Основы теории затылования

5.1. Общие положения

Передние и задние поверхности режущей части инструментов имеют разнообразные формы. Выбирая форму передней или задней поверхности, при проектировании инструмента конструктору приходится учитывать ряд требований:

1) поверхности режущей части инструмента должны быть достаточно простыми с тем, чтобы их на существующем оборудовании можно было относительно легко изготовить;

2) форма и расположение поверхностей режущей части должны обеспечивать благоприятные величины геометрических параметров, т. е. высокие эксплуатационные качества инструмента;

3) поверхности режущей части должны быть выбраны такими, чтобы они позволяли перетачивать инструмент и чтобы новым и переточенным инструментом можно было эффективно обрабатывать одни и те же детали.

Последняя задача главным образом и рассматривается в теории затылования.

По методу переточек инструменты подразделяются на: неперетачиваемые в процессе эксплуатации; перетачиваемые одновременно и по передним, и по задним поверхностям; перетачиваемые только по передней поверхности; перетачиваемые только по задней поверхности.

К неперетачиваемым в процессе эксплуатации относятся разнообразные режущие инструменты, оснащенные многогранными, обычно твердосплавными, пластинами. Это сборные резцы, фрезы, сверла, зенкера и др. Они находят все более широкое применение в силу их эксплуатационных преимуществ. Эти инструменты в результате перестановки пластинок и введения в работу новой неизношенной вершины обеспечивают обработку идентичных изделий в процессе всего периода их эксплуатации, т. е. при выборе их передних и задних поверхностей обеспечивать возможность переточек инструмента нет нужды. К подобным же инструментам относятся и те, которые при эксплуатации перетачиваются по передней и задней поверхностям. В этом случае форма режущей части в процессе переточек сохраняется. Поэтому при эксплуатации идентичные новая и переточенная режущие части могут обеспечить обработку одних и тех же деталей. Например, токарные проходные резцы могут перетачиваться по передней поверхности, главной задней и вспомогательной задней поверхностям. При переточках сохраняется форма режущей части инструмента, которая позволяет утверждать, что такой переточенный инструмент может обеспечить обработку заданной детали аналогично новому. Но для этого резец необходимо так установить на станке, чтобы переточенная режущая часть заняла относительно заготовки то положение, которое занимала режущая часть нового резца, т. е. переточенный резец нужно несколько подвести к оси заготовки, чтобы обеспечить обработку детали заданного диаметра. Таким образом, у рассматриваемых инструментов формы поверхностей режущей части выбираются из технологических соображений и необходимости обеспечения на инструменте требуемых величин геометрических параметров.

Большую группу составляют инструменты, которые перетачиваются по одной передней или задней поверхности. К ним относятся всевозможные фасонные резцы, сверла, фасонные фрезы и другие. В этом случае приходится решать задачу определения форм перетачиваемых и неперетачиваемых поверхностей, обеспечивающих эффективную обработку новым и переточенным инструментом одних и тех же деталей. Однако вместо сохранения неизменной обработанной поверхности детали при проектировании инструмента поверхности его режущей части выбирают такими, чтобы при переточках форма и размеры его режущей кромки не менялись. При установке переточенного инструмента на станок совмещают режущую кромку переточенного инструмента с положением, которое занимала бы режущая кромка нового инструмента. В процессе обработки режущая кромка переточенного инструмента должна относительно заготовки совершать точно такие же перемещения, что и режущая кромка нового. Только в этом случае можно утверждать, что новым и переточенным инструментом будет обеспечена обработка одних и тех же деталей. Следует учитывать, что режущие инструменты с идеально точной и неизменной при переточках режущей кромкой не всегда обеспечивают точную обработку заданной поверхности детали. Это объясняется тем, что при обработке переточенным инструментом кинематика резания может изменяться по сравнению с работой нового инструмента, т. е. могут изменяться траектории движения различных точек режущих кромок относительно заготовки. Так, при переточках фрез, предназначенных для обработки винтовых фасонных канавок, уменьшается диаметр инструмента, что вызывает изменения в траекториях движения режущих кромок относительно заготовки. В результате при переточках меняется и форма обработанной винтовой канавки. Однако изменения формы обработанной канавки незначительны и ими пренебрегают при проектировании инструмента.

5.2. Формы перетачиваемых поверхностей режущей части инструмента

Формы перетачиваемых поверхностей режущей части инструмента выбираются из технологических соображений и необходимости обеспечения на режущей части инструмента требуемых величин геометрических параметров ‑ передних и задних углов и угла наклона режущей кромки. Если перетачиваемая поверхность будет задней поверхностью, то при ее выборе и расположении на режущей части необходимо обеспечить целесообразные положительные величины задних углов. Если же в качестве перетачиваемой поверхности выбирается передняя, то при ее расположении на режущей части инструмента необходимо обеспечить целесообразные величины передних углов. Наиболее простой с точки зрения изготовления является плоская поверхность. Она широко используется в качестве перетачиваемой поверхности у различных инструментов. К таким инструментам относятся сверла, фасонные затылованные фрезы, всевозможные фасонные резцы, резцовые головки и зубострогальные резцы для обработки конических прямозубых колёс, резцовые головки для обработки спиральнозубых конических колес и другие инструменты. В том случае, когда плоская поверхность оказывается неприемлемой, переходят на другие формы перетачиваемых поверхностей режущей части.

