Схемы срезания материала заготовки инструментом

Целесообразное распределение нагрузки на режущие кромки инструмента является одним из важных факторов, влияющих на производительность, точность изготовления деталей, шероховатость обработанной поверхности. Распределение работы резания между отдельными режущими кромками и их участками определяется принятой схемой срезания припуска, которая существенно влияет на конструкцию инструмента и его стойкость.

 

Схемы срезания припуска характеризуют принятые размеры слоев и порядок их срезаниях различных участков обрабатываемой заготовки, Изображение схем срезания припуска может быть объемным и плоским. Объемная схема срезания припуска представляет собой изображение в пространстве слоев металла, последовательно срезаемых инструментом. Схема срезания припуска на плоскости представляет собой плоское сечение объемной схемы. При построении плоской схемы срезания припуска выбирают наиболее характерное сечение, рассмотрение которого позволяет судить о загрузке и участии режущих кромок при резании. Так, при фрезеровании плоскостей цилиндрическими фрезами берут сечение, перпендикулярное к оси фрезы. Срезание слоев металла с заготовки в этом случае будет тождественным во всех сечениях, параллельных рассматриваемому. Поэтому выбранное плоское сечение в полной мере характеризует последовательность срезания слоев металла режущими кромками инструмента. При проектировании инструментов применяются две основные схемы срезания материала заготовки: профильная и последовательная. Профильная схема срезания материала получила широкое распространение при проектировании фасонных режущих инструментов, таких как фасонные резцы, фасонные фрезы, зуборезные гребенки, долбяки и др. Инструменты с профильной схемой срезания материала характеризуются тем, что режущие кромки их зубьев лежат на исходной инструментальной поверхности. Поэтому при проектировании таких инструментов режущие кромки зубьев определяются как линии пересечения исходной поверхности с выбранной передней (иногда задней) поверхностью. Иными словами, превращая тело, которое ограничено исходной поверхностью, в инструмент, создают переднюю поверхность и пространство для схода стружки. Это достигается вырезанием части материала исходного тела при создании однозубых инструментов или прорезанием нескольких стружечных канавок многозубых инструментов.

Так, при профильной схеме образования резьбы резец постепенно внедряется в заготовку, в соответствии с движением поперечной подачи, и при чистовом проходе формирует резьбу (рис. 10.3). Все точки активного участка режущей кромки в этот момент являются профилирующими. Они формируют поверхность резьбы, располагаясь на исходной поверхности. Аналогично происходит образование поверхностей вращения фасонными радиальными резцами. В общем случае точки режущих кромок рассматриваемых инструментов могут формировать обработанную поверхность в различные моменты времени. Это наблюдается, например, при обработке плоскостей цилиндрическими фрезами с винтовыми зубьями.


При обработке на горизонтально-фрезерном станке плоскости цилиндрической фрезой с прямыми канавками все точки режущей кромки любого зуба одновременно оформляют поверхность детали в тот момент, когда режущая кромка занимает наинизшее положение. Если же взять цилиндрическую фрезу с винтовыми канавками, то в этом случае точки режущей кромки любого зуба оформляют поверхность детали в различные моменты времени, последовательно сменяя одна другую. Подобное же явление наблюдается при работе червячных фрез, зуборезных долбяков, гребенок и им подобных инструментов. При проектировании инструментов находит распространение последовательная (генераторная) схема резания. У этих инструментов исходная поверхность на режущей части создается как совокупность отдельных профилирующих режущих точек, расположенных на ней. Профилирующие точки принимаются за граничные точки режущих кромок инструмента. Режущие кромки выбираются сравнительно простой формы в виде прямой или дуги окружности и располагаются в теле, сопряженном с обработанной поверхностью, которое ограничено исходной инструментальной поверхностью.

Схема образования резьбы метчиком приведена на рис. 10.3, б.

Прямолинейные режущие кромки А В зубьев метчика, срезая изображенные слои материала заготовки, только своими крайними точками А и В формируют поверхность резьбы. Ввиду простоты изготовления рассматриваемые метчики широко применяются в промышленности.

Протяжки для обработки-наружных фасонных поверхностей могут также проектироваться на базе профильной (рис. 10.4, а) и последовательной (генераторной) схем резания (рис. 10.4, б).

Фасонная протяжка представляет собой превращенное в инструмент исходное тело в форме длинной призмы, которая имеет фасонную рабочую инструментальную поверхность, являющуюся копией поверхности детали. При протягивании инструментальная исходная поверхность скользит по поверхности детали подобно поверхности резьбы гайки, скользящей по поверхности резьбы винта.

 
 

Схемы срезания материала заготовки инструментом

 
 

Схемы срезания материала заготовки инструментом

 

 

Проектируя протяжку с профильной схемой резания (рис. 10.4, в), создаем на рабочей стороне исходной призмы режущие зубья прореза- нием поперечных стружечных канавок и образованием задних поверхностей. В результате пересечения стружечных канавок с исходной поверхностью получаются режущие кромки зубьев, форма которых соответствует профилю детали. При этом профиль дна стружечных канавок выполняется эквидистантным режущей кромке.

