CC BY
9
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 209
1976
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФИКСИРОВАННОЙ ЗОНЫ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ
Г. Л. КУФАРЕВ, В. И. ЛИВШИЦ
^Представлена объединенным научным семинаром кафедр станков и резания металлов
и технологии машиностроения)
В практике исследований процесса резания металлов известен ряд способов получения фиксированной зоны стружкообразования, которые можно разделить^ на две группы по различию в воздействии на опорный элемент конструкции резцедержателя:
а) отвод опорного* элемента;
б) разрушение опорного элемента.
В качестве примера способа группы «а» можно привести способ, изложенный Т. Н. Лоладзе [1], и заключающийся в том, что прекращение процесса резания при точении производится под воздействием силы разжатия пружины, а также силы резания, вызывающей поворот специального устройства, несущего резец (люльки), вокруг горизонтальной оси вниз.
Во время процесса резания этому повороту препятствует фиксатор, введенный в специальное отверстие в люльке. Для того, чтобы привести в действие пружину, фиксатор ударом молотка выводится из отверстия в люльке.
Практика применения устройств, основанных на этом способе, показала, что такие устройства фактически непригодны для эксплуатации ввиду очень быстрого смятия края фиксатора. Помимо этого, рассматриваемый способ получения фиксированно^ зоны стружкообразования обладает в своем принципе целым рядом недостатков:
1) Недостаточно быстрое прекращение процесса резания.
2) Невозможность регулирования скорости внешнего воздействия, прекращающего процесс резания, в зависимости от скорости резания.
3) Не обеспечивается немедленное рассоединение зоны стружкообразования и режущего инструмента после прекращения процесса, что вызывает дополнительные деформации зоны и искажает картину процесса.
4) Трудно обеспечить сохранность.полученной зоны стружкообразования, то есть избежать повреждения ее за счет вращения заготовки, ударов стружки о суппорт или инструмент.
5) Трудно получить фиксированную зону стружкообразования в заданном месте заготовки.
6) При несвободном резании для получения результата исследователю приходится выполнять три следующих вплотную друг за другом действия управления: нанести удар для прерывания процесса; остановить продольное перемещение суппорта и отвести назад поперечную
каретку. При скорости резания свыше 80 м/мин выполнить в одиночку эти действия, не повредив при этом фиксированную зону стружкообра-зования, невозможно.
7) Вследствие специфических особенностей рассматриваемого способа, устройства для его осуществления являются недостаточно жесткими, что не позволяет использовать их при исследовании процесса резания труднообрабатываемых материалов, а при экспериментах на сравнительно легко обрабатываемых материалах область их применения ограничивается сечениями^ среза не более 1,5 мм2.
В качестве примера способа группы «б» можно привести способ, изложенный Е. Д. Саломоновичем [2]. Здесь опорным элементом конструкции резцедержателя, разрушающимся в момент прекращения процесса резания, является чугунная шпонка, а источником энергии для ее разрушения является взрыв порохового заряда. Время, в течение которого нарушается нормально протекающий процесс резания перед его прекращением, определяется временем разрушения шпонки. Этот способ обладает более высоким быстродействием, чем описанный выше, однако и ему свойственны недостатки, перечисленные ранее. В частности, остается необходимость в быстром ручном управлении суппортом; получение фиксированной зоны в любом месте заготовки возможно лишь при дополнительном усложнении способа; устройства для осуществления этого способа сложны в изготовлении и эксплуатации. Слёдует отметить, что максимально допустимая по соображениям безопасности величина заряда ограничивает наибольшую скорость резания, при которой могут быть применены способы с использованием взрыва.
Стремление избавиться от недостатков привело к созданию способа фиксации зоны струж-кообразования, обеспечивающего получение и сохранение неискаженной зоны стружкооб-разования на любых, в том числе и на труднообрабатываемых, материалах при любых скоростях, резания и любых сечениях среза.
