CC BY
41
УДК 621.941.025.7
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОРЦЕВЫХ
КАНАВОК
В. А. Гречишников, П.М. Пивкин, В.Б. Романов
Разработана конструкция цельного резца с повышенной прочностью для обработки торцевых канавок. Однозначное определение конструктивных параметров резца производится путем вскрытия функциональных взаимосвязей между геометрическими параметрами канавок и положением инструмента относительно обрабатываемых поверхностей.
Ключевые слова: металлообработка, резец, торцевые канавки.
Основной причиной поломки резцов для обработки торцевых канавок является недостаточная жесткость их конструкции в связи ограниченным пространством торцевой канавки. Жесткость конструкции, прежде всего, обеспечивается формой вспомогательных задних поверхностей резца. Форма вспомогательных задних поверхностей резца определяется исходя из расположения профилирующих участков в системах координат инструмента и детали.
Вспомогательные задние поверхности расположены внутри исходной инструментальной поверхности детали, форма которой определяется профилирующими участками режущей кромки. Создать работоспособную конструкцию инструмента возможно путем нахождения профилирующих участков режущей кромки на исходной инструментальной поверхности торцевой канавки и определения допустимого положения вспомогательных задних поверхностей инструмента [1-4].
Первым этапом разработки математической модели, лежащей в основе системы автоматизированного проектирования конструкции резца для торцевых выточек, является построение аналитических уравнений совокупности исходных инструментальных поверхностей обрабатываемых изделий. Определение формы вспомогательных задних поверхностей резца производится исходя из геометрических характеристик торцевой выточки, ограничивающей пространство для расположения резца. Исходную инструментальную поверхность такой выточки в дальнейшем будем называть критической поверхностью, а сечение данной поверхности - критическим.
Критической поверхностью обрабатываемых торцевых выточек будет поверхность с минимальным диаметром для наружной части резца и с максимальным диаметром для внутренней части резца. Если техническое назначение резца заключается в обработке одного конструктивного исполнения детали, тогда задача сводится к получению уравнения исходной инструментальной поверхности торцевой канавки с определенными геометрическими параметрами [5-12].
Геометрические параметры исходной инструментальной поверхности задаются чертежами изделий [13-15]. Определение исходной инструментальной поверхности производится с учетом следующих конструктивных параметров торцевых выточек: наибольший диаметр глубина L, ширина W и угол наклона выточки % (рис. 1).
а) б)
в) г)
Рис. 1. Деталь с торцевой выточкой, лежащей в диапазоне диаметров: а - от 5 до 20 мм; б - от 20 до 40 мм; в - в от 40 до 90 мм;
г - свыше 90 мм
Исходная инструментальная поверхность (ИИП) для резца, работающего в ограниченном пространстве конических или цилиндрических торцевых выточек, образуется в результате комбинации всех обрабатываемых поверхностей торцевых выточек на группе изделий в одну ограничивающую пространство исходную инструментальную поверхность [16-23].
Профиль вспомогательных поверхностей резца можно представить как линию 7р пересечения критической исходной инструментальной поверхности и формообразующим сечением 8 (рис. 2).
Вспомогательные задние поверхности резца с разных сторон определяются различными нормальными секущими плоскостями. Нормальная секущая плоскость 8 задается положением точки её пересечения с торцом детали, лежащей на расстоянии У1 от оси детали.
Уя
Рис. 2. Геометрические параметры торцевой выточки при определении формы вспомогательной задней поверхности резца
с его внутренней стороны
Расстояние У1 для каждой из вспомогательных задних поверхностей выбирается таким образом, чтобы при пересечении нормальной секущей плоскости и ИИП образовывались критические профили (рис. 3).
Рис. 3. Геометрические параметры торцевой выточки при определении формы вспомогательной задней поверхности резца
с его внутренней стороны
77
Уравнение пространственной кривой в системе координат детали, формирующее профиль вспомогательной задней поверхности резца, имеет вид
Zp( X) =
Yp
tgc- Y 1tgc
где
Yp = - Y ltgc2 +DZtgc-k4T\ k 2 -tgc '
sm2c cos c2
Tl = (x2 + Y l2 )gc2 + AZ2 - X2k2 + Y1AZ
Конструкции резца с постоянным профилем вспомогательных задних поверхностей вдоль рабочей части имеют повышенный ресурс работы за счет их выгодного расположения относительно обрабатываемых поверхностей канавок. Резцы с формой вспомогательных задних поверхностей, удовлетворяющие рекомендациям, представленным в данной статье, выполняют свое функциональное назначение с повышенными показателями прочности и жесткости.
Список литературы
1. Гречишников В.А., Исаев А.В., Романов. В.Б. Метод формирования профиля образующей исходной инструментальной поверхности сборных фасонных фрез с режущими пластинами, расположенными вдоль винтовой линии // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2015. №1(32). С. 8 - 12.
2. Гречишников В.А., Пивкин П.М. Резцовая головка для отрезки, обработки канавок с конической образующей и торцевых канавок на деталях различной конфигурации // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 2 (29). С. 50 - 56.
3. Гречишников В.А. Концепция построения робототехнических комплексов для металлообработки и системы их инструментального обеспечения / В.А. Гречишников, А.В. Исаев, Ю.В. Илюхин [и др.] // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2015. № 4 (35). С. 46 - 51.
