CC BY
27
ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
УДК 621.9.04
ВТОРАЯ ВЕРСИЯ ОБЩЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ
А.Г. Юдин
В общей геометрической модели режущих инструментов, разработанной под руководством С.И. Лашнева, пересматриваются состав и терминология движений инструментов с целью устранения противоречий с ГОСТ 25762-83. Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий и выработки на основе нового состава движений новых общих понятий модели. Рассматриваются новые понятия исходной производящей и исходной режущей производящей поверхностей.
Ключевые слова: общая модель, режущий инструмент, движение резания, движение подачи, режущая производящая поверхность.
Свою работу С.И. Лашнев и соавторы называли «попыткой создать теорию формирования поверхностей режущими инструментами, в которой ограниченным числом общих для всех режущих инструментов параметров можно было описать все их виды, типы и конструкции, а также всевозможные способы формирования ими поверхностей» [1, с. 6]. Её результатом стала общая геометрическая модель режущего инструмента на основе 5 кинематических и 15 геометрических параметров режущего инструмента и обрабатываемых ими поверхностей, а также 10 параметров оценки числовых значений первых 20 указанных параметров. Однако к настоящему времени по прошествии 20 лет после своего появления эта модель не нашла широкого распространения и признания всех изложенных в ней понятий и положений, не получила своего развития путем устранения имеющихся недостатков, избежать которых было невозможно в связи со сложностью поставленной задачи. Следует отметить, что большинство из указанных параметров, понятий и положений общей модели присутствовали в более ранних работах С.И. Лашнева [2, 3], только тогда вся их совокупность еще не называлась общей моделью, а имевшийся математический аппарат был менее мощным. Большинство специалистов по режущему ин-
8
струменту, не уделяя должного внимания общей модели режущего инструмента, над которой долгое время трудился С.И. Лашнев, до сих пор предпочитают считать «основными методами формообразования» поверхностей режущего инструмента метод копирования, следов, касания и обкатки, например [4, 5].
До выхода из печати работы [1] были опубликованы важные общезначимые стандарты: ГОСТ 25751-83. Инструменты режущие. Термины и определения общих понятий, ГОСТ 25761-83. Виды обработки резанием. Термины и определения общих понятий, ГОСТ 25762-83. Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий, содержание которых должно являться логическим фундаментом общей модели режущего инструмента. К сожалению, соответствующего употребления терминов из этих стандартов или их критики и развития в работе [1] не было, при том, что здесь же указывалось в качестве недостатка обширной литературы по режущему инструменту на отсутствие в ней «единства в определении параметров режущего инструмента и формируемых ими поверхностей, строгой формализации и логики связей между ними» [1, с. 6]. Не было также ясных определений, пригодных для включения в перечисленные стандарты, всех понятий, которые были задействованы в общей геометрической модели режущего инструмента. Большинства из них нет в указанных стандартах до сих пор.
Одно из важных и простых понятий «главное движение резания» в работе [1] необоснованно определялось иначе, чем в ГОСТ 25762-83. Согласно последнему это «прямолинейное поступательное или вращательное движение заготовки или режущего инструмента, происходящее с наибольшей скоростью в процессе резания» [6, с. 2]. Исходя из работы [1, с. 18], главное движение резания - это движение О/, которое придают режущему инструменту для выполнения им его «второй функции - послойно срезать припуск с формируемой поверхности». При этом оно может быть прямолинейным, вращательным, винтовым или более сложным, состоящим из прямолинейных и вращательных движений. Оно может также совмещаться с движением подачи Оw по делительной поверхности детали, образуя одно суммарное движение. Согласно [1 - 3] «главное движение червячной фрезы состоит из вращательного и поступательного движения вдоль оси фрезы» [3, с. 48] и совмещено во времени с вращательным движением Dw. На самом деле червячная фреза не совершает винтовое движение резания относительно обрабатываемой поверхности. Чтобы правильно понять формирование поверхностей червячными фрезами, требуется другое объяснение, основанное на новых понятиях, излагаемых в работах [7 - 9]. Последние направлены на усовершенствование общей геометрической модели режущего инструмента в части состава и терминологии движений, совершаемых режущим инструментом, в части понятия общих способов работы режущего инструмента, в том числе червячных фрез, в части новых общих понятий, связанных с этими способами.
В модели предлагается заменить «главное движение резания» режущего инструмента, описанное в работах [1 - 3], «движением резания» из работ [7 - 9] следующим образом. Движение резания - это движение режущего инструмента относительно заготовки, входящее в результирующее движение резания и состоящее из взаимосвязанных прямолинейных и вращательных движений, включая главное движение резания. При этом кинематический параметр / становится параметром движения резания. Такая замена устраняет противоречие с ГОСТ 25762-83 и делает излишним в общей модели движение подачи Dw, которое согласно определению движения резания входит в его состав. Вместо движения Dw предлагается ввести в модель вспомогательное движение формообразования, при котором режущий инструмент образует вспомогательную режущую производящую поверхность [9]. При соответствующем качественном изменении состава кинематических параметров геометрической модели режущего инструмента их количество остается равным пяти, и все они становятся независимыми друг от друга, т.е. говорить, как было ранее [1, с. 22], о двух способах совмещения во времени движений режущего инструмента не имеет смысла. Единственно возможное совмещение во времени движения резания с движением подачи режущего инструмента вдоль одной из координатных линий формируемой поверхности, образующей Е или направляющей Р, не оказывает при этом принципиального влияния на формирование поверхности режущего инструмента.
Другим ключевым понятием общей геометрической модели режущего инструмента [1] является понятие «производящая поверхность», которое понималось авторами модели тождественно понятию «исходная инструментальная поверхность» (ИИП), разработанному П.Р. Родиным [10]. Понятие ИИП является исходным при проектировании режущего инструмента и должно входить в состав общей модели режущего инструмента. Однако это понятие до сих пор разработано не достаточно полно, особенно в части способов образования ИИП, не имеет своего однозначного определения и не входит ни в один из указанных стандартов, касающихся терминов и определений общих понятий. Как оказалось, при всей важности значения этого понятия для проектирования режущего инструмента его не достаточно для правильного понимания общих способов формирования поверхностей режущего инструмента. В работе [1, с. 24] «способ формирования поверхности (Е, Р) режущего инструмента определяют сочетанием способа формирования ее направляющей (Р) со способом формирования ее образующей (Е)» и таких способов насчитывается 15, хотя ранее в работах [2, 3] были представлены три более общих способа.
Правильное понимание трех более общих способов формирования поверхностей режущего инструмента удалось достичь благодаря тому, что после анализа понятия ИИП оно было разделено на несколько отдельных понятий следующим образом. Исходная производящая поверхность режу-
щего инструмента - это теоретическая поверхность многолезвийного режущего инструмента, являющаяся местом расположения главных участков его чистовых режущих кромок [9]. Исходная режущая производящая поверхность - это поверхность, образуемая как траектория движения резания главных участков чистовых режущих кромок режущего инструмента. Исходная производящая поверхность подачи - это поверхность, образуемая как траектория движения подачи главных участков режущих кромок режущего инструмента. При этом определение понятия ИИП можно дать следующим образом. Это теоретическая поверхность режущего инструмента, точки которой будут иметь касание со всеми точками обрабатываемой поверхности при совершении режущего инструмента движений резания и подач, необходимых для формирования данным режущим инструментом обрабатываемой поверхности.
В новой версии геометрической модели режущего инструмента производящая поверхность - это поверхность прилегающая к исходной производящей поверхности и являющаяся местом расположения точек его чистовых режущих кромок. Фасонная режущая производящая поверхность - поверхность, образуемая как траектория движения резания чистовых режущих кромок режущего инструмента. Огибающая режущая производящая поверхность - поверхность, образуемая как огибающая производящей поверхности режущего инструмента, совершающего движение резания. Вспомогательная режущая производящая поверхность - огибающая фасонной режущей производящей поверхности, образуемая при вспомогательном движении формообразования режущего инструмента. Производящая поверхность подачи - поверхность, образуемая как траектория движения подачи чистовых режущих кромок режущего инструмента. В процессе обработки поверхности любой формы происходит ее касание с режущей производящей или со вспомогательной режущей производящей поверхностью. Различают три вида этого касания, которые соответствуют трем общим способам формирования поверхностей режущего инструмента, описанным в работах [7, 8]. Каждый конкретный режущий инструмент, в том числе червячные фрезы, формирует поверхность детали одним из трех общих способов.
Таким образом, в общей геометрической модели режущего инструмента [1] исправлены два кинематических параметра, способы формирования поверхностей режущего инструмента дополнены тремя более общими способами, разработаны новые общие понятия [9], термины и определения которых предложено внести в ГОСТ 25762-83.
Список литературы
1. Лашнев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами. Курск: КГТУ, 1997. 391 с.
2. Лашнев С.И., Юликов М.И. Расчет и конструирование металлорежущих инструментов с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1975. 392 с.
3. Лашнев С.И., Юликов М.И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1980. 208 с.
4. Формообразование и режущие инструменты: учебное пособие / А.Н. Овсеенко, Д.Н. Клауч, С.В. Кирсанов, Ю.В. Максимов. М.: ФОРУМ, 2010. 416 с.
5. Солоненко В.Г., Рыжкин А. А. Резание металлов и режущие инструменты: учебное пособие. М.: ИНФРА-М, 2016. 415 с.
6. ГОСТ 25762-83. Обработка резанием. Термины, определения и обозначения общих понятий. М.: Изд-во стандартов, 1983. 41 с.
7. Юдин А.Г. Формообразующая поверхность режущих инструментов // СТИН. 2014. № 2. С. 21 - 23.
8. Юдин А.Г. Система основных понятий теории формообразования поверхностей режущими инструментами // СТИН. 2016. № 4. С. 13 - 17.
9. Юдин А.Г. Стандартизация понятий, терминов и определений в области кинематики обработки резанием и формирования поверхностей режущими инструментами // СТИН. 2017. № 4. С. 36 - 37.
10. Родин П.Р. Металлорежущие инструменты: учебник для вузов. Киев: Вища школа, 1986. 455 с.
Юдин Александр Геннадьевич, ведущий инженер-конструктор, irina. 1380@mail.ru, Россия, Тула, Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова
SECOND VERSION OF CUTTING TOOLS GENERAL GEOMETRICAL MODEL
A.G. Yudin
In general geometrical model of cutting tools developed under the guidance of S.I. Lashnev the type and terms of tools movements are revised in order that the contradictions with GOST 25762-83 (Machining. Terms, Definitions and Designations of General Concepts) might be eliminated and the new general concepts of the model might be identified on the basic of the new type of movements. The new concepts of the original generating and original cutting generating surfaces are considered.
Key words: general model, cutting tool, cutting motion, cutting generating surface.
Yudin Alexander Gennadievich, leading design engineer, irina. 1380@mail.ru, Russia, Tula, KBP named after Academician A. Shipunov