Сущность способа заключается в^ том, что прекращение процесса резания производится соударением неподвижного упора (рис. 1) и движущегося со скоростью резания органа станка а, несущего корпус резцедержателя 1; опережающее рассоединение поверхности резца и стружки обеспечивается траекторией движения резца, складывающейся в результате продолжения движения органа станка и поворота люльки 2, а сохранение зоны стружкообразования от повреждения движущимся органом станка обеспечивается стопорением люльки после соударения в горизонтальном положении.
В предлагаемом способе Нарушения нормального протекания процесса резания перед его прекращением сведены к минимальной велиг чине, поскольку они определяются лишь упругой деформацией неподвижного упора весьма жесткой конструкции.
Движущийся орган станка при встрече с неподвижным упором не останавливается, а, передав на опорный элемент люльки 5 (шпонку) воздействие, устраняющее препятствие для движения, продолжает
Рис. I.
движение в том же направлении. Благодаря этому движению обеспечивается рассоединение поверхностей резца и стружки, исключающее дополнительное деформирование зоны резания и искажение картины процесса.
Неподвижный упор как бы защищает фиксированную зону резания вместе со стружкой от дополнительного воздействия и от повреждения движущимся органом станка.
По предлагаемому способу получены фиксированные зоны стружкообразования при резании на строгальном станке весьма труднообрабатываемых высокомарганцевых сталей твердосплавной пластинкой марки ВК8. Последовательность действий при этом следующая: на столе станка закрепляется неподвижный упор d и образец исследуемого материала Ь. На откидной доске а суппорта ползуна закрепляется корпус 1, несущий люльку (резцедержатель) 2.
Во взведенное (вертикальное) положение люльку устанавливают с помощью опорного элемента — -шпонки. Затем в резцедержателе закрепляют режущую пластинку. После настройки суппорта на требуемую толщину среза включается рабочий ход ползуна. Это единственное в предлагаемом способе действие управления, которое осуществляется экспериментатором. Все остальные действия совершаются автоматически. При движении ползуна станка вперед боек ударника 6 наталкивается на упор d, в результате чего шпонка срезается, и процесс резания прекращается. Под действием удара, а также продолжающегося движения ползуна и натяжения пружины 4 люлька 2 поворачивается вместе с осью в подшипниках, рассоединяя стружку и инструмент, и фиксируется защелкой 7 так, что проходит над упором, не задевая ни его, ни полученную зону вместе со стружкой. Превращение с оси вращения державки над вершиной резца позволяет осуществить быстрое рассоединение стружки и инструмента и предохранить лезвие от поломки.
Следует отметить, что в предлагаемом способе скорость прерывания процесса резания автоматически изменяется при изменении скорости органа, совершающего главное движение. Предлагаемый способ может быть применен в строгальных и фрезерных устройствах, а также в токарных устройствах при вращающемся на оправке резце и закрепленном в резцедержателе образце.
Опытная проверка предлагаемого способа проведена на образцах из различных труднообрабатываемых материалов. Режущая твердосплавная пластина имела положительный передний угол и фаску на лезвии с заранее измеренными размерами.
Контроль качества результата фиксирования зоны стружкообразования осуществлялся путем сравнения сечений инструмента и полученной зоны перпендикулярно лезвию инструмента. Опытная проверка показала высокое качество результата, то есть полное совпадение сечений инструмента и фиксированной зоны стружкообразования при экспериментах на образцах из различных труднообрабатываемых материалов, в том числе из высокомарганцевой стали Г13Л.
При этом сечение среза достигает 4 мм2. Предлагаемый способ дает возможность получить фиксированную зону стружкообразования на сколь угодно высоких скоростях резания, так как здесь отсутствуют какие бы то ни было ограничения, ведущие к лимитированию верхнего предела скорости резания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Т. Н. Л о л а д з е. Стружкообразование при резании металлов. Машгиз, 1952.
2. Е. Д. С а л о м о н о в и ч. Прибор для мгновенного прекращения процесса резания на больших скоростях. Вестник машиностроения, № 12, 1954.
