Кинематические схемы формообразования поверхностей деталей

Проектирование режущих инструментов включает определение исходных инструментальных поверхностей И, сопряженных с поверхностью детали Д, и придание поверхности И способности срезать материал заготовки, превращение тела, ограниченного исходной поверхностью, в работоспособный режущий инструмент. Чтобы определить исходную инструментальную поверхность И, рассмотрим движение поверхности детали относительно инструмента во время формирования обработанной поверхности. При этом не учитываются движения поверхности детали Д «самой по себе», так как они не приводят к изменению положения поверхности детали Д относительно инструмента.

Поэтому для того чтобы найти возможные исходные инструментальные поверхности и соответствующие режущие инструменты, необходимо рассмотреть различные варианты движений поверхности детали относительно инструмента. Совокупность движений поверхности детали относительно инструмента считаем кинематической схемой формообразования.

С точки зрения процесса формообразования безразлично, какими сочетаниями движений заготовки и инструмента получено на станке исследуемое относительное движение. Так, при сверлении отверстий на токарном и сверлильном станках винтовое движение сверла относительно заготовки обеспечивается различными сочетаниями движений инструмента и детали, но при этом форма обработанного отверстия получается идентичной. Выбирая различные движения поверхности детали Д относительно инструмента при определении исходной поверхности И, приходим к различным возможным кинематическим схемам формообразования. Для получения простых по конструкции металлорежущих станков целесообразно выбирать сравнительно простые движения по-  верхности детали Д относительно инструмента. На практике получили распространение схемы формообразования, основанные главным образом на прямолинейно-поступательном и вращательном движениях и их сочетаниях. Возможные схемы формообразования, основанные на сочетании двух равномерных движений поверхности детали Д относительно инструмента (прямолинейно-поступательного и вращательного), приведены в табл. 2. Схемы формообразования, сочетающие большее количество элементарных движений, на практике используются редко.


К нулевому классу относятся те кинематические схемы формообразования, при которых движение поверхности детали Д относительно инструмента сводится к ее перемещению «самой по себе», и исходная инструментальная поверхность И совпадает с поверхностью детали Д. Примерами таких процессов могут служить точение круглых цилиндрических поверхностей проходными резцами, обработка фасонных поверхностей призматическими и круглыми радиальными фасонными резцами, нарезание резьб метчиками и плашками и т. п.

К первому классу отнесены те кинематические. схемы формообразования, при которых движение поверхности детали Д относительно инструмента будет прямолинейно-поступательным, вращательным либо винтовым. Эти схемы характеризуются тем, что у них подвижный и неподвижный аксоиды совпадают друг с другом и преобразуются в прямую, которая является соответственно осью поступательного движения либо вращения, либо осью винтового движения. Этот класс включает три типа кинематических схем формообразования.

К первому типу схем формообразования, при котором движение поверхности детали относительно инструмента будет прямолинейнопоступательным, относятся процессы протягивания наружных поверхностей вращения, точения тангенциальными фасонными резцами с прямолинейным движением подачи и др. Примером процессов обработки, соответствующих второму типу схем формообразования, когда движением поверхности детали относительно инструмента является вращение, будет фрезерование фасонных цилиндрических поверхностей, винтовых поверхностей, поверхностей вращения. Третий тип схем формообразования соответствует винтовому движению поверхности детали относительно инструмента. В практике этот тип схемы формообразования используется редко. Примером рассматриваемого типа схем формообразования является фрезерование червячными фрезами зубчатых реек.

Кинематические схемы формообразования второго класса характеризуются тем, что у них относительное движение Д/И является мгновенным вращательным либо мгновенным поступательным движением. Этот класс включает четыре типа схем формообразования, при которых относительное движение Д/И является мгновенным вращением. В этом случае относительное движение Д/И можно представить как качение без скольжения аксоида детали по аксоиду инструмента. Аксоидами могут быть цилиндр и плоскость, цилиндр и цилиндр, конус и плоскость, конус и конус. По рассматриваемым схемам проводится обработка всевозможных зубчатых деталей инструментами, работающими методом обкатки. В том случае, когда аксоиды имеют различную форму, возможны два варианта схем формообразования в зависимости от того, какой из аксоидов принят за аксоид инструмента, а какой за аксоид детали. Например, за аксоид инструмента можно принять круглый цилиндр, а за аксоид детали — плоскость, что соответствует обработке всевозможных деталей методом обкатки чашечными резцами. Если же аксоидом инструмента является плоскость, а аксоидом детали — круглый цилиндр, то это соответствует обработке зубчатых деталей гребенками либо червячными фрезами.

Второй класс включает также схему формообразования, у которой относительное движение будет мгновенным поступательным движением, являющимся результатом двух вращений вокруг параллельных осей с равными и одинаково направленными угловыми скоростями, т. е. относительное движение Д/И в этом случае можно представить как пару вращений.

Третий класс кинематических схем формообразования характеризуется тем, что движение поверхности детали относительно инструмента будет мгновенным винтовым движением, которое является результатом двух вращений вокруг скрещивающихся осей. В данном случае

 

 

Кинематические схемы формообразования поверхностей деталей

 

 

относительное движение Д/И можно представить как качение со скольжением аксоида детали по аксоиду инструмента. Аксоидами могут быть цилиндр и плоскость, конус и плоскость, гиперболоид и гиперболоид. Примером схемы формообразования, при которой плоскость, связанная с инструментом, катится по цилиндру, связанному с деталью, является шевингование зубчатых колес шевер-рейкой. При обработке конических гипоидных колес конус, связанный с заготовкой, катится со скольжением по плоскости, связанной с инструментом.

Наиболее общей схемой формообразования будет схема, основанная на сочетании двух вращений вокруг скрещивающихся осей, относительное движение Д/И при которой может быть представлено как качение со скольжением гиперболоида по гиперболоиду.

Все ранее рассмотренные схемы, являются частными случаями этой схемы, получаемыми при определенных частных положениях осей вращения и соответствующих величинах угловых скоростей.

Следует отметить, что, не нарушая кинематическую схему формообразования, т. е. не нарушая характер соприкосновения поверхности детали Д и исходной инструментальной поверхности И, можно сообщать поверхностям Д и И движения скольжения «самих по себе». Движение скольжения поверхности детали и исходной поверхности И вызывается необходимостью обеспечения определенных режимных условий работы инструмента обработки всей поверхности детали Д. Так, например, при фрезеровании исходная инструментальная поверхность вращения определяется как огибающая поверхности детали при ее вращении вокруг оси фрезы. Но если при обработке осуществить только вращение фрезы относительно заготовки, то получить обработанную поверхность Д невозможно. На поверхности детали образуется только одна линия ее контакта с исходной инструментальной поверхностью. Чтобы образовать всю поверхность Д детали^ необходимо линию контакта заставить перемещаться вдоль поверхности детали, т. е. осуществить движение скольжения поверхности детали «самой по себе». Дополнительное движение скольжения поверхности «самой по себе» может быть кинематически не связанным с другими движениями, так как оно не влияет на характер соприкосновения сопряженных поверхностей Д и И.

 

 

Смотрите также