Способы превращения тела, ограниченного исходной инструментальной поверхностью, в инструмент

При обработке деталей режущий инструмент, двигаясь относительно заготовки, внедряется в ее материал и срезает его в форме стружки. Чтобы не происходило внедрение режущих кромок за пределы обработанной поверхности и в то же время чтобы режущие кромки формировали обработанную поверхность, необходимо располагать режущие кромки на исходной инструментальной поверхности, касающейся при обработке заданной поверхности детали. Поэтому любой режущий инструмент можно считать телом, ограниченным исходной инструментальной поверхностью, которой приданы режущие свойства, если при соприкосновении с заготовкой он срезает ее материал. Общая схема проектирования всевозможных режущих инструментов следующая:

1) определяется исходная инструментальная поверхность как поверхность, сопряженная с поверхностью детали при рассматриваемой схеме обработки;

2) тело, ограниченное исходной поверхностью, превращается в режущий инструмент, т. е. исходной инструментальной поверхности придаются режущие свойства.

На практике используется несколько способов превращения тела, ограниченного исходной поверхностью, в режущий инструмент. Можно воспроизвести полностью исходную инструментальную поверхность, обладающую режущими свойствами, создав, например, шлифовальный круг требуемых размеров и формы. У таких инструментов, как шеверы, исходная инструментальная поверхность полностью воспроизводится как совокупность большого числа близко расположенных друг к другу режущих кромок. Исходная инструментальная поверхность может также полностью создаваться с помощью абразивной ленты, скользящей по профильному кулаку, либо описываться режущей кромкой инструмента при его соответствующем движении. Так, у фасонных фрез режущие кромки зубьев, вращаясь вокруг оси инструмента, описывают исходную инструментальную поверхность.

Исходная инструментальная поверхность может быть воспроизведена на инструменте как совокупность ограниченного числа режущих кромок, расположенных на рассматриваемой поверхности. Примерами таких инструментов могут служить фасонные резцы, червячные фрезы и др.

В промышленности используются также инструменты, у которых исходная инструментальная поверхность воспроизводится как совокупность ряда точек режущих кромок, расположенных на ней. Примером подобных инструментов могут служить торцевые фрезы, у которых режущие кромки имеют вершины зубьев, расположенные на исходной инструментальной поверхности и формирующие поверхности деталей. К подобным инструментам относятся также сверла, зенкера, токарные проходные резцы и др. Превращая тело, ограниченное исходной инструментальной поверхностью, в режущий инструмент, необходимо прежде всего обеспечить обработку заданной поверхности детали с требуемой точностью.

Рассмотрим, какие условия необходимо соблюдать для этого. Считаем, что для исходной инструментальной поверхности, соприкасающейся при обработке с поверхностью детали, выполняются условия формообразования, и эта поверхность позволяет вести обработку заданной детали без отклонений от чертежа. Если полностью воспроизводится требуемая исходная инструментальная поверхность, то при указанном условии формирование заданной поверхности детали будет обеспечено. Если же исходная инструментальная поверхность воспроизводится одной или совокупностью точек или линий (режущих кромок), то необходимо исследовать характер контакта сопряженных поверхностей.

Точки контакта на исходной инструментальной поверхности могут располагаться различным образом. Все точки исходной инструментальной поверхности могут быть профилирующими. Это имеет место при совпадении поверхности детали и исходной инструментальной поверхности, а также при линейном их касании. Характер контакта сопряженных поверхностей может быть при этом различным. Любая точка поверхности детали соприкасается только с одной соответствующей ей точкой исходной инструментальной поверхности и никакая другая точка исходной инструментальной поверхности не может сформировать рассматриваемую точку поверхности детали, т. е. все точки исходной инструментальной поверхности будут невзаимозаменяемыми. В этом случае при обработке необходимо воспроизвести всю исходную инструментальную поверхность для того, чтобы сформировать все точки заданной поверхности детали. Например, исследуемый вид контакта сопряженных поверхностей имеет место при обработке сложного фасонного профиля, когда начальная окружность, связанная с профилем детали, катится без скольжения по начальной окружности, связанной с профилем инструмента.

