Исследование силы резания по выходным параметрам процесса ротационного точения принудительно вращаемым многолезвийным инструментом

Майорова А.В.; Малько Л.С.; Трифанов И.В.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

В данной системе координат в компактной форме описываются все свойства эвольвенты, однако, она не является удобной для построения эвольвенты, а так же в ней трудно описать нерабочую переходную часть профиля зуба. Переходная часть описывается участком 1-11, а эвольвентная часть участком П-1У. В данном случае наиболее приемлемым вариантом является использование прямоугольной системы координат с осью, у проходящей через ось симметрии зуба и с началом координат на окружности впадин 1ё1 .

При этом в качестве текущего параметра выбирается угол обкатки инструмента в процессе нарезания зуба.

Координаты эвольвентной части профиля зуба рассчитываются по формулам вида (2)

Х- = - фаУ -р« саке 1 - ^ + 2)1

И

Г, =г - -н * саясс * íéte^ - + я)]

Я ]

(2)

где Ф - текущий параметр, соответствующий углу обкатки при нарезании зубьев червячной фрезой. Значение

текущего параметра Ф для фиксированных точек II, III, IV эвольвентной части профиля определяется из выражений вида

В"

Г СОРЯ

re stiacasa; Vrn — О ; .

Уравнение переходной части профиля зуба зубчатого колеса в прямоугольной системе координат имеет вид Л п = - (й ■■ tQCt + CTpCOín1 - сг+ Cttsiíp- — +■ п - сг^sixt^i + г ) * stnfsp — ]

Vn = [m + -Jaz:-. - -7й+ :'* - ) + - + ■ j * z(_"■ - s?)- ¡=?: j ^

Значение текущего параметра Ф для фиксированной точки I переходной части профиля зуба в принятой системе координат имеет вид

^ _ -В * tQ№ 4- СГц| * сок

Таким образом, в выбранной системе координат простейшим образом описывается переходная часть профиля зуба колеса, нарезаемого червячной фрезой.

Вывод уравнений (2) и (3) основан на методе преобразования координат, отражающий в себе кинематику образования профиля зуба при помощи инструмента работающего по методу обкатки.

Кроме того, указанный способ построения профиля зуба может быть использован в алгоритме проведения численного эксперимента при исследовании процесса ротационного точения винтовой поверхности глобоидно-го червяка.

Библиографические ссылки

1. Марков А. Л. Измерение зубчатых колес. М. : Машиностроение, 1968. 308 с.

2. Колчин Н. И. Механика машин. Л. : Машиностроение, 1971. 560 с.

3. Справочник машиностроителя : в 6 т. Т. 1 / под ред. Н. С. Очеркана. М. : Машгиз, 1963.

УДК 621.81.004

А. В. Майорова, Л. С. Малько Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПО ВЫХОДНЫМ ПАРАМЕТРАМ ПРОЦЕССА РОТАЦИОННОГО ТОЧЕНИЯ ПРИНУДИТЕЛЬНО ВРАЩАЕМЫМ МНОГОЛЕЗВИЙНЫМ

ИНСТРУМЕНТОМ

Рассматривается вопрос возможности определения технологической составляющей силы резания по таким параметрам процесса резания, как скорость и теплота, при ротационном точении.

Один из главнейших факторов, определяющих процесс резания, является теплота, образующаяся в результате работы резания.

Для успешного воздействия на процесс резания важно знать не только количество теплоты, но и рас-

пределение ее, т. е. степень концентрации теплоты в различных участках изделия, стружки и резца. Если бы вся образующаяся теплота быстро и равномерно распределялась по всему объему изделия и инструмента, она быстро отводилась бы в пространство, не

Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»

причиняя им вреда. В действительности процесс протекает иначе: большое количество теплоты концентрируется в определенных зонах, сильно повышая их температуру. Здесь неизбежны потеря резцом твердости и затупление его и даже возможно изменение структуры тончайшего слоя обработанной поверхности, если не будут приняты соответствующие меры.