Относительно простыми, с точки зрения их обработки на существующих станках, являются такие поверхности вращения: круглые конические и цилиндрические поверхности, которые также используются в качестве перетачиваемых поверхностей режущей части инструментов. Так, если у круглых протяжек выбрать в качестве перетачиваемой передней поверхности плоскость, перпендикулярную к оси инструмента, то передний угол в любой точке режущей кромки будет равен 0, что зачастую является нецелесообразным. Если же переднюю плоскость установить наклонно к оси протяжки, то передние углы будут различными в разных точках режущей кромки зуба, что также нерационально. Поэтому у круглых протяжек выбирается коническая передняя поверхность, по которой инструмент перетачивается в процессе эксплуатации. Ось конической передней поверхности совпадает с осью протяжки. Коническая поверхность позволяет создать в любой точке режущей кромки положительные передние углы, чего нельзя получить при плоской передней поверхности. Чтобы создать на режущей части инструмента положительные передние углы, за перетачиваемую принимают, коническую переднюю поверхность у зуборезных долбяков, предназначенных для обработки прямозубых цилиндрических зубчатых колес. Цилиндрическая поверхность наряду с плоской используется в качестве перетачиваемой передней поверхности у метчиков. Плоская форма передней поверхности более распространена, так как упрощает заточку. Цилиндрическая же передняя поверхность метчика способствует лучшему образованию и отводу стружки, в особенности при обработке вязких материалов. Перетачиваемая передняя поверхность круглых плашек зачастую является круглой цилиндрической поверхностью, образующейся при сверлении стружечных отверстий.

Перетачиваемой поверхностью режущей части инструмента может, быть также винтовая поверхность постоянного шага. Она используется для оформления перетачиваемой поверхности режущей части инструментов, имеющих режущие кромки в форме винтовых линий постоянного шага. К таким инструментам относятся цилиндрические фрезы с винтовыми канавками, развертки c винтовыми зубьями и им подобные инструменты. Винтовая перетачиваемая передняя поверхность часто используется при конструировании инструментов, у которых исходная инструментальная поверхность является винтовой. Примером таких инструментов могут служить червячные фрезы, предназначенные для обработки зубчатых колес, шлицевых валов и других подобных деталей. Технологически переднюю поверхность червячной фрезы наиболее просто получить в форме плоскости. При малом угле подъема резьбы исходного червяка такая передняя поверхность является предпочтительной по сравнению с винтовой передней поверхностью, так как обеспечивает получение более точного инструмента. Однако если при сравнительно больших углах подъема резьбы исходного червяка принять плоскую переднюю поверхность, параллельную оси фрезы, то передний угол на одной из боковых сторон будет положительный и соизмеримый по величине с углом подъема резьбы исходного червяка, а на другой ‑ отрицательный. Чтобы получить на обеих сторонах зубьев одинаковые передние углы, червячные фрезы выполняются с винтовой передней поверхностью, по которой они перетачиваются в процессе эксплуатации. При относительно малых углах (3...5) подъема резьбы исходного червяка червячные фрезы проектируются с плоской передней поверхностью, так как в этом случае геометрия на боковых кромках мало отличается друг от друга. Таким образом, при проектировании режущего инструмента необходимо, прежде всего, проанализировать возможности плоской формы перетачиваемой поверхности режущей части. Переход от плоской формы к круглой конической или цилиндрической поверхности, а также к винтовой поверхности, принимаемых в качестве перетачиваемых в процессе эксплуатации поверхностей, вызывается стремлением обеспечить более целесообразные величины геометрических параметров в различных точках режущих кромок, лучшие условия стружкообразования и ее отвода, т. е. создать более технологичную конструкцию инструмента.

У одного и того же инструмента могут выбираться разнообразные по форме перетачиваемые поверхности, включающие его режущую кромку и обеспечивающие создание на режущей части рациональных геометрических параметров. Так, спиральные сверла перетачиваются по задней поверхности, которая может быть плоской, круглой конической и цилиндрической поверхностями, а также винтовой. Преимуществом плоской формы является универсальность и простота ее изготовления при использовании простого оборудования. Заточка же сверл по винтовым поверхностям характеризуется непрерывностью процесса, что позволяет этот способ заточки использовать при проектировании станков, работающих по автоматическому циклу. С точки зрения стойкости сверл все указанные способы почти равноценны, т. к. практически одинаковые геометрические параметры могут воспроизводиться на их режущей части при различных способах заточки. Для улучшения геометрических параметров и условий стружкообразования применяют всевозможные методы подточек перетачиваемой поверхности. Как правило, при всевозможных подточках режущая кромка сохраняется. Так, для создания благоприятной геометрии у резьбовых резцов подтачивается передняя поверхность. Форма фасонного шлифовального круга определяется из условия получения в сечении, перпендикулярном к оси круга, выбранной величины переднего угла и сохранения при подточке неизменной режущей кромки.

