CC BY
13
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 621.941.02 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-4-115-120
СМЕННЫЕ МНОГОГРАННЫЕ ПЛАСТИНЫ С РЕЖУЩЕЙ КРОМКОЙ, ВЫПОЛНЕННОЙ ПО ЛЕКАЛЬНОЙ КРИВОЙ
С Я. Хлудов, М.О. Борискина, А.О. Чечуга
Рассмотрены особенности исполнения режущей кромки у вершины сменных многогранных пластин. Описаны два варианта исполнения режущей кромки по лекальной кривой в зависимости от формы режущей пластины. Приведены зависимости для расчета координат точек дискретного представления режущей кромки, выполненной по лекальной кривой.
Ключевые слова: сменная многогранная пластина, режущая кромка, радиус при вершине, лекальная кривая, координаты точек.
При лезвийной обработке материалов групп Р и М на станках с ЧПУ к инструментальному обеспечению предъявляются повышенные требования. В большей степени этим требованиям отвечают инструменты с механическим креплением твердосплавных сменных многогранных пластин (СМП) [1-5]. При токарной обработке используются СМП со стандартным и не стандартным исполнением режущей кромки у вершины. Режущая кромка при стандартном исполнении выполняется по дуге окружности с радиусом R, который выбирается из стандартного ряда: 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,4 мм.
При не стандартном исполнении режущей кромки, она формируется по лекальной кривой, состоящей из нескольких сопряженных между собой дуг окружностей. Такие пластины фирмы-изготовители твердосплавного инструмента выпускают под торговой маркой «Wiper».
При проектировании режущей кромки СМП по лекальной кривой использован прием, основанный на условном разделении ее активной части по функциональному назначению: на режущую и формообразующую. Такой подход позволяет обеспечивать равную высоту hT микронеровностей обработанной поверхности при увеличенной в два раза s подаче или при равной s подаче - в два раза меньшую высоту hT микронеровностей по сравнению с точением СМП стандартного исполнения.
Высота hT теоретических микронеровностей определяется из условия (рис. 1)
hT = fí(l - cos/?), (1)
где
sin ß = —.
r 2R
Радиус Ri дуги окружности на формообразующем участке активной части режущей кромки рассчитывается по зависимости
= Г"-^-П* (2)
2 sin ß SHly
где s - подача при точении СМП стандартного исполнения, а угол |i равен
tan и = —,
/гт
Угол (31 из принимается из условия
/?! = 7Г — 2¡i.
Рис. 1. Расчетные схемы для определения радиуса формообразующего участка режущей кромки СМП, выполненной по лекальной кривой
В зависимости от формы СМП имеют место два варианта исполнения режущей кромки по лекальной кривой. Для СМП в форме ромба лекальная кривая состоит из двух формообразующих и одного переходного участков (рис. 2).
Рис. 2. Дискретное представление режущей кромки, выполненной по лекальной кривой, режущей пластины в форме ромба
Для правого резца формообразующий участок активной части режущей кромки выполнен по иАВ окружности радиусом Ri, а режущий участок сформирован из сопряженных иВС и иСЕ окружностей с радиусами R.2 и R3. Для левого резца формирование микропрофиля обработанной поверхности осуществляется участком, выполненным по дуге и СЕ окружности радиусом R3, а участок режущей кромки, выполненный по дуге иАВ, выполняет функцию срезания припуска. В этом случае при проектировании режущей кромки выполняется условие:
R1=R3> R2, (3)
Расчет координат точек дискретного представления режущей кромки, выполненной по лекальной кривой, осуществляется для системы координат XOiY.
Координаты точки Oi рассчитываются по формулам
Хог = 0; (4)
Y01 = 0.
Координаты точки А, точки сопряжения прямой и иАВ окружности радиусом Ri, определяются по зависимостям
XA = R1smcp1- (5)
Уд = R1 cos сръ 116
где ф1 вычисляется из условия
(р1 = (р-8,
а ф - главный угол в плане; 8 - угол при вершине СМП.
Координаты точки В, точки сопряжения дуг окружности с радиусом Ri и R2, определяем по формулам
XB = -R1sin(p1- (6)
YB = R1 COS (p1.
