Кинематические элементы процесса резания

Кинематика резания рассматривает движения, которые действуют в процессе резания во время рабочего цикла, с момента, когда лезвие вступает в контакт с металлом заготовки, и до момента, когда контакт лезвия с заготовкой прекращается.

Основные кинематические элементы, для самых широко применяемых видов резания, таких как обтачивание, фрезерование и сверление приведены на рис. 1.2 а, б, в (ГОСТ 25762-83).

а) при обтачивании; б) при фрезеровании; в) при сверлении;

1) направление скорости результирующего движения резания - V_e; 2) направление скорости главного движения резания - V; 3) рабочая плоскость - P_s; 4) рассматриваемая точка режущей кромки - А; 5) направление скорости движения подачи - V_s.

Рисунок 1.2 – Элементы движений в процессе резания

Терминология, рассматриваемая в этой теме, позволяет успешно изучать и другие виды обработки резанием.

D_r – главное движение резания – это прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью V.

D_s – движение подачи – это прямолинейное поступательное или вращательное движение режущего инструмента или заготовки, скорость которого – V_s меньше скорости главного движения резания, предназначенное для отделения слоя обрабатываемого материала.

D_e – результирующее движение резания – это суммарное движение режущего инструмента относительно заготовки, включающее главное движение резания D_r и движение подачи D_s.

V – скорость рассматриваемой точки А режущей кромки или заготовки в главном движении резания D_r – называется скоростью резания.

V_s – скорость рассматриваемой точки А режущей кромки в движении подачи D_s – называется скоростью подачи.

V_e – скорость рассматриваемой точки А режущей кромки в результирующем движении резания D_e – называется результирующей скоростью.

P_s – рабочая плоскость, в которой расположены направления скоростей главного движения резания V и движения подачи V_s.

h – угол скорости резания, расположенный в рабочей плоскости P_s между направлениями скоростей результирующего движения резания V_e и главного движения резания V.

m – угол подачи, расположенный в рабочей плоскости P_s между направлениями скоростей движения подачи V_s и главного движения резания V.

Различают (рис. 1.3) поверхность главного движения R_r и поверхность резания R.

Поверхность главного движения R_r – это поверхность, образуемая режущей кромкой в главном движении резания D_r. Представляет собой коническую поверхность.

Поверхность резания R – это поверхность, образуемая режущей кромкой в результирующем движении резания (D_r + D_s). Представляет собой винтовую коническую поверхность.

1) поверхность главного движения – R_r; 2) поверхность резания – R.

Рисунок 1.3 – Поверхность резания и поверхность главного движения:

1.2 Координатные плоскости и системы координатных плоскостей

Расположение координатных плоскостей, при помощи которых возможно определять геометрические параметры (углы) режущего инструмента, принято связывать c кинематическими элементами процесса резания. Координатные плоскости взаимно перпендикулярны и центр их пересечения лежит в рассматриваемой точке А на режущей кромке. На рис. 1.4 показано расположение координатных плоскостей для процесса продольного точения. Для всех видов обработки резанием определение расположения координатных плоскостей производится по ниже описанным правилам:

· P_v – основная плоскость – это координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку А режущей кромки, перпендикулярно направлению скорости главного V (или результирующего V_e) движения резания в этой точке.

· P_n – плоскость резания – это координатная плоскость, касательная к режущей кромке в точке А и перпендикулярная основной плоскости.

· P_t – главная секущая плоскость – это координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания в точке А.

1) основная плоскость - P_v; 2) плоскость резания - P_n; 3) главная секущая плоскость - P_t; 4) V (V_e) – вектор скорости главного движения D_r (или скорости результирующего движения – D_e).

Рисунок 1.4 – Расположение координатных плоскостей относительно кинематических элементов процесса резания:

Несмотря на то, что координатные плоскости (основная, резания и главная секущая) взаимно перпендикулярны, однако по отношению к режущему инструменту их ориентация может быть разной. В практике предусмотрено применение трех систем координатных плоскостей: инструментальной, статической и кинематической. На рис. 1.5, 1.6, 1.7 показаны расположения координатных плоскостей в различных системах.

Рассматривается операция отрезки:

Инструментальная система координат (ИСК) – это прямоугольная система координат с началом в вершине лезвия, ориентированная относительно геометрических элементов режущего инструмента, принятых за базу. Например, плоскость резания Р_nи совпадает с задней поверхностью инструмента.

Инструментальная система координат применяется для изготовления и контроля инструментов (рис. 1.5).

P_vи) инструментальная основная плоскость; P_nи) инструментальная плоскость резания; P_tи) инструментальная главная секущая плоскость.

Рисунок 1.5 – Инструментальная система координат:

Статическая система координат (ССК) – это прямоугольная система с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости главного движения резания V. Статическая система координат является наиболее широко применяемой в практике. Эта система позволяет игнорировать влияние скорости подачи V_s на величину результирующей скорости V_e, поэтому вся система и сориентирована относительно вектора скорости главного движения V (рис. 1.6).

P_vc) статическая основная плоскость; P_nc) статическая плоскость резания; P_tc) статическая главная секущая плоскость; V) скорость главного движения D_r.

Рисунок 1.6 – Статическая система координат:

Статическая система координат применяется для приближенных расчетов углов лезвия в процессе резания и для учета изменения этих углов, после установки инструмента на станке. Является переходной от инструментальной системы координат к кинематической.

Кинематическая система координат (КСК) – это прямоугольная система с началом в рассматриваемой точке режущей кромки, ориентированная относительно направления скорости результирующего движения резания V_e (рис. 1.7).

Кинематическая система координат применяется для точных аналитических расчетов.

P_vк) кинематическая основная плоскость; P_nк) кинематическая плоскость резания; P_tк) кинематическая главная секущая плоскость; V_e) результирующая скорость; V) скорость главного движения D_r; V_s) скорость движения подачи D_s.

Рисунок 1.7 – Кинематическая система координат

Дата добавления: 2014-12-08