Дискретное представление профиля режущей кромки многоступенчатой режущей пластины Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.96

ДИСКРЕТНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ РЕЖУЩЕЙ ПЛАСТИНЫ

С.Я. Хлудов, М.О. Борискина, А.С. Хлудов

Рассмотрены особенности проектирования многоступенчатой режущей пластины с дискретным исполнением режущей кромки для оснащения токарных резцов с механическим креплением СМП для черновой обработки. В качестве варианта исполнения рассматривается режущая пластина с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой «дуга - прямая - дуга», а все ступени срезают одинаковые по глубине припуски.

Ключевые слова: схема срезания припуска; режущая кромка, режущая пластина, лекальная кривая.

Анализ конструкций современных режущих пластин показал, что в условиях чистовой и получистовой обработке дискретное исполнение режущей кромки позволяет обеспечить варьирование формой поперечного сечения срезаемого слоя путем изменения формы режущей кромки на ступенях, что оказывает влияние на соотношение радиальной и осевой составляющих силы резания и, соответственно, изменяет виброустойчивость процесса точения [1-4]. В результате исследования установлено, что в процессе чистового точения за счет уменьшения глубины резания и разделения тепловых потоков режущие пластины с дискретной режущей кромкой имеют в 2,5 раза большую стойкость в сравнении с режущими пластинами стандартного исполнения.

Сделанные выводы по условиям эксплуатации режущих пластин с дискретным исполнение режущей кромки априорно доказывают возможность дискретного исполнения режущей кромки и для режущих пластин, используемых в условиях чернового точения. Режущие пластины с дискретным исполнением режущей кромки для оснащения токарных резцов для чернового точения получили название «многоступенчатые режущие пластины».

Проектирование формы режущей кромки многоступенчатой режущей пластины осуществляется при ее дискретном представлении. Прямолинейные участки режущей кромки задаются координатами двух точек, а участки, выполненные по дуге окружности, координатами не менее трех точек, включая и координаты точки центра окружности, на которой располагается дуга.

Начало системы координат, относительно которой рассчитываются координаты точек дискретного представления режущей кромки, связано с центром окружности отверстия режущей пластины стандартного исполнения. В качестве стандартных пластин могут быть использованы СМП

БЫМС, имеющую форму квадрата с углом при вершине |3 = 90°, или СМП ТЫМХ и WNMG, имеющих форму треугольника с углами при вершине, соответственно, |3 = 60° и (3 = 80° (рис. 1).

При проектировании режущей кромки многоступенчатой пластины при выполнении условия, когда все ступени срезают одинаковые по глубине припуски, в качестве исходных параметров приняты следующие: Ь - длина режущей кромки СМП стандартного исполнения; Р - угол при вершине СМП стандартного исполнения; ф - главный угол в плане при использовании СМП стандартного исполнения;

ф1(1) - вспомогательный угол в плане на ьтой ступени

- глубина резания на ьтой ступени; Я; - радиус при вершине ьтой ступени.

а бе

Рис. 1. Вариант исполнения вершины на режущих пластина стандартного исполнения: а - СМП с /3=90°;

б - СМП ТММХс р=60°; е- СМП \VNMG с /3=80°

При выполнении условия, когда все ступени срезают одинаковые по глубине припуски, форма режущей кромки на ступенях режущей пластины формируется по двум вариантам. В первом случае криволинейный участок активной части режущей кромки на ступенях выполняется по дуге окружностей с равными радиусами Я;. Во втором случае значения радиусов при вершинах ступеней выбираются не равными друг другу.

При дискретном представлении режущей кромки на ступенях по первому варианту расчет координат точек, которыми задается режущая кромка, осуществляется в следующем порядке.

Режущая кромка первой ступени, наиболее удаленной от точки О центра окружности отверстия стандартной пластины, состоит из прямолинейных и криволинейных участков (рис. 2).

