Сетевая библиотекаСетевая библиотека

9 Андрианов Н.В. Комплексные способы резания на...

Дата публикации: 11.12.2011
Тип: Текстовые документы DOC
Размер: 399 Кбайт
Идентификатор документа: -11471179_31213757
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа
ГОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ










Курсовая работа

По предмету:

“ Математическое моделирование технологических операций”

на тему:

“ Комплексные способы резания на базе строгания и точения ”.









Студент: Андрианов Н.В.

Группа: ТИ1-0701(1)

Преподаватель: Ермаков Ю.М.







Москва, 2009

4. РАЗВИТИЕ СПОСОБОВ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ

4.1. КОМПЛЕКСНЫЕ СПОСОБЫ РЕЗАНИЯ НА БАЗЕ СТРОГАНИЯ И ТОЧЕНИЯ

Строгание обеспечивает высокое качество обработанной поверхности, малые остаточные напряжения и микротвердость. Поверхностный слой в результате пластической деформации приобретает направленную текстуру вдоль траекторий резания, что повышает прочность детали. Благодаря высокому качеству обработки строгание конкурирует с фрезерованием и начинает эффективно применяться для обработки цилиндрических поверхностей.
Существенно повысить эффективность строгания позволяют переходные способы с непрерывным движением подачи, а также комплексные способы с соизмеримыми скоростями движений инструмента и заготовки.
Строгание с непрерывным движением подачи. В настоящее время плоские поверхности на строгальных станках обрабатывают с дискретным поперечным движением подачи заготовки на один или двойной ход стола (ползуна). Периодическое движение подачи вызывает повышенные динамические нагрузки, связанные с мгновенным троганием и остановом стола. Упругие отжатая технологической системы при трогании стола вызывают затухающие колебания, которые циклически повторяются с частотой двойных ходов. В результате снижается качество и производительность обработки. Кроме того, осуществление дискретного движения подачи требует более сложной кинематической схемы и конструкции станка.
Строгание с непрерывным движением подачи позволяет устранить указанные недостатки [А.с. 484637 (СССР)]. Сущность способа заключается в том, что стол в поперечном направлении перемещается непрерывно в процессе возвратно-поступательного движения резца (рис. 4.1). На продольно-строгальных станках непрерывное поперечное перемещение получает суппорт с резцом при возвратно-поступательном движении стола. Траектория движения резца l относительно заготовки 2 наклонена к направлению хода ползуна (стола) под углом
=arctg(vs /vc), определяемым соотношением скоростей подачи vs и строгания vc.
При непрерывном движении подачи, равной толщине среза на двойной ход S = а, отношение vs/vc находится в пределах 0,01 ... 0,05. Для указанных отношений угол наклона траектории резца с высокой точностью определяется по формуле = vs /vc и составляет 30' ... 2С30'. Результирующая скорость строгания является переменной величиной, изменяющейся от нуля в крайних положениях резца до максимума в середине, и траектория резца по длине хода L криволинейна. Наибольшая кривизна наблюдается на участках перебега резца ln (см. рис. 4.1). 3 связи с малым отношением vs/vc при определении со принимается среднее значение скорости строгания.
Траектории резца параллельны, расстояние между ними постоянно и равно толщине среза на двойной ход. При строгании в одном направлении (рис. 4.1, а) толщина среза а равна поперечному перемещению на прямой S1 и ускоренный обратный ход S2 резца: а=S1 + S2, причем S2 < S1 для неизменной скорости непрерывного движения подачи vs.


а)





б)

Рис. 4.1. Строгание с непрерывным движением подачи при рабочем и
вспомогательном (а) и рабочих (б) ходах резца
При строгании в обоих направлениях толщина среза переменна и возрастает от минимальной amin, определяемой перебегом резца lп, до максимальной
amax=S1 +S2 -2amin (рис. 4.1, б). При одинаковом перебеге резца в обе стороны с достаточной точностью

amin =( S1+S2)ln/L,

amax =( S1+S2)(l-2ln/L).

