Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

Толщина среза у многих инструментов зависит от режимов резания и регулируется в требуемых пределах изменением скорости движения подачи. Наряду с такими инструментами есть группа инструментов

 

 

Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

 
 

(метчики и протяжки), у которых толщина срезка не зависит от режимов резания. Проектируя такие инструменты, необходимо распределить работу резания между отдельными режущими кромками и обеспечить рекомендуемые толщины среза а за счет соответствующей конструкции режущей части.

Метчик представляет собою исходный винт, сопряженный с нарезаемой резьбой, превращенный в режущий инструмент. Для этого винт прорезается стружечными канавками, благодаря чему создаются передняя поверхность и пространство для схода стружки. Но если винтом с продольными канавками нарезать резьбу, то первый его зубец с полным профилем будет срезать весь припуск, будет перегружен и поломается либо быстро износится. Поэтому, для того чтобы распределить работу резания между режущими зубьями, на метчике создают соответствующую режущую часть. По конструкции режущей части метчики бывают с цилиндрической и конической режущей частью. У метчиков с цилиндрической режущей частью нарезается цилиндрическая резьба с неизменными по длине диаметральными размерами, а затем она срезается и создаются вершинные режущие кромки (рис. 10.10). Схема срезания материала заготовки в ее осевом сечении цилиндрической режущей частью метчика приведена на рис. 10.10, а. Прямолинейные вершинные режущие кромки зубьев метчика срезают изображенные слои материала заготовки и своими крайними точками, расположенными на исходной поверхности, формируют поверхность резьбы по последовательной схеме. Боковые режущие кромки зубьев являются вспомогательными и срезают материал заготовки на очень небольшой длине. Толщину среза а на метчике измеряют в его осевом сечении. На вершинной кромке

 
 

Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

 
 

где р — шаг резьбы; г — число стружечных канавок; φ — угол в плане на режущей части.

Таким образом, толщина среза а при нарезании резьбы зависит от конструктивных элементов метчика и не зависит от режимов резания. Чтобы обеспечить на режущей части метчика рекомендуемые толщины среза а, нужно выбрать соответствующее значение угла в плане φ и длины режущей части L:

 
 

Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

 
 

С уменьшением угла заборного конуса φ уменьшается толщина среза а и повышается стойкость метчика. Однако при чрезмерно малых толщинах среза порядка 0,008...0,015 мм процесс резания затрудняется, радиус округления режущих кромок становится соизмеримым с толщиной среза и стойкость метчиков снижается. Наибольшая толщина среза определяется прочностью режущих кромок, стойкостью метчика и чистотой поверхности резьбы. Максимально допустимая толщина среза равна 0,2 мм. Возможна работа и с большими толщинами среза, но при этом уменьшается стойкость метчиков, значительно ухудшаются условия образования и размещения стружки в канавках, ухудшается качество нарезаемой резьбы.

Толщину среза а рекомендуется принимать: для стали — 0,02... 0,05, для чугуна — 0,04...0,07 мм, для высокопрочных сталей, жаропрочных и титановых сплавов — 0,015...-0,02мм, для алюминиевых сплавов — 0,05...0,Об мм. При нарезании резьбы в глухих отверстиях длину режущей части выбирают равной двум шагам нарезаемой резьбы, а в сквозных отверстиях— шести. У гаечных метчиков длина режущей части равняется 12 шагам нарезаемой резьбы.

Схема срезания материала заготовки метчиком с конической заборной части показана на рис. 10.10, б. В этом случае на режущей части создается коническая резьба с увеличивающимися к хвостовику метчика диаметральными размерами. Чтобы повысить стойкость, вершины резьбы нужно срезать на небольшую величину. При этом металл срезается вершинными и боковыми режущими кромками и формируется поверхность резьбы по профильной схеме срезания припуска. Толщина среза при нарезании резьбы метчиком с конической заборной частью на боковых режущих кромках

 
 

Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

По сравнению с метчиками с цилиндрической режущей частью метчики с конической режущей частью лучше обеспечивают самозатяги- вание метчика при нарезании резьбы, имеют большую активную длину режущих кромок. Однако метчики с цилиндрической режущей частью более просты в изготовлении. У них задние положительные углы создаются затылованием только на главных вершинных режущих кромках. Метчики же с конической режущей частью затылуются по всему профилю резьбы, что существенно усложняет процесс их изготовления. Поэтому при обработке обычных конструкционных материалов, как правило, используются метчики с цилиндрической режущей частью.
 