Координаты точки О1 определяются по следующим зависимостям:

*01 = 0; (1) У01 = Ьсоб^---^, (2)

где угол ^рассчитывается по формуле:

34

Рис. 2. Дискретное представление режущей кромки многоступенчатой СМП

Точка А1 - наиболее удаленная точка режущей кромки первой ступени от начала координат. Она расположена на дуге окружности с радиусом . Координаты точки А1 рассчитываются из выражений:

^41 — Хои (4)

35

Xai — Yol + Ri- (5)

Точка С принадлежит дуге окружности радиусом Ri и располагается на прямолинейном участке режущей кромки режущей пластины стандартного исполнения, в габаритах которой проектируется режущая пластина с многоступенчатым исполнением. Ее координаты определяются по зависимостям:

= ~Risin <р; (6) Yci = Yo i + fli cos <p . (7)

При использовании многоступенчатой режущей пластины для оснащения как правого, так и левого токарных резцов, первая ступень имеет симметричную форму, а точка C'i располагается симметрично относительно точки Сь В этом случае ее координаты будут

X'ci = Ri sin <р ; (8)

Y'ci = Yoi + Ri cos <p . (9)

Точка Ei является точкой сопряжения дуги окружности радиусом R1 и прямолинейного участка EF активной части режущей кромки первой ступени. Координаты точки рассчитываются по формулам:

= Xoi~Rl (10)

Yei = Y01 . (11)

Точка F\ является точкой сопряжения прямолинейного участка активной части режущей кромки и дуги u FiGi радиусом rni, а ее координаты определяются по зависимостям:

— ; (12) УР1 = УА1-*1, (13)

где ti - глубина резания при работе первой ступени.

Точка Gi режущей кромки является точкой сопряжения дуги UG1E2 и дуги uGiFi окружности радиусом гпь Значение радиуса rni определяется из расчетной схемы по следующей формуле (рис. 3):

= [~ Xo1 ~ Ya1 +tl C0S(Pl(2)) + (^01-^1 - -Ум +

+t± + R2 + R2 cos <Pi(2)) tan <Pi(2) tan (°'57Г 2^1(2)) , (14) где значения координат Xoi и Yai определяются по зависимостям (1) и (4), а значение фцг) вспомогательного угла в плане на второй ступени задается.

Координаты точки Orni центра окружности радиусом rni рассчитываются по формулам:

^rnl — Xoi~Rl ~ гпй (15)

^rnl — Yoi + Ri~ t± ■ (16)

Координаты точки Gi определяются по следующим зависимостям: = X01-R1 -Пи(1 + sin (Pi(2)) ; (17)

YGi = Yrnl - rnl cos <p1(2) . (18)

Рис. 3. Схема для расчета значения радиуса г„1 дуги иС]¥\

Если форма второй и последующих ступеней повторяет форму первой ступени от точки А1 до точки С|, координаты точек дискретного представления режущих кромок ступеней следующих за первой ступенью определяются с учетом того, что координата одноименной точки рассчитывается по следующим условиям;

^точкам = ^точка1 — N СОБ ; (19)

^точкам — ^точка 1 — ? (20)

где N - номер ступени многоступенчатой режущей пластины.

Если форма ступеней, последующих за первой ступенью, не повторяет форму первой, расчет координат точек режущей кромки продолжается в следующем порядке.

Дуга иРЙ выполняет функцию соединения режущей кромки первой ступени с режущей кромкой второй ступени, является их переходной частью. Криволинейная часть режущей кромки второй ступени сопрягается с переходной часть в точке С|. Криволинейная часть режущей кромки второй ступени задается точками С|, А2, С2 и Е2, которые принадлежат дуге иС|Е2 окружности радиусом Яг с центром в точке О2.

