Файл: Лакур К.В. Виброустойчивые резцы.pdf

При таком способе нарезания наружных резьб (на­ пример, червяков и ходовых винтов) пружинные оправ­ ки становятся совершенно лишними. Они снижают жест­ кость и без того слабой системы, в результате чего шаг нарезки, особенно на первой и последней нитках, полу­ чается искаженным.

При изготовлении точных ходовых винтов для пре­ цизионных станков применение жесткого резца позво­ ляет удовлетворять высокие требования точности шага этих винтов.

Принципиально здесь наблюдается совершенно та же картина, что и при растачивании расточными рез­ цами с режущей кромкой, расположенной выше ней­ тральной оси стержня, с той лишь разницей, что по­ верхность резания не является перпендикулярной оси резца, как мы условно принимали при растачивании, а зависит от угла подъема винтовой линии, и поэтому угол 0* имеет значительную величину; уменьшить его до нулевого значения за счет опускания режущей кромки практически почти невозможно. По этим причинам на жесткость резьбового резца