Если у рассматриваемой протяжки оставить размеры по высоте всех зубьев одинаковыми и расположить их режущие кромки на исходной инструментальной поверхности, то первый зуб будет снимать весь припуск, а последующие не будут работать. Чтобы распределить работу на все режущие зубья, режущие кромки каждого предыдущего зуба занижаются на величину подъема на зуб по сравнению с последующим зубом. При протягивании такой протяжкой металл, удаляемый с заготовки, срезается слоями, эквидистантными обработанной поверхности, и формирование поверхности детали производится только последним режущим зубом. Изготовление и эксплуатация таких протяжек сопряжены с большими трудностями, особенно в тех случаях, когда профиль детали имеет значительную кривизну. Этого недостатка лишены протяжки с последовательной схемой резания. Проектируя протяжку с последовательной схемой резания (рис. 10.4, г), рабочую сторону исходной призмы на высоте ее профиля срезают наклонной плоскостью и создают на ней режущие зубья прорезанием поперечных стружечных канавок и образованием задних поверхностей. В результате пересечения наклонной плоскости со стружечными канавками образуются прямолинейные режущие кромки, граничные точки которых располагаются на исходной инструментальной поверхности и являются профилирующими. Поэтому при конструировании такой протяжки создается обычная плоская протяжка, предназначенная для срезания всего профиля обработанной поверхности детали. У нее вдоль всех зубьев изготовлена продольная канавка, профиль которой совпадает с профилем детали. При шлифовке этой канавки задний конец протяжки приподнимается на 0,03...0,1 мм, что позволяет при установке протяжки в рабочее положение на вспомогательных режущих кромках, формирующих поверхность детали, создавать небольшие задние углы. Это способствует уменьшению трения и устранению налипания металла.

В частном случае при последовательной схеме резания инструменты могут иметь одну профилирующую точку на режущих кромках. К таким инструментам относятся резцы, сверла, зенкера, развертки, торцевые фрезы. У этих инструментов длину активной части режущих кромок можно изменять за счет выбора величины угла в плане φ и таким путем распределять нагрузку на большую или меньшую длину режущей кромки. Форма их режущих кромок не зависит от формы обработанной поверхности детали D и может поэтому варьироваться в широких пределах.

Отличительной особенностью инструментов с дифференцированной схемой резания является наличие различных по назначению режущих зубьев: предварительных и профилирующих. Предварительные зубья не участвуют в оформлении обработанной поверхности. Поэтому форма их режущих кромок может быть произвольной. Они располагаются в пределах пространства, ограниченного исходной поверхностью, и не имеют профилирующих точек. Точность изготовления предварительных зубьев может быть пониженной. Профилирующие или чистовые зубья рассматриваемых инструментов формируют обработанную поверхность D в соответствии с профильной или последовательной схемой резания. Примером инструмента с этой схемой срезания припуска служат обычные круглые протяжки. Дифференцированную схему резания можно осуществить путем применения предварительных черновых инструментов и профилирующих чистовых инструментов. Так, при обработке зубчатых колес на обычных фрезерных станках с делительной головкой применяют черновые фрезы трапецеидального профиля и чистовые фасонные фрезы с профильной схемой резания. При нарезании резьбы применяют зачастую комплекты метчиков с целью повышения точности обработки, уменьшения усилий резания, которые могут быть значительными и вызывать срывы резьбы и поломки инструмента (рис. 10.3, в). Обычно черновые метчики комплекта удаляют 90 % припуска и на долю чистового метчика приходится сравнительно небольшая работа по зачистке и калиброванию резьбы. Для перераспределения загрузки отдельные участки режущих кромок могут срезаться на инструментах как с профильной, так и с последовательной схемами резания. Так, на дисковых пилах, предназначенных для разрезки металлов, Т-образных фрезах, шпоночных протяжках срезают фаски на зубьях то с одного, то с другого торца. В результате этого каждый зуб срезает стружку, ширина которой меньше ширины прорезаемого паза. Это позволяет свободно деформироваться и размещаться стружке во впадине зуба. При ширине среза, равной ширине паза, торцы стружки соприкасаются с боковыми сторонами прорезаемого паза, что затрудняет свободное завивание и размещение стружки во впадине зуба и может привести к заклиниванию зубьев и поломке инструмента. На практике при обработке деталей, ограниченных различными поверхностями, может оказаться целесообразной смешанная схема срезания материала заготовки, когда отдельные участки поверхности детали формируются в соответствии с профильной, а другие — в соответствии с последовательной схемой резания. Это имеет место, например, при протягивании шпоночными, шлицевыми и им подобными протяжками. Боковые стороны шлицев формируются по последовательной схеме, а цилиндрические поверхности — по профильной схеме.

При точении резьбы резец может подаваться под углом к оси заготовки (рис. 10.3, г) и формировать одну сторону резьбы по профильной, а вторую — по последовательной схеме срезания припуска. Условия образования стружки при этом будут более благоприятными, чем при точении резьбы по профильной схеме резания. Стружка будет менее деформироваться и легко выходить из канавки. Обработку деталей, когда необходимо удалять значительный объем материала, целесообразно проводить в соответствии с контурной схемой срезания материала заготовки. В этом случае вырезается относительно небольшая часть припуска по контуру детали либо близкому к нему профилю.

 

 

Схемы срезания материала заготовки инструментом

 

По этой схеме предварительно обрабатываются крупногабаритные зубчатые колеса прорезными фрезами (рис. 10.5),сверлятся отверстия кольцевыми сверлами.

Применение инструментов с такой схемой резания резко снижает усилия резания, обеспечивает значительное повышение производительности труда.

Выбирая различные схемы срезания материала заготовки, можно спроектировать разнообразные инструменты, предназначенные для обработки заданной детали. Выбор той или иной схемы следует производить с учетом требований экономики и организации производства для определенных заводских условий.

 

 

Смотрите также