Координаты точек А2, О2, С2 и Е2 рассчитывается по формулам: для точки А2

1ап <р

Уа2 = У,п ~ Ч ; (22)

(21)

ДЛЯ ТОЧКИ О2

%02 — %А2 (23)

^02 = УА1 (24)

ДЛЯ ТОЧКИ С2

tan <р

УС2 = У01 + R1-t1- R2( 1 - cosф) ; (26)

Xc2=hj^-Xo1-R2sm(p; (25)

ДЛЯ ТОЧКИ Е2

Xe2 = C-^-X01-R2-, (27)

Уе2 - ^02 • (28)

Координаты точки F2 сопряжения прямолинейного участка активной части режущей кромки второй ступени и дуги u F2G2 радиусом гП2, выполняющей функцию соединения с режущей кромкой третьей ступени, рассчитываются из выражений:

XF2 = C-^-X01-R2-, (29)

Yf2 = ~ t, " t2 (30)

Расчет координат точек дискретного представления режущей кромки следующей ступени осуществляется по зависимостям (14) по (30).

Список литературы

1. Васин С.А. Проектирование сменных многогранных пластин. Методологические принципы. [Текст] / С.А. Васин, С.Я. Хлудов // М.: Машиностроение, 2006. 352 с.

2. Хлудов С.Я. Особенности проектирования многовершинной режущей пластины / A.C. Хлудов, М.О. Борискина, С.Я. Хлудов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2017. Вып. 8. Ч. 2. С. 44-49.

3.Хлудов A.C. Прогрессивные конструкции СМП / A.C. Хлудов, М.О. Борискина // VI молодежная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации»; сборник докладов под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Ядыкина Е.А.: в 2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 4.1. С. 28-29.

4. Хлудов B.C. Прогрессивные конструкции сменных многогранных пластин для чистового точения пластичных материалов [Текст]: автореферат дис. Тула, 2009. 22 с.

Хлудов Сергей Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, polyteh2010(а),mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Борискина Маргарита Олеговна, аспирант, polyteh2 010(a),.mail, г и, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Хлудов Алексей Сергеевич, аспирант, polyteh2010(a),.mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

DISCRETE PRESENTATION OF THE PROFILE OF THE CUTTING EDGE OF THE

MULTISTAGE CUTTING PLATE

S.Y. Khludov, M.O. Boriskina, A.S. Khludov

The Considered particularities of the designing the multistage cutting plate with discrete performance of the cutting edge for equipping turning incisor with mechanical fastening SMP for quick-and-dirty processing. As variant of the performance is considered cutting plate with cutting edge, executed on лекальной crooked "arc - a straight line - an arc", but all step cut alike on depth material.

Key words: scheme of the removing the material; the cutting edge, cutting plate, shaped curve.

Khludov Sergei Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, polyteh2010@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Boriskina Margarita Olegovna, postgraduete, polyteh2010@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Khludov Aleksey Sergeevich, postgraduete, _polyteh2010@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.2.082.18

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ФРИКЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕТЕРОФАЗНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ

А. Д. Бреки, А.Е. Гвоздев, И.В. Минаев, С.Н. Кутепов, А. А. Калинин

В работе представлены результаты исследования процесса фрикционного взаимодействия гетерофазных металлических систем на примере изучения трение верчения шара из стали ШХ15 по плоской поверхности призмы из порошковой стали 10Р6М5-МП. Установлено, что в результате трения верчения по схеме «шар-плоскость», при установившемся режиме изнашивания, момент трения верчения также является установившимся. Показано, что момент трения верчения при изменении радиуса контакта фрикционных поверхностей вследствие износа вначале меняется нелинейно, но с определённого значения радиуса устанавливается. Данные закономерности неразрывно связаны с процессами уменьшения контактного давления и приработки, а также со степенью дисперсности, строением и состоянием структурных и фазовых составляющих.

Ключевые слова: процесс, трение верчения, износ, шар-плоскость, закон трения, сталь ШХ-15, сталь 10Р6М5-МП, металлическая система.

Известно, что соприкосновение прижатых друг к другу реальных тел происходит всегда по некоторой площадке, размеры которой зависят от действующих нагрузок, материалов металлических систем тел

39