Условия определения профиля стружечной канавки металлорежущего инструмента в заданном технологическом сечении Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.91

М.В. Ушаков, д-р техн. наук, проф., +7-903-658-83-43 (Россия, Тула, ТулГУ),

А.В. Доронин, ведущий инженер, +7-910-150-55-47, imsda@rambler.ru (Россия, Тула, ЗАО «Энергострой»), Е.В.Сорокин, канд. техн. наук, доц., +7-915-680-80-17, sev71 @гатЫег.ги (Россия, Тула, ТулГУ)

УСЛОВИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ СТРУЖЕЧНОЙ КАНАВКИ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В ЗАДАННОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ СЕЧЕНИИ

Предложен подход к заданию профиля стружечной канавки сложного по форме инструмента, обеспечивающего в каждом сечении соблюдения критериальных требований. Даны зависимости перерасчета параметров стружечной канавки в разных сечениях.

Ключевые слова: стружечная канавка, критериальные требования, перерасчет параметров.

Обычно при проектировании концевых инструментов сложной формы, например: фасонные фрезы, бор фрезы, фасонные развертки малого размера и т.п., кроме формы производящей поверхности конструктор задает на чертеже форму поперечного сечения стружечной канавки. Обычно данная форма канавки задается каким-либо одним сечением - в большинстве случаев на наибольшем торце инструмента. При значительных размерах инструмента, возможно задание стружечной канавки в двух каких-либо сечениях (на максимальном и минимальном диаметрах).

Однако в зависимости от производящей формы рассматриваемого инструмента, форма канавки должна меняться в каждом его сечении, т.к. изменяются такие параметры как (рис.1): ^ - радиус сечения инструмента в рассматриваемой точке; в - угол наклона стружечной канавки; п - угол наклона касательной к профилю осевого сечения в рассматриваемой точке.

Поэтому при изготовлении инструмента не достаточно задания одного или двух сечений стружечной канавки, что приводит к необходимости формирования дополнительных контрольных сечений, таким образом, чтобы в местах наиболее резкого изменения производящей поверхности можно было бы проконтролировать профиль винтовой канавки. Как показывает опыт изготовления указанных инструментов таких сечений должно быть 4...5, а задание профиля наиболее рациональной производящей поверхности в сечении Х^к0^к, перпендикулярном режущей кромке. В этом случае, согласно [1, 2], в рассматриваемом сечении должны сохраняться передний угол заточки и радиусная форма канавки. Размеры канавки h и г должны быть пропорциональны изменению радиуса ^ рассматриваемой точки режущей кромки, т.е. это будет соответствовать длине

202

контакта режущей кромки с припуском. В этом случае, если для торцового сечения XOY (рис. 1) с ^ =Rmax, заданы размеры ^ и то для рассматриваемого сечения

R R

К = К Л , Г = Г1 Л.

R1

Л

Рис. 1. Схема расчета параметров стружечной канавки

в заданных сечениях

Наиболее сложным является определение положения плоскости перпендикулярной режущей кромки. Предварительно для ее определения необходимо задаться системой координат. Так, согласно (рис.1), рекомендуется система XOYZ, начало которой расположено на торце инструмента, ось Z проходит через ось вращения, а начало режущей кромки (точка и) лежит на оси X. В этом случае положение режущей кромки может быть определено параметрами р, п Если для рассматриваемого конкретного сечения принять то, что точка 1 лежит в плоскости X1OY1Z, положение

нормальной плоскости будет соответствовать углам и P¡.

Между системой XOYZ и X1OY1Z существует связь в форме

xi = x cos ф + y sin ф

yi = x sin ф- y cos ф

Zi = z

Положение центра OK системы координат XkYkOkZk данной плоскости предусматривается в координатной плоскости Y1OZ.

При задании режущей кромки (РК) в полярной системе координат

Ri = Rmax - f (Ф) -ф

(1)

^г = Pi ' Ф

где ф - угол поворота системы; А(ф) - закон изменения положения режущей кромки; рi - текущее значение винтового параметра, соответствующе-

р.

го положению точки i на оси Z (pi = ); Pi - текущее значение шага вин-

2п

товой поверхности;

при известном Zi, можно определить Ri, пь

т = arctg

'f (ф)Л Эф

, Pi = arctg

Pi J

Взаимосвязь между системами координат XKYKOKZK и X1OY1Z с учетом, что в системе XKYKOKZK координата ZK точек профиля поперечного сечения стружечной канавки равна нулю, определится по зависимостям:

x = xk - cos ®i

y = yK - cos Pi + xK - sin Ю •sin Pi - yoK (2)

Z = -Ук - sin Pi + xk - sin ®i - cos Pi + ZOK

где Ю; - угол между осями координат X1 и XK; XK, YK - координаты точек профиля поперечного сечения стружечной канавки; yOK, zOK - координаты

tgn ■

начала системы координат XKYKOKZK в системе X1OY1Z, где tgю =-—;

cos Pi

zOK = li- A0K ; УОК = - A0K - tgPi; aoK = Ri- Ш •

Следует отметить, что для большинства проводимых расчетов вполне достаточно соотношений (1).

Обычно, профиль стружечной канавки в большинстве случаев представлен типовой формой (вид Г рис.1) в системе XKYKOKZK. Для описания необходимой формы стружечной канавки в системе XOYZ необходимы, произвести перевод координат по зависимостям (1).

Задавшись необходимым количеством контрольных сечений i, для каждого из них определяется положение относительно оси Z. Далее по зависимостям (2) определяются параметры R¡, P¡, n¡, которые позволяют произвести перевод координат из системы XKYKOKZK в систему XOYZ. При

204

достаточно малом шаге AZ построения сечений можно в численной форме задать всю стружечную канавку и произвести сравнение получаемого профиля стружечной канавки с заданным.

В случае оценки процесса формообразования, когда для инструмента «второго порядка» (например - дискового шлифовального круга) задаются параметры перемещения (программа для станка с ЧПУ), и получаемую на изготавливаемом инструменте стружечную канавку можно рассматривать как след движения данного инструмента, описание данного следа практически сразу определяется в системе XOYZ. Поэтому для оценки качества получаемой канавки следует перевести полученные координаты ее профиля в систему XkYkOkZk, в которой задается профиль канавки. В этом случае следует воспользоваться нижеприведенными зависимостями:

|У К =(У~ УОК ) ■ cos Р/ - (z - zOK ) • sin (3i

[x^ = X • COS CO + (у - У OK )• sin Р/ • sin CO + (z - Zqk )• cos (3Z- • sin CO

На основании степени соответствия формы полученного и заданного сечений стружечной канавки можно принять решение о необходимости и форме коррекции траектории движения инструмента «второго порядка».

Список литературы

1. Илюхин С.Ю. Каркасно-кинематический метод моделирования формообразования поверхностей деталей машин дисковым инструментом: дис. док. техн. наук: 05.03.01 / Илюхин Сергей Юрьевич. Тула, 2002. 345 с.

2. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975. 391 с.

М. V. Ushakov, А. V. Doronin, P. V. Pankow

TERMS AND CONDITIONS DEFINITIONS SECTION STRUZHESNOY GROOVE METAL TOOL IN A GIVEN SECTION OF TECHNOLOGICAL.

An approach to the job profile flute shape of a complex tool to each section of the compliance criterion requirements. Depending on the parameters given allocation flute in different sections.

Key words: flute, criterial requirements, recalculation of the parameters.

Получено 24.08.12