Теплота д в процессе резания образуется в результате:

д = д

инструмента

+ Рс

+ Рд

+ д

окр.среда ■

(1)

Наибольшее количество теплоты, образующейся вследствие деформации, остается в стружке и частично поглощается обрабатываемой деталью. Теплота трения стружки остается в основном в стружке и частично (3-5 %) направляется в инструмент. Теплота трения по задним граням инструмента направляется в деталь и резец. При обработке металлов в резец отводится до 20-40 % всей теплоты. Пренебрегая работой трения по задним граням инструмента (которая мала при достаточно острой режущей кромке и большом заднем угле), можно полагать, что подавляющее количество теплоты должно сосредоточиваться в стружке. Опыты Н. Н. Савина, Я. Г. Усачева, С. С. Можаева и др., определявших количество теплоты в стружке калориметрическим методом, показали, что |в зависимости от скорости резания, глубины резания и подачи при обработке конструкционной стали в стружке содержалось 60-80 % всей теплоты резания, а при скоростных режимах резания свыше 90 %.

Таким образом, проведя замеры температуры нагревания металла в стружке и определив вес стружки, появляется возможность определить количество теплоты, приходящееся на стружку:

Qстр = (в наг всред)' С300' б

(2)

Я Ру Ру в = — = — = — ккал/мин, ЕЕ 427

где в - количество теплоты в ккал/мин; Я - работа резания в кгс м/мин (Я = Ру).

Многочисленные исследования зависимости температуры от различных факторов показывают, что температура в зоне резания зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режима резания, геометрии режущего инструмента и многих других условий. Наибольшее влияние на температуру в зоне резания оказывает скорость резания, в меньшей степени влияет подача, а влияние глубины резания почти не обнаруживается.

Система сил, действующих при обработке металлов резанием, может быть приведена к единой равнодействующей силе. Однако для решения практических задач не обязательно знать величину этой силы, важное значение имеют её составляющие: Р2 - сила резания, действующая в плоскости резания в направлении главного движения; Ру= - радиальная составляющая, действующая перпендикулярно к оси заготовки (при точении) или оси инструмента (при сверлении и фрезеровании); Рх= - сила подачи, действующая в направлении подачи. Силы Рг, Рх, Ру влияют на условия работы станка, инструмента и приспособления, точность обработки, шероховатость обработанной поверхности детали и т. д. На величину этих сил влияют свойства и структура обрабатываемого материала, режим резания, геометрия и материал режущей части инструмента, метод охлаждения и др. Сила Р2 обычно является наибольшей - на её преодоление расходуется наибольшая мощность.

Из выражения (4) выводим следующую формулу силы резания:

Р = V * 0 ЕМВШ) ЕциаНаи. 3 Ш\

(5)

где внаг - температура нагревания металла; всред -температура среды; С - теплоемкость металла стружки; б - вес стружки.

Использую литературные источники необходимо задать процентное соотношение распределения теплоты в системе. Определим общее количество теплоты - в:

в = 20 % + 75 % + 4 % + 1 %, Дж. (3)

Предполагая, что механическая работа резания полностью переходит в теплоту, получим

где а0 - коэффициент, учитывающий указанные потери, равный 0,6-0,8; Е - механический эквивалент теплоты (Е = 427 кгс м/ккал).

Соотношение составляющих сил в нормальных условиях обычно принимают:

Ру = (0,3 - 0,4) ■ Р7, Рх = (0,2 - 0,3) ■ Р7.

(6) (7)

(4)

Регулированием потока теплоты можно воздействовать на процесс резания в благоприятную сторону и тем облегчить работу инструмента и повысить качество обработанной поверхности.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Майорова А.В., Малько Л.С., Трифанов И.В.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Майорова А.В., Малько Л.С., Трифанов И.В.