнивая полученное условие с аналогичным для осевых вибраций, видим, что при тех же значениях i

переход на прерывистое резание при радиальных вибра­ циях требует относительно больших амплитуд, так как обычно углы в плане инструмента <р>45°.

Наличие вибрационного движения в осевом направ­ лении изменяет толщину слоя, снимаемого главной ре­

щ = const при переменной его ширине blt, изменяющейся в фазе с толщиной, срезаемого слоя at. Таким образом,

при резании с вибрациями в осевом направлении отно­ сительно малые изменения ширины срезаемого слоя, снимаемого вспомогательной режущей кромкой, создают дополнительную переменную составляющую силы реза­ ния, изменяющуюся в фазе с переменной составляющей силы на главной режущей кромке. Обе эти составляю­ щие сдвинуты по фазе относительно перемещения виб­

рирующего инструмента на ^ ---- я*j (табл. 2).

Условия затирания инструмента по вспомогательной задней поверхности при радиальных колебаниях яв­ ляются наиболее жесткими. Вибрации того же направ­ ления, но по главной задней поверхности, а также осе­ вые вибрации по главной и вспомогательной задним

П р и и е ч а и к е. в таблиц*» лрядедеиы зшзлояяа сдвига фаз отиоейтельно ниОрадноншго перемещения и:негрумента по аахону У ~ А у 0оз■<ûf.

поверхностям допускают значительно более высокие режимы вибраций. Это является одной из причин отри* дательного влияния вибраций в радиальном направле­ нии на процесс резания. Кроме того, при вибрациях этого направления весьма сильно ухудшается чистота обработки, так как перемещение режущей кромки при вибрациях фиксируется непосредственно на обработан­ ной поверхности. В этом случае основная нагрузка при дополнительном колебательном движении восприни­ мается вершиной инструмента и вспомогательной режу­ щей кромкой. Результатом этого являются повышенный износ и выкрашивание твердосплавных кромок.

КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССА РЕЗАНИИ С ВИБРАЦИЯМИ В ТАНГЕНЦИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ

Кинематика процесса резания 'с тангенциальными вибрациями существенно отличается от кинематики резания с осевыми и радиальными вибрациями. Основ­ ными особенностями ее являются (рис. II): I) сохра­ нение неизменными в первом приближении размеров

стей резания, при этом их значения могут ■существенно превышать скорости, с которыми выполняется обычное резание; 3) микропрофиль обработанной поверхности в этом случае мало отличается от профиля поверхности, получаемого при обычном резании.

При резании с тангенциальными вибрациями глав­ ное движение резания становится неравномерным и

Колебания скорости резания при этом виде обра­ ботки с вибрациями могут быть весьма большими. Так, при наших экспериментах были опробованы режимы: частота /=500 гц, амплитуда AZ=Q£ мм. В этом случае прирост скорости резания Ди„ = 38 м}мин. Точение с

ультразвуковыми колебаниями в тангенциальном на­ правлении /= 2 0 кгц, Лг=20 лис дает До’* = 150 MJMUH.

Колебания в столь больших пределах скоростей реза­ ния может привести к качественному изменению про­ цесса резания, когда операции, характеризующиеся не­ прерывным процессом резания (точение, сверление, на­ резание резьб), могут выполняться с прерывистым резанием. Это будет иметь место в той части периода колебаний, когда vee >о<жР; в это время будет проис­

ходить отрыв передней поверхности инструмента от обрабатываемого материала.