5.3. Формы неперетачиваемых поверхностей режущей части инструмента

При известной перетачиваемой поверхности неперетачиваемая поверхность режущей части инструмента, обеспечивающая сохранение формы и размеров режущей кромки при переточках, может быть образована следующим образом.

Заставим перетачиваемую поверхность

с расположенной на ней режущей кромкой совершать определенное движение. Режущая кромка при этом опишет в пространстве некоторую поверхность

которая может быть принята за неперетачиваемую поверхность. В этом случае неперетачиваемая поверхность

представляет собой совокупность режущих кромок. При переточках каждый раз срезается одна из кромок и обнаруживается новая, той же формы и размеров. Меняя, характер движения перетачиваемой поверхности

получим самые разнообразные неперетачиваемые поверхности

Из всего разнообразия поверхностей

за реальную поверхность режущей части инструмента примем только ту, которую легко можно изготовить и которая обеспечит целесообразные величины геометрических параметров на режущей части.

С точки зрения простоты изготовления поверхности

целесообразно сообщать перетачиваемой поверхности

сравнительно простые движения: прямолинейно-поступательное, вращательное, совокупность вращательного и прямолинейно-поступательного. В соответствии с принятым движением поверхности

на которой расположена режущая кромка, формы неперетачиваемых поверхностей могут быть различными.

В результате прямолинейно-поступательного движения режущая кромка описывает цилиндрическую фасонную поверхность, за направляющую которой принимаем режущую кромку, а образующие идут параллельно скорости рассматриваемого движения. Примером инструментов с неперетачиваемой цилиндрической задней поверхностью служат тангенциальные фасонные резцы, зуборезные гребенки, призматические фасонные радиальные резцы. У этих инструментов передняя поверхность, по которой они перетачиваются в процессе эксплуатации, является плоскостью. У фасонных призматических радиальных резцов в передней плоскости располагается режущая кромка

Неперетачиваемая задняя поверхность

призматического резца создается в результате прямолинейно-поступательного движения режущей кромки

вместе с передней плоскостью

Скорость

этого движения обычно располагается в сечении, перпендикулярном к оси детали. Если направление этой скорости выбирать как изображено на рис. (а), то в результате этого движения создается поверхность

и

что неприемлемо. Если направление скорости

принять в соответствии с рис. (б), то задние углы будут отрицательными, что также неприемлемо. Только в случае выбора направления указанной скорости в соответствии с рис. (в) будет создана задняя поверхность, обеспечивающая получение на режущей части инструмента положительных величин задних углов. Такое направление скорости

является приемлемым. В этом случае задняя поверхность будет фасонной цилиндрической поверхностью, образующие которой идут параллельно скорости

а направляющей служит режущая кромка

Однако при обработке торцевых плоскостей на участке режущей кромки

рис. (г), задние углы при такой конструкции инструмента равны 0. На этом участке торцевая плоскость детали совпадает с задней плоской поверхностью. В этой зоне при резании возникает большое трение, что неблагоприятно отражается на работе резца. Чтобы исключить это неблагоприятное явление, при обработке подобных деталей применяют фасонные призматические резцы с наклонным расположением базы крепления ‑ рис. (д). Определим, какие величины задних углов

при их измерении в нормальном к режущей кромке сечении создаются у таких резцов с наклонным расположением базы крепления. Считаем, что рассматриваемые резцы имеют передний угол

и их передняя плоскость проходит через ось детали. Создавая заднюю поверхность, заставим режущую кромку двигаться прямолинейно-поступательно со скоростью

Расположим эту скорость в плоскости

составляющей угол

с плоскостью, перпендикулярной к оси детали.

В проекции на плоскость V, параллельной плоскости S, изобразим вектор скорости и, выбрав его направление таким образом, чтобы получить требуемую величину заднего угла

который считаем известным. Движение со скоростью

разложим на два движения:

Скорость

направим перпендикулярно к плоскости

Она касается поверхности резания при точении рассматриваемым резцом. По линии пересечения плоскостей

направим скорость

которая проецируется в истинную величину на плоскости проекций

Поскольку скорость

касается задней поверхности, то угол между этим вектором и вектором

по определению будет задним углом

измеренным в плоскости

Движение со скоростью

разложим на два движения:

Скорость

направим по режущей кромке. В результате этого движения прямолинейная режущая кромка будет скользить сама по себе. Поэтому это движение не будет влиять на форму образующейся задней поверхности и его можно не учитывать, анализируя ее форму. Тогда скорость исследуемой точки

режущей кромки

Дата добавления: 2014-01-06