Использование обоих ходов инструмента для резания делает ненужным ускорение обратного хода, так как он также является рабочим. Изменение силы резания по длине резания прямо пропорционально расстоянию между траекториями резца при прямом и обратном ходах.
Строгание с непрерывным движением подачи в обе стороны уменьшает благодаря переменной толщине среза динамическую силу резания при врезании и обеспечивает плавное изменение силы резания от минимальной до максимальной и обратно.
Для непрерывного поперечного движения подачи достаточно заменить храповый механизм в приводе подач строгального станка на сменные шестерни. Наиболее просто и с минимальными затратами модернизация осуществима в коробке подач гидрофицированного поперечно-строгального станка мод. 7М36. Целесообразно применение мехатронных приводов с передачей винт-гайка качения.
Если скорость подачи непрерывно увеличивать до скорости движения резца, то наклон траекторий резания существенно возрастает [3]. При равенстве скоростей угол наклона составляет 45, и резание осуществляется одновременно двумя гранями резца. Срезаемый слой разделяется на два потока стружки, которые отводятся по обеим рабочим граням. Высокая скорость движения требует реверсирования поступательного хода стола или непрерывного его вращения.
Преимущества строгания с соизмеримыми скоростями заготовки и инструмента по сравнению с обычным заключаются в уменьшении удельных давлений на единицу длины режущего лезвия, в улучшении отвода стружки и теплообмена.
Одно - и многолезвийное токарное строгание. Строгание резцом цилиндрических и конических поверхностей применяется главным образом при обработке фасонных заготовок по копиру. Наиболее широкое распространение получило строгание с непрерывной подачей эвольвентных поверхностей зубьев конических и цилиндрических колес на зубострогальных и зубодолбежных станках. При замене долбяка чашечным резцом на зубодолбежном станке можно обрабатывать некруглые цилиндрические поверхности.
Продольное строгание цилиндрических заготовок с круговым периодическим движением подачи эффективнее точения при чистовой и получистовой обработке бесступенчатых валов, осей, штоков. Строгание резцом из быстрорежущей стали Р6М5 со скоростью vc = 0,1 ... 0,15 м/с при периодическом круговом движении подачи заготовки Sк= 7,85 мм/дв. ход сравнивалось с точением твердосплавным резцом Т15К6 со скоростью vТ = 0,52 ... 1,3 м/с при продольной подаче S= 0,15 мм/об. В обоих случаях глубина резания t = 0,5 мм.
Как показали исследования продольного строгания цилиндрических заготовок из сталей 40Х, 35ХГСА, 110Г13Л на специально оснащенном круглошлифовальном станке мод. 3А51, время обработки по сравнению с токарной сокращается в 3 - 4 раза, шероховатость обработанной поверхности и остаточные напряжения уменьшаются в 1,2 - 1,5 раза. Интересно отметить, что предел выносливости заготовок, обработанных строганием, увеличился в среднем на 10 %.





Рис.4.2. Траектории комплексного способа токарного строгания при
различных kCT=

Продольное строгание цилиндрических заготовок можно осуществлять на шлифовальных, строгальных или протяжных станках, оборудованных специальными устройствами для закрепления резца и для периодического поворота заготовки [3, 16].
Строгание цилиндрических поверхностей более эффективно с непрерывным круговым движением подачи, т.е. при непрерывном вращении заготовки
[А.с. 1136898 (СССР)]. При окружной скорости заготовки vт, соизмеримой со скоростью продольного хода резца vc (0,3 < kст < 3), способ соответствует токарному строганию (рис. 4.3).




Рис. 4.3. Схема токарного строгания


Резец 1, установленный на глубину припуска t, прорезает на заготовке 2 при каждом рабочем ходе со скоростью vc винтовые канавки АОВ, угол наклона  которых определяется соотношением скоростей и при vт = vc (kст = 1)  = 45. В процессе резания стружка разделяется на два потока 3 и 4, сходящих по передней и главной задней грани резца.
Чтобы уменьшить динамическую нагрузку на резец при первом рабочем ходе, когда с максимальной шириной среза работают обе режущие кромки, врезание осуществляют на глубину t1, меньшую основного припуска в соотношении
t1 = (0,6 ... 0,8) t. Последующие рабочие ходы по своему характеру соответствуют полусвободному резанию, т.е. имеют открытый выход в ранее прорезанную канавку. При всех последующих ходах после первого площадь среза меньше, они являются менее нагруженными. Указанное распределение глубины исключает поломку резца при первом рабочем ходе и повышает стойкость инструмента. При вспомогательном ходе vx резец отводится от заготовки.
Для последовательного и равномерного съема припуска по всей поверхности заготовки соотношение скоростей заготовки и инструмента должно обеспечивать относительный сдвиг траекторий резания по окружности на подачу SK за каждый двойной ход резца. Это условие соблюдается при соотношении скоростей

vТ/vc=(md0SK)/l, (4.1)