Координаты точки O2, центра окружности радиусом R2 переходного участка режущей кромки рассчитываются по зависимостям
X02 = (R2-R1)sm(p1- (7)
У02 = (R1 ~ Rl) COS (рг, где R2 - радиус дуги переходного участка режущей кромки назначается из условия
R2 = (8)
L 4
Координаты точки С, точки сопряжения иВС и uCE окружностей с радиусом R2 и R3, определяются из условия
Хс = {R2-R1)s\ncp1-R2cos2(p1\ (9)
Ye = (Ri ~ Я2) cos Vi + R2 sin 2(ръ
а координаты точки Оз, центра окружности радиусом R3 рассчитываются по зависимостям
= (й2 - Ri) sin (Рг + (й3 - Я2) cos 2<pi, (10)
Уоз = (Ri ~ Ri) cos (p1 - (R3 - R2) sin 2(p1. Координаты точки E, точки сопряжения прямой и uCE окружности радиусом R3, определяются по условию
ХЕ = R-¡(cos 2(рг - 1) - R2 cos 2<рг + (й2 - R±) sin (рг\ (11)
Ye = (Й! - й2) cos (px - (й3 - й2) sin 2срг. Координат точки О центра центрального отверстия СМП рассчитываются по формулам
Х0 = й3 (cos 2(p1-l)-R2 cos 2(р1 + (й2 - йх) sin <рг + LpK cos ^ sin
s . s
_ R2 sin cp-L-Rs(cos г^!-!)-^ cos 2<Р! LpK cos-sin-1(5 — COS i-----
(12)
tan 5 tan- '
7.
где Ьрк - длина режущей кромки СМП.
Для СМП в форме квадрата или треугольника лекальная кривая состоит из одного формообразующего и двух переходных участков при условии
R1 > й2 = й3.
Расчет координат точек дискретного представления режущей кромки СМП в форме квадрата или треугольника, выполненной по лекальной кривой, осуществляется для системы координат XOiY (рис. 3).
Рис. 3. Дискретное представление режущей кромки, выполненной по лекальной кривой, режущей пластины в форме квадрата или треугольника
Координаты точки Oi рассчитываются по зависимостям (4), а координаты точки А, точки сопряжения дуг окружностей радиусами Ri и R3 по зависимостям
Ха = s; (13)
Ya=R1 cosp,
где (3 по формуле
Sin/?=i-
Координаты точки В, точки сопряжения дуг окружности с радиусом Ri и R2, устанавливаются из выражений
= (14)
YB = R1 cosp,
Координаты точки О2, центра окружности радиусом R2 переходного участка режущей кромки, рассчитываются по формулам
X02 = {R2-R1) sin/?; (15)
Y02 = {R1-R2)cosf3,
где R2 по зависимости (8).
Координаты точки С, точки сопряжения дуги окружности с радиусом R2 и прямой, определяются по зависимостям
= (Я2 - R1) sinP - r2 sin^;
Yc = (R± - R2) cos р + R2 cos Координаты точки E, точки сопряжения прямой и дуги окружности радиусом R3, устанавливаются из условия
Хе = -Хс; (17)
Ye = Yc,
Координаты точки О центра центрального отверстия СМП для случая, когда пластина имеет форму квадрата рассчитываются из выражений
= 0; ^ (18)
TT-S (R2-Rl) sln P~R2 sin—S Y0 = (fil - R2) COS P + R2 cos —---5-_ г cos -
1 tan- i
7.
Координаты точки О центра центрального отверстия для СМП в форме треугольника С углом при вершине 60° по формулам
Х0 = 0; (19)
Г0 = № - Щ cos/? + fl2 cos^ 4-
7 - 5 п S'
¿ tan- 2 cos-
2 2
Координаты точки О центра центрального отверстия для СМП в форме ломанного треугольника с углом при вершине 80° по формулам
= 0;
V ГП П Л О I D n~S (R2-Rl)sin P-R2 SÍn~~~—
Y0 = (Й1 - R2) eos p + R2 eos —----2- - (20)
, f s . s \ 2 —LpK (eos - + sin - tan s I,
где угол e для СМП в форме ломанного треугольника равен 30°.
Пример расчета координат точек дискретного представления режущей кромки для СМП CNMG 120408, выполненной по лекальной кривой приведен в табл. 1.
Пример расчета координат точек дискретного представления режущей кромки для СМП SNMG 120408, выполненной по лекальной кривой приведен в табл. 2.
Анализ результатов исследования режущих свойств СМП с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой, показал, что изменение формы режущей кромки оказывает существенное влияние на соотношение радиальной и осевой составляющих силы резания. Уменьшение радиальной составляющей силы резания при использова-
нии СМП с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой, по отношению к результатам, полученным при точении СМП стандартного исполнения, составило 10...20%, что позволяет гарантировать повышение как виброустойчивости, так и точности процесса чистового точения.