Размеры поперечного сечения срезаемого слоя при резании с тангенциальными вибрациями малых ампли­ туд изменяются незначительно,— этими величинами можно пренебречь. При значительном повышении амп­ литуд колебаний и малых диаметрах деталей это изме­ нение необходимо учитывать. Они выражаются в

Векторная диаграмма изменения сил, действующих на инструмент, и перемещений его будет аналогична ра­ диальным вибрациям. Текущее значение силы резания Р„, складывающееся из ее составляющих на главной Р'

зависимость кинематики процесса от положения верши­ ны инструмента относительно оси центров обрабатывае­ мой детали. Исходное положение инструмента опреде­ ляется с учетом его снижения при установке % и ста­ тической деформации под действием силы резания х, т. е. h—Ху-\-х. Действительно, если вершина инструмен­

та расположена .ниже оси вращения обрабатываемой детали и амплитуды возникающих вибраций не превы­ шают этого смещения, т. е. Az<Ch (рис. 12, а), то изме­

нение параметров срезаемого слоя происходит синхрон­ но с перемещениями инструмента при колебаниях. Этот случай имеет место при осевых и радиальных вибра­ циях; выше он рассмотрен применительно к танген­ циальным вибрациям. Если исходное положение верши­ ны инструмента совпадает с осью вращения детали, т. е. /i= 0, то при вибрациях изменение поперечного сечения

срезаемого слоя будет происходить только в сторону уменьшения по сравнению с обычным резанием. В этом случае возникновение тангенциальных вибраций приво­ дит к изменению параметров срезаемого слоя с вдвое большей частотой (рис. 12, б); при этом на систему бу­

Из gtoro выражений при л™'” = 0 можно получить

Минимальный угол заточки инструмента, исключающий При резании с тангенциальными вибрациями затирание по главной задней поверхности:

Следовательно, всегда a™in = « —а™*11; « — угол за­ точки. Для заданной геометрии заточки‘инструмента и режимов резания можно определить предельные режи­ мы вибраций, не вызывающие периодического затира­ ния инструмента по главной задней поверхности. Для этого примем а™'п = 0; тогда

80 м/мин. Предельные режимы вибраций определяются

в этом случае с достаточной точностью только первым

членом, г. е. (/Л2) шах= - ^ ,и соответственно равны 318,

265 и 213 мм/сек. Например, точение при скорости реза­ ния 80 м/мин с частотой тангенциальных вибраций 500 гц возможно без затирания по главной задней по­ верхности только с амплитудами не выше 0,42 мм. Ис­ следованные в экспериментах режимы вибраций Аг=

—0,1 мм, /= 500 гц не приводят к затиранию инстру­

мента. Переход на точение с ультразвуковыми колеба­ ниями в тангенциальном направлении дает возможность использовать относительно малые амплитуды, в нашем

Эксперименты на приведенных режимах ультразву­ кового точения выполнены в ЦНИИТМАШе [ 12]. Они

показали, что стойкость резцов из быстрорежущей ста­ ли значительно снижается при превышении этих зна­ чений амплитуд, что подтверждает правильность приве­ денных выше формул.

Определим зависимость минимального необходимого угла заточки аша от соотношения скоростей колеба­

тельного движения Ди, и окружной скорости вращения обрабатываемой детали v ^ :

Ди?

/îi>

Чкр ’

где kv— скоростной коэффициент;

ос* — ос ос —■ос arctg■

vonp

= а —arctg

°скр (1 ^£l)

Следовательно, зависимость ага1а от й„ следующая:

а=arct« IT - W M

Из формулы видно, что при Дов =0, т. е. при реза­

нии без вибраций, минимальный задний угол, исклю­ чающий затирание, крайне мал и определяется только кинематическим углом, обусловленным движением по­

дачи ре—arctg -^ге- . Рост kv незначительно повышает

значение а10111 и только в области значений, близких к

единице, необходимый задний угол резко возрастает до 90û. Это позволяет сделать вывод, что кинематика реза­ ния с тангенциальными вибрациями допускает обработ­ ку с любыми значениями kv, исключая значения, близ­

кие к единице, когда скорость колебательного движения равна окружной скорости вращения обрабатываемой детали (рис. 13). Это равенство определяет одновремен­ но и момент перехода от непрерывного резания к пре­ рывистому; оно имеет место при соотношении парамет­ ров резания и вибраций:

Эта зависимость по сравнению с формулой, опреде­ ляющей условия затирания по задней поверхности, от­ личается только вторым членом, имеющим относитель­ но малую величину при обычных режимах резания. Следовательно, непрерывная обработка резанием с