В этом случае точки профиля детали последовательно вступают в контакт с сопряженными точками профиля инструмента. Поэтому для того чтобы образовать заданную поверхность детали, необходимо воссоздать всю исходную инструментальную поверхность. Этого можно достигнуть с помощью абразивной ленты 3, скользящей по исходной инструментальной поверхности 2 кулака. На этом принципе основаны специальные ленточно-шлифовальные станки, предназначенные для обработки сложных фасонных поверхностей. Если в рассматриваемом случае, т. е. когда все точки исходной поверхности являются профилирующими и невзаимозаменяемыми, исходную инструментальную поверхность воспроизвести как совокупность ограниченного числа режущих кромок, то поверхность детали будет обработана с соответствующими отклонениями от чертежа. Число режущих кромок, а также другие конструктивные элементы инструмента и режимы резания необходимо выбирать так, чтобы указанные отклонения лежали в допустимых пределах. При второй разновидности контакта сопряженных поверхностей, т. е. когда все точки исходной инструментальной поверхности являются профилирующими, с выбранной точкой поверхности детали могут соприкасаться различные точки исходной инструментальной поверхности. На исходной инструментальной поверхности можно отыскать линию, все точки которой могут быть введены в соприкосновение с одной исследуемой точкой поверхности детали и будут ее формировать. Исходная инструментальная поверхность тогда будет совокупностью указанных линий. Чтобы обработать заданную поверхность детали при таком виде контакта сопряженных поверхностей, необходимо на инструменте воспроизвести хотя бы по одной точке режущей кромки каждой линии. Поэтому режущая кромка подобных инструментов может выбираться несколько произвольно, но так, чтобы она включала хотя бы по одной точке всей совокупности линий. Таким образом, в рассматриваемом случае можно воспроизвести не полностью всю исходную поверхность, а только одну линию, расположенную на ней. Примером таких инструментов служат фрезы, предназначенные для обработки прямых канавок. Считаем, что ось фрезы идет перпендикулярно к направлению канавки. Исходная инструментальная поверхность вращения имеет профиль abc, совпадающий с профилем детали.

Тогда линиями будут окружности пересечения исходной инструментальной поверхности плоскостями, перпендикулярными к ее оси. Все точки этих окружностей взаимозаменяемы и соприкасаются с со­ответствующими точками профиля детали. Поэтому для того чтобы сформировать заданную поверхность детали, достаточно на фрезе иметь один зуб с фасонной режущей кромкой, включающей по одной точке каждой линии рассматриваемой их совокупности. В качестве режущей кромки зуба инструмента в аналогичных случаях можно принять характеристику, т. е. линию контакта поверхности детали и исходной инструментальной поверхности. Это позволяет проектировать инструменты, находя в определенные моменты времени характеристики и принимая их за режущие кромки. При этом не определяется полностью вся исходная инструментальная поверхность, что в ряде случаев упрощает решение задач проектирования режущих инструментов, предназначенных для обработки заданной поверхности детали.

При третьей разновидности контакта сопряженных поверхностей все точки исходной инструментальной поверхности профилирующие и взаимозаменяемые, т. е. любая точка исходной инструментальной поверхности вводится в контакт с любой точкой поверхности детали и ее формирует. В этом случае достаточно на инструменте воспроизвести хотя бы одну профилирующую точку режущей кромки, расположенную на исходной инструментальной поверхности. Примером подобных инструментов могут служить токарные проходные резцы, предназначенные для обработки цилиндрической поверхности детали. Исходная инструментальная поверхность будет совпадать при точении с цилиндрической поверхностью детали и любая точка исходной инструментальной поверхности может быть введена в контакт с любой точкой поверхности детали вращением заготовки вокруг ее оси и поступательным перемещением подачи инструмента вдоль оси детали. Поэтому теоретически достаточно на резце иметь одну профилирующую точку режущей кромки, чтобы сформировать заданную поверхность детали. Практически в формировании цилиндрической поверхности детали при точении проходными резцами участвует небольшой участок вершинной кромки.

Исходная инструментальная поверхность и поверхность детали могут касаться друг друга в одной точке. Совокупность точек контакта сопряженных поверхностей образует на исходной инструментальной поверхности линию. В рассматриваемом случае возможны две разновидности контакта сопряженных поверхностей. Во-первых, точки линии могут быть взаимозаменяемыми, и произвольная точка поверхности детали может обрабатываться любой из точек линии. Для образования поверхности детали достаточно создать на режущей части инструмента одну формообразующую точку режущей кромки, расположенную на линии. Во-вторых, точки линии могут быть невзаимозаменяемыми, и произвольная точка поверхности детали может быть образована только одной соответствующей ей точкой линии. Поэтому на режущей части инструмента необходимо воспроизвести всю линию, чтобы в точном соответствии с чертежом обработать заданную поверхность детали. На практике, однако, применяются инструменты, у которых линия воспроизводится как совокупность ее точек, в результате чего поверхность детали имеет соответствующую погрешность ‑ огранку. Проектируя инструменты и выбирая режимы резания, необходимо добиваться того, чтобы эти погрешности лежали в допустимых пределах. В случае точечного контакта исходной инструментальной поверхности и поверхности детали наряду с многозубыми можно создавать однозубые инструменты, приняв за режущую кромку линию. Таким образом, при определении формы и размеров режущей части, необходимо рассмотреть условия контакта сопряженных поверхностей и воспроизвести на режущих кромках инструмента профилирующие точки исходной инструментальной поверхности, с помощью которых можно сформировать с требуемой точностью заданную поверхность детали.

Дата добавления: 2014-01-06