 

Инструментом с конструктивной подачей являются также протяжки. Например, у круглой протяжки исходное тело инструмента представляет собою круглый цилиндр, совпадающий с поверхностью детали. Если, превращая этот исходный цилиндр в режущий инструмент, создать один зуб протяжки, расположив его режущую кромку на исходном цилиндре, то первый зуб срежет весь припуск, т. е. будет перегружен, что приведет к поломке инструмента. Поэтому для того чтобы распределить работу резания на режущие кромки, на протяжке создается ряд последовательных зубьев постепенно увеличивающегося диаметра. Диаметр первого зуба принимается равным наименьшему диаметру предварительного отверстия, а диаметр каждого последующего зуба увеличивается на определенную величину ∆d =2a.

Толщина среза а, равная подъему на зуб, оказывает большое влияние на процесс протягивания. Чем больше будет она, тем короче будет протяжка, меньше ее стоимость и выше производительность протягивания. Вместе с тем при увеличении толщины среза возрастают усилия резания, что может привести к разрыву протяжки, ухудшается чистота обработанной поверхности, повышается интенсивность износа инструмента. Однако при очень малой толщине среза радиус округления режущей кромки становится соизмеримым с толщиной среза и отдельные зубья протяжки вместо резания производят вдавливание материала заготовки. Это приводит к возрастанию усилий резания, интенсивности износа, неравномерной загрузке режущих зубьев, ухудшению качества протянутой поверхности. Поэтому не следует брать толщину срезаемого слоя меньше 0,015 мм. Для рассматриваемых цилиндрических протяжек ориентировочные значения толщин среза а при обработке стали 0,02...0,04 мм, чугуна 0,03...0,1 мм, алюминия 0,02...0,05 мм, бронзы и латуни 0,05...0,12мм. Толщина среза существенно влияет на процесс завивания стружки и ее размещение во впадине зуба.

При большой толщине среза жесткость стружки мешает ей завиваться во впадине зуба, стружка упирается в дно впадины, ее виток  получает непрерывную форму, что в последующем приводит к заклиниванию стружки и даже поломкам протяжек.

По опытным данным предельные значения толщин среза из условий правильного завивания стружки при обработке сталей средней твердости колеблются от 0,05 до 0,35 мм и зависят от глубины впадины и ширины среза. С увеличением глубины впадины и уменьшением ширины среза предельные толщины среза возрастают. Рассмотренная схема срезания материала заготовки является неприемлемой, так как после протягивания одной детали в каждой впадине зуба будет образовано кольцо стружки, которое удалить будет трудно. Поэтому на режущих зубьях протяжки выполняют стружкоразделительные канавки. В этом случае обеспечивается легкое удаление стружки из впадин зубьев и высокопроизводительное протекание процесса протягивания. Однако из-за стружкоразделительных канавок сечение среза меняет свою форму и стружка получает как бы ребро жесткости, что отрицательно сказывается на процессе стружкообразования и ее

 

 

Распределение работы резания у инструментов с конструктивной подачей

 

размещении во впадине зуба. Поэтому были предложены всевозможные прогрессивные схемы срезания припуска при протягивании.

Удачной схемой является схема переменного резания. Протяжки переменного резания являются протяжками с групповой схемой срезания слоев металла, при которой
режущие зубья работают группами и срезают слой заданной толщины за счет уширения режущей кромки последующего зуба по отношению к предыдущему. В каждой секции протяжки переменного резания прорезные зубья, равные по диаметру, имеют на задней поверхности выкружки, расположенные в шахматном порядке (рис, 10.11). Ширина выкружки с учетом срезания стружки равна 8...12 мм. Стружка имеет приблизительно прямоугольное сечение без ребра жесткости. Это обеспечивает улучшение условий завивания стружки и более плотное ее размещение в канавках. Последний зачищающий зуб каждой секции выполняется без выкружек. Во избе-
жание снятия этим зубом замкнутой кольцевой стружки его диаметр выполняется на 0,03...0,05 мм меньше диаметра остальных зубьев секции. Число зубьев в секции колеблется обычно от двух до пяти. Вместо выкружек образование отдельных участков режущих кромок может производиться менее глубокими прямолинейными лысками. В этом случае каждый прорезной зуб протяжки напоминает многогранник. Протяжки с лысками более просты в изготовлении, так как они могут шлифоваться на проход. Однако у протяжек с лысками удлиняется вспомогательная кромка, в результате уширяется стружка и уменьшается ее толщина, что снижает эффект групповой схемы резания.

Благоприятная геометрия режущей части зубьев протяжек переменного резания позволяет увеличить подъемы на секцию зубьев при обработке сталей до 0,3...0,4 мм, чугуна до 1,0... 1,2 мм.

Для обеспечения высокой степени чистоты обработанной поверхности режущая часть заканчивается чистовыми зубьями с малым подъемом на каждый зуб.

 

 

Смотрите также