4. Rotberg J, Ber A and Wertheim R. Chip control in cutoff tools//CIRP. 1991. Vol. 1(40). Р. 73 - 77.
5. Григорьев С.Н., Кутин А. А., Долгов В.А. Принципы построения цифровых производств в машиностроении//Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 4 (31). С. 10 - 15.
6. Гречишников В.А., Маслов А.Р., Пивкин П.М. Система токарных резцов для обработки торцовых канавок на станках с ЧПУ // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2015. № 2. С. 23 - 29.
7. Гречишников В.А., Маслов А.Р., Пивкин П.М. Инструментальная система для обработки торцевых канавок на станках с ЧПУ // Вестник машиностроения. 2015. № 8. С. 16 - 19.
8. Григорьев С.Н.,Мяченков В.И.,Кузин В.В. Автоматизированная система термопрочностных расчетов керамических режущих пластин // Вестник машиностроения. 2011. № 11. С. 26 - 31.
9. Maslov A. R. Measurement of the Roughness Parameters of a Treated Surface in Turning Parts Fabricated from Heat-Resistant Alloys//Measurement Techniques. 2012. Vol. 55. №. 6. Р. 648 - 653.
10. Лазарева М.Н., Сотова Е.С., Верещака А.С. Режущие свойства инструмента, оснащенного пластинами из смешанной керамики с многофункциональным покрытием // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2012. № 3. С. 50 - 54.
11. Волосова М.А. Исследование влияния комбинированной поверхностной обработки на физико-механические характеристики оксидной и нитридной режущей керамики // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2013. № 2 (25). С. 39 - 43.
12. Пивкин П.М. Технология изготовления цельной конструкции резца для обработки торцевых канавок сложной формы // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2016. № 4 (39). С. 40 - 46.
13. Повышение работоспособности лезвийных инструментов за счет направленной модификации свойств их рабочих поверхностей при нанесении наноструктурированных многослойно-композиционных покрытий / А.С. Верещака, С.Н. Григорьев, А.А. Верещака [и др.] // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 4 (31). С. 45 - 51.
14. Боровский Г.В., Григорьев С.Н., Маслов А.Р. Справочник инструментальщика. М.: Машиностроение, 2005. 464 с.
15. Grigoriev S.N., Metel A.S., Fedorov S.V. Modification of the structure and properties of high-speed steel by combined vacuum-plasma treatment // Metal Science and Heat Treatment. 2012. vol. 54. № 1-2. P. 8 - 12.
16. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 2 (29). С. 27 - 33.
17. Григорьев С.Н. Развитие отечественного станкостроения - фундамент модернизации машиностроительного производства // Автоматизация в промышленности. 2012. № 5. С. 04 - 07.
18. Гречишников В.А., Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. Математическое моделирование в инструментальном производстве. М.: «МГТУ «СТАНКИН», 2003. 113 с.
19. Синопальников В. А., Григорьев С.Н. Надежность и диагностика технологических систем: учебник. М.: ИЦ «МГТУ «СТАНКИН»; Янус-К. 2003. 331 с.
20. Петухов Ю.Е., Водовозов А. А. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл c криволинейными режущими кромка-ми//Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 1 (28). С. 39 - 43.
21. Гречишников В.А., Исаев А.В. Определение положения режущих пластин, расположенных вдоль винтовой стружечной канавки, в корпусе сборной фасонной фрезы // Вестник «МГТУ «СТАНКИН». 2014. № 2 (29). С. 34 - 39.
22. Rediction and measurement of the parameters of the microtopogra-phy of a surface when turning intricately shaped parts / Grechishnikov V.A., Pe-tukhov Y.E., Pivkin P.M., Isaev A.V., Bushuev S.V., Romanov V.B. // Measurement Techniques. 2015. Т. 58. № 8. С. 848 - 85.
23. Grechishnikov V.A., Pivkin P.M., Isaev A.V. Improving the precision of complex parts in external turning//Russian Engineering Research. 2015. Т. 35. № 12. С. 892 - 895.
Гречишников Владимир Андреевич, д-р. техн. наук, проф., зав. кафедрой, ittf.stankin@,gmail.com, Россия, Москва, ««Московский государственный технологический университет ««СТАНКИН»
Пивкин Петр Михайлович, преподаватель, pmpivkin@,gmail. com, Россия, Москва, ««Московский государственный технологический университет ««СТАНКИН»
Романов Виталий Борисович, канд. техн. наук, доц., ittf.stankin@,gmail.com, Россия, Москва, « Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
CUTTING SOLUTION FOR FACE GROOVING V.A. Grechishnikov, P.M. Pivkin, V.B. Romanov
Design of a solid cutter with increased strength for face grooving. Definition of the design parameters of the tool is made by opening functional increases between the geometric parameters of the grooves and the start point of cutter in machining relative to the surfaces face groove.
Key words: metalworking, cutter, face grooves.
Grechishnikov Vladimir Andreevich, doctor of technical sciences, professor, manager of kathedra, ittf.stankin@,gmail. com, Russia, Moscow, «Moscow State University of Technology ««STANKIN»
Pivkin Petr Mihajlovich, lecturer, pmpivkin@,gmail. com, Russia, Moscow, «Moscow State University of Technology «STANKIN»
Romanov Vitalij Borisovich, candidate of technical sciences, docent, ittf.stankin@,gmail. com, Russia, Moscow, «Moscow State University of Technology «STANKIN»