Таблица 1
Результаты расчета координат точек дискретного представления режущей _кромки для СМП СМИв 120408_
Исходные параметры: Я=0,8мм; s=0,15мм/об; 5=80°; Я1=Яэ=3,195мм; ф=90°; Ьрк=12,9мм.
Точка режущей кромки Координата X в мм Координата У в мм
О1 0 0
А 0,555 3,146
В -0,555 3,146
О2 -0,520 2,949
с -0,708 3,018
Оэ 2,294 1,945
Е -0,901 1,925
О 5,451 -4,417
Таблица 2
Результаты расчета координат точек дискретного представления режущей _кромки для СМП SNИG120408_
Исходные параметры: Я=0,8мм; s=0,15мм/об; 5=90°; Я1=3,195мм; ф=45°; Ьрк=12,7мм.
Точка режущей кромки Координата X в мм Координата У в мм
О1 0 0
А 0,15 3,191
В -0,15 3,191
О2 -0,141 2,991
с -0,282 3,133
О3 -0,141 2,991
Е 0,282 3,133
О 0 -5.565
При измерении температуры резания методом естественно образующейся термопары, было установлено, что в процессе точения СМП стандартного исполнения температура на 15.20% выше, чем при использовании СМП с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой.
Использование режущих пластин с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой по сравнению с СМП стандартного исполнения, обеспечивают не только повышение производительности за счет увеличения подачи в два раза, но и гарантируют более благоприятные условия разрушения витка сливной стружки.
Список литературы
1. Васин С. А., Хлудов С.Я. Проектирование сменных многогранных пластин. Методологические принципы. М.: Машиностроение, 2006. 352 с.
2. Борискин О.И., Зябрев С.В., Нуждин А.В., Хлудов С.Я. Многофункциональные сменные многогранные пластины // Сборник тезисов и аннотаций XV МНТК «Фундаментальные проблемы техники и технологии - 2012». Москва - Орел. 2012. С. 246-248.
3. Хлудов С.Я., Аверьянова И.Э., Хлудов В.С., Козлова Н.А. СМП с криволинейной режущей кромкой с двумя переходными участками // Вестник ТулГУ. Инструментальные и метрологические системы. 2008. С. 71-73.
119
4. Хлудов С .Я., Хайкевич Ю.А., Хлудов В.С. Резцы с видоизмененной формой режущей кромки у вершины СМП // Известия Тульского государственного университета. Технология машиностроения. 2006. № 5. С. 101-108.
5. Борискин О.И., Зябрев С.В., Нуждин А.В., Хлудов С.Я. К вопросу о проектировании прогрессивных конструкций многофункциональных сменных многогранных пластин // Фундаментальные проблемы техники и технологии 2012. № 2. С. 13-19.
Хлудов Сергей Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, hstulapolitehamail.rii, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борискина Маргарита Олеговна, инженер, polyteh2010@mail. ru, Россия, Тула, Тульский ЦСМ,
Чечуга Антон Олегович, студент, sourielamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SMP WITH A CUTTING EDGE, MADE ON A LOCAL CURVE S.Ya. Khludov, M.O. Boriskina, A.O. Chechuga
The paper discusses the features of the cutting edge at the top of replaceable polyhedral inserts. Two versions of the cutting edge along a gauged curve are described, depending on the shape of the cutting insert. Dependencies are given for calculating the coordinates of the points of the discrete representation of the cutting edge, made along a gauged curve.
Key words: replaceable polyhedral insert, cutting edge, nose radius, gauged curve, point coordinates.
Khludov Sergey Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, hs [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Boriskina Margarita Olegovna, engineer, [email protected], Russia, Tula, Tula
CSM,
Chechuga Anton Olegovich, student, sourie l a mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9.022.2 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-120-124
ОСОБЕННОСТИ НАРЕЗАНИЯ КОНИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО ПРОФИЛЯ ИНСТРУМЕНТАМИ С НУЛЕВЫМ УГЛОМ ПРОФИЛЯ
ЕВ. Маркова, Л.М. Нечаев
Показана возможность чистовой обработки прямозубых конических колес со штампованными зубьями при помощи инструментов с нулевым углом профиля по методу обката. Даны схемы обката, позволяющие сделать расчет геометрических параметров станочного зацепления.
Ключевые слова: коническое зубчатое колесо, прямой зуб, аксоид, обкат.
Зубчатые колеса являются одними из наиболее распространенных деталей машин, в большой степени влияющих на качественные показатели готовых изделий. Поскольку в настоящее время более половины общей трудоемкости механической
120
