Геометрія робочої частини різця під час оброблення

Геометрія робочої частини різця під час різання характеризує положення поверхонь робочої частини відносно координатних площин кінематичної системи координат. Наприклад, під час відрізки деталі геометрія леза в головній січній площині буде характеризуватись кінематичними переднім та заднім кутами γ_к і α_к (рис. 2.3):

Рисунок 2.3 – Вплив подачі на кути в головній січній площині

при відрізанні заготовки

γ_к = γ_с + h ; α_к = α_с – h ; tg h = s/πD ; h = arctg (s/πD).

При прорізані канавки або відрізанні дійсні передні і задні кути також залежать від похибки установки різця відносно осі заготовки (рис. 2.4):

γ_у = γ_с – ( + )ω ; α_у = α_с + ( – )ω,

де перший знак використовується, якщо вершина різця розташована нижче осі заготовки, знак в дужках – якщо вище.

Кут ω знаходиться за формулою

ω = arcsin (2h/D).

Рисунок 2.4 – Вплив похибки установки різця відносно осі заготовки

на кути в головній січній площині

Якщо вісь різця не перпендикулярна до осі заготовки, то дійсні головний і допоміжний кути в плані будуть відрізнятись від однойменних статичних кутів на кут D (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Вплив неперпендикулярності осі різця до осі заготовки

на кути в плані

φ_у = φ_с – D; φ_1у = φ_1с + D.

При викладенні учбового матеріалу в подальшому будуть розглядатися тільки кути в статиці, тому, з метою спрощення записів, індекси “с” будуть вилучені.

2.4 Геометрія зрізу при точінні

Зріз – це шар матеріалу, який відділяється лезом за один оберт заготовки без урахування деформації (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 – Поперечний переріз зрізу при точінні

При перетинанні зрізу основною площиною будемо мати поперечний переріз зрізу, при перетинанні площиною, яка перпендикулярна вісі заготовки, – поздовжній переріз зрізу.

Поперечний переріз зрізу характеризується товщиною і шириною, які більш точно в порівнянні з глибиною різання і подачею, характеризують фізичну сторону процесу різання.

Товщина зрізу a – це довжина нормалі до поверхні різання, проведеної через задану точку різальної кромки, яка обмежена перерізом зрізуваного шару.

Ширина зрізу b – це довжина сторони перерізу зрізуваного шару, утвореної поверхнею різання.

Товщина і ширина зрізу пов’язані з елементами режиму різання залежностями (при γ = 0, α = 0)

a = s·sinφ; b = t/ sinφ.

В залежності від співвідношення s і t поперечні зрізи класифікуються таким чином:

· прямий зріз – s < t;

· квадратний (рівнобічний) зріз – s = t;

· зворотній зріз – s > t.

Переріз зрізуваного шару характеризується площею, яка при різанні може бути: номінальною, дійсною, залишковою.

Номінальна площа – це площа перерізу зрізуваного шару, що утворюється під час вільного різання або при φ₁ = 0. Вона є площею паралелограма MKLP (див. рис. 2.6) і знаходиться за формулою

f = ab = ts;

Дійсна площа – це площа, що утворюється при невільному різанні без урахування площі гребінців, які залишились на обробленій поверхні.

Залишкова площа – це площа гребінців, які залишились на обробленій поверхні.

Знайдемо дійсну і залишкову площі, скориставшись рис. 2.7.

Рисунок 2.7 – Розрахункова схема для визначення залишкової площі зрізу

f_д = ts = пл. ACD;

пл.ACD = sh/2;

AB = h·ctgφ₁;

BC = h·ctgφ;

AB + BC = s = h(ctgφ + ctgφ₁);

h = s/(ctgφ + ctgφ₁).

Залишкова площа трикутника ACD = s²/2(ctgφ + ctgφ₁).

Дійсна площа f_д = ts – s²/2(ctgφ + ctgφ₁).

В поздовжньому перерізі зріз характеризується довжиною зрізу, яка без урахування подачі наближено дорівнює довжині кола, яке описує вершина різця:

l = πD.

2.5 Основні поняття про систему різання

Стружкоутворення, зношування поверхонь леза і утворення нової поверхні на заготовці здійснюються одночасно і дуже тісно взаємозв’язані. Вони в сукупності складають деяку цілісність, яка характеризується пов’язаністю частин, що її складають, і може бути представлена в вигляді замкнутого кола, в якому всі елементи обумовлюють один одного. Ця цілісність називається системою різання (рис. 2.8). Система різання є підсистемою замкнутої динамічної системи верстата. Остання включає в себе пружну систему “верстат – пристрій – інструмент – деталь” (ВПІД) та процеси, що протікають в рухомих сполученнях елементів пружної системи (різання, тертя, робочі процеси в двигунах та ін.). Система різання є відкритою, вона безперервно обмінюється матерією і енергією з іншими елементами замкнутої динамічної системи верстата.

Рисунок 2.8 – Система різання

Функціонування системи різання обумовлене факторами стану (первинними параметрами) в які входять матеріал та його фізико-механічні властивості, форма і розміри обробленої поверхні, якість і точність оброблення, характеристики верстата, пристрою, інструмента, схеми оброблення, режимів оброблення та технологічного середовища і вторинними параметрами, які визначають результати виконання механічного оброблення. До них відносяться експлуатаційні характеристики деталі, в тому числі точність оброблення та якість поверхні, стійкість і міцність інструменту, продуктивність і економічність оброблення.

Характер взаємозв’язків між окремими елементами системи різання характеризується наявністю прямих і зворотних дій. Так, в ланцюгах “Стружкоутворення – Формування обробленої поверхні”, “Зношування різального інструменту – Формування обробленої поверхні” та “Стружкоутворення – Зношування різального інструменту” існують як прямі зв’язки, так зворотні, тобто елементи системи різання між собою тісно пов’язані і взаємно впливають один на другий.