где vc - средняя скорость хода резца; m - целое число полушагов винтовой траектории; l - длина хода; d0 - диаметр обработанной детали; Sк -круговая подача на ход резца, мм/х.
Параметр шероховатости поверхности, обработанной токарным строганием, в поперечном сечении при круговом движении подачи резцом с задним углом
: H0 = гSHYPER13eq \o(\s\up 9(2 );\s\do 3(к))HYPER15/( 2 dHYPER13eq \o(\s\up 9(2 );\s\do 3(0))HYPER15) + SK sin . С достаточной точностью H0 =SHYPER13eq \o(\s\up 7(2 );\s\do 3(к))HYPER15 /(4 d0) + SK sin .
При  =0 формируется полигранная форма поперечного сечения детали. В продольном направлении высота гребешков зависит от геометрических параметров резца в плане и подачи в продольном направлении (шага гребешков) Р = SK kст :

Н = SKkCTsin sin /sin(+1);
при = 90 H = Ptg

На токарном станке мод. 16К20 была проведена серия экспериментов по обработке цилиндрической поверхности диаметром 60 мм, длиной 200 мм. Обрабатываемый материал - сталь 45, материал режущей части резца - твердый сплав Т15К10. Резец упорный проходной. Геометрические параметры режущей части в статической системе координат: передний угол  = 0, угол в плане  = 90, вспомогательный угол в плане 1= 30 или 1= 0 (вспомогательная кромка параллельна оси заготовки), задний угол  = 3, вспомогательный задний угол
= 5. Режимы: глубина t = 2,5 мм; окружная скорость заготовки vT = 15 м/мин (частота вращения шпинделя n = 80 мин -1). Скорость продольного хода резца
vc = = 15 м/мин настраивалась по винторезной цепи на максимальный шаг резьбы
Р = 192 мм. Соотношение скоростей kст = 1. Угол наклона траекторий  = 45 (см. рис. 4.3). Круговая подача до 5 мм/ход осуществлялась при размыкании маточной гайки. Резание на указанных режимах без охлаждения происходило плавно. Стружка делилась на два потока по передней и задней граням резца. Время одного реза ц = 0,0132 мин, время цикла 1 = 0,02 мин. Расчетное время обработки всей поверхности (шероховатость 2-й, 3-й класс) при автоматическом ходе резца и непрерывном вращении заготовки составляет 0,75 мин.
Результаты испытаний показали широкие возможности токарного строгания. Преимущества этого способа заключаются в увеличении объема срезаемого материала и стойкости инструмента вследствие улучшения теплообмена, уменьшения силы резания (давлений) и кромочных напряжений по длине режущего лезвия. Для сравнения ход резца при токарном строгании
lтс =l/cos =l, а при точении lт = ld0 / S. Прикcт = 1 длина хода резца равна lтс = 1,41l и в 2,23 d0/S раз меньше, чем при точении. Суммарный путь резца за весь цикл токарного строгания равен lтс = 1,41 / d0/S и соотносится с ходом резца lт при точении как 1,41S/SK.
Снижение удельной силы резания при токарном строгании позволяет увеличить круговую подачу SK по сравнению с продольной S в 5-10 раз. В итоге суммарный путь резца уменьшается в 4-6 раз. Соответственно увеличивается число обработанных деталей при неизменной стойкости резца. Кроме того, стойкость резца при токарном строгании увеличивается в 2-2,5 раза за счет уменьшения теплового напряжения инструментального материала в периодическом цикле работы (см. рис. 2.2), что позволяет в 10 с лишним раз увеличить число обработанных одним резцом деталей. Изнашивание резца происходит равномерно по обеим режущим граням и по ребру их пересечения. Резание трехгранным резцом впервые было осуществлено в 1952 г. В.А. Кривоуховым и Д.И. Козловым. Они разработали резец с двумя наклонными гранями по передней поверхности для радиального точения [А.с. № 93443 (СССР)]. Подобный резец использовал для отрезных работ токарь-скоростник Н.Г. Кузовкин.