книги / Обработка резанием с вибрациями книга

к единице, или, наборот, очень больших, передний угол приближается к (90°+у). В таких случаях врезание и выход инструмента будут происходить с очень больши­ ми передними углами.

Основные особенности кинематики процесса преры­ вистого резания с вибрациями в тангенциальном на­ правлении приведены в табл. 3.

Резание вспомогательной режущей кромкой при тан­ генциальных вибрациях также происходит с переменны­ ми рабочими углами:

При тангенциальных вибрациях всегда кинематиче­ ский угол, обусловленный движением подачи, |xis>Apie, поэтому в этом случае резание вспомогательной режу­ щей кромкой никогда не приводит к затиранию по вспо­ могательной задней поверхности.

ВЛИЯНИЕ НЕЖЕСТКОСТИ с и с те м ы НА ПРОЦЕСС РЕЗАНИЯ

Процесс резания в условиях реальной системы СПИД существенно изменяется. Эти_изменеиия могут быть рассмотрены иа основе одной из основных ее осо­ бенностей— замкнутости динамической системы СПИД. Это выражается прежде всего зависимостями деформа­ ций упругой системы СПИД от действующих на нее при резании с вибрациями переменных сил, отчего изме­ няются размеры сечения срезаемого слоя, рабочие углы инструмента, скорости резания. Наибольшее влияние на силу резания оказывают размеры поперечного сечения срезаемого слоя, поэтому влиянием двух последних фак­ торов — рабочих углов и скорости резания — на силу резания пренебрегаем. На основании этого также рас­ смотрим вначале процесс резания с осевыми вибрация­ ми как оказывающий на изменение размеров попереч­ ного сечения наибольшее влияние. Это позволит полу­ чить общую методику учета нежесткости с учетом изложенных ниже особенностей процесса резания с виб­ рациями других видов.

Выполним исследование обычного резания с учетом нежесткости системы; примем систему СПИД линейной. Тогда зависимость деформации системы по оси X от

силы резания будет

(2.70)

Принимая в нервом приближении для резания с осе­ выми вибрациями f=const; хр=»const; ур—1, получаем

А«Фс/ р

щкоэффициент, определяющий зависимость деформа­ ции системы по оси X от толщины среза в направлении подачи s0.

Рассмотрим влияние нежесткости системы на измене­ ние кинематики процесса обычного резания. Уравнения­ ми движения режущей кромки на каждом последующем проходе в абсолютно жесткой системе будут:

на нулевом проходе

На рис. 15, а траектории движения режущей кромки

в условиях абсолютной жесткой системы показана сплошными линиями, нежесткой системы — пунктирны­ ми. Цифрами даны номера проходов инструментов на каждом обороте; без штрихов — в абсолютно жесткой системе, со штрихом — нежесткой.

Толщина срезаемого слоя, снимаемого на первом проходе, учитывая, что при обычном резании S 0~ sa

sl = x1— xû = x 2~ x t = . . , = sQ.

Если система будет нежесткой, это значение умень­ шится на величину деформации системы:

а>

при этом уравнение движения на 1-м проходе

х[ =JCX—e„ = 0,00ls0nt- So j

В этом случае толщина срезаемого слоя

Аналогично на следующем 2-м проходе, в абсолютно

жесткой системе, толщина срезаемого слоя

= JSL( I + ± ) .

Уравнение движения режущей кромки на 2-м про­

ходе

инструмента при обычном резаник (а), непрерывном люткой жесткой и нежесткой системах СПИД

Вобщем случае на п-м проходе

т.е. при ft-^oo s’n = s 0.

Из приведенного анализа видно, что в случае уста­ новившегося резания (после относительно большого чис­ ла проходов) нежесткость системы не изменяет толщи­ ны снимаемого олоя; она остается постоянной и равной значению подачи на оборот, имеющей место в абсолют­ но жесткой системе. Это будет иметь место при всех значениях а3> 1. Если а3< 1, получим отрицательное

значение подачи, т. е. при этом деформация системы бу­ дет больше толщины срезаемого слоя ô*>S0. В этом случае процесс резания начнется через определенное число оборотов заготовки, когда упругие силы системы превысят необходимое значение силы резания. Следова­ тельно, при обычном резании нежесткость системы про­ является только в смещении траекторий движения ре­ жущей кромки на величину 6Х в направлении, обратном

подаче. В общем случае на n-м проходе смещение

Это выражение представляет собой степенной ряд,

он сходится при х — — < 1;

<4

а1~ 1

Например, смещение траектории движения инстру­

мента, определяемое величиной деформации системы

£

при значении щ = 3, будет б*= -г-', при щ —2 6Х=2. Пер-

Z

вый случай приведен на рис. 15, а. Кроме того, нежест­

кость системы изменяет толщину срезаемого слоя при врезании инструмента; в этот момент толщины срезае­ мого слоя s{, s|, (см. выше) меньше, чем в абсолют­

но жесткой системе. Степень этого снижения и период врезания тем больше, чем меньше щ.

Напротив, условия выхода режущего клина однокромочного инструмента, оказывающие решающее влияние

ев

на износ и выкрашивание твердосплавных режущих кромок, резко ухудшаются с уменьшением щ. Действи­

тельно, объем подлежащего удалению металла с момен­ та выхода впереди идущей точки режущей кромки при данной подаче инструмента Sa, диаметре обработки d

постоянен. Выход инструмента характеризуется резким снижением усилия резания и, как следствие этого, воз­ растанием подачи, при этом зачастую удаление мате­ риала происходит уже не путем его срезания, а выдав­ ливания, так как его деформация происходит с отрица­ тельными задними углами.

Степень снижения заднего угла при постоянной ско­ рости резания1 зависит от степени увеличения скорости

подачи: оно тем больше, чем больше путь выхода, т. е. $о+ Следовательно, чем меньше aj, т. е. меньше

технологическая жесткость системы, больше твердость обрабатываемого материала и глубина резания, тем хуже условия выхода инструмента.

Условия выхода многокромочных инструментов так­ же ухудшаются с уменьшением щ, т. е. с увеличением

ô»em, так как в момент выхода впереди идущей режу­

щей кромки происходит резкое увеличение подачи и толщины среза на отстающие режущие кромки. Условия выхода последней режущей кромки определяются рас­ смотренными выше условиями. Правильность получен­ ных выводов подтверждается экспериментальными дан­ ными ряда работ; например, ЦНИИТМАШем предло­ жена постановка подпружиненных упоров, снижающих скорость подачи при выходе инструмента за счет со­ кращения его пути, что ликвидирует выкрашивание твердосплавного инструмента.

При резании с вибрациями в нежесткой системе СПИД изменяются не только условия врезания и выхо­ да инструмента, но и установившийся процесс резания. Покажем это на основе сравнения закономерностей дви­ жения инструмента в абсолютно жесткой и нежесткой системах. На рис. 15, б приведен случай непрерывного резания с вибрациями; сплошными линиями показаны Траектории движения режущих кромок в абсолютно жесткой системе, штриховыми — в нежесткой. Цифра-

' Это допущение можно принять в первом приближений, так

как жесткость системы на кручение во многих случаях больше осевой.

этом случае толщина срезаемогб слоя в абсолютно же­

ность сечения срезаемого слоя по толщине, задаваемую вибратором. Определим количественно эти величины.

Уравнениями движения режущей кромки на каждом последующем проходе в абсолютно жесткой системе бу­

xz = S ceK t + 2Sc + Axcos И + 2л -20 и т. д.

Толщина срезаемого слоя на 1-м проходе

Sj = Хг — х0= s0— 2АХsin (erf -j- ni) sin ni.

В нежесткой системе это приведет к деформации си­

стемы 0* = —-^-.

ai

Тогда уравнение движения инструмента на 1-м про­

ходе

х{ = xl — 6Jct= S ceKt 4- Ахeps(àt — 5°. _|_ ai

-L 2Ar sjn — ш) sin ni.

ai

Толщина срезаемого слоя в этом случае

Si = х\ — *о — Iso— 2Л.сs^n № — ™) sin w‘l ^ 1-----—^ =t

Рассмотрим аналогично 2-й проход; в случае абсо­ лютно жесткой системы толщина срезаемого слоя

Sj *= Ха— Xi — s0— 2АХsin (crf -Ь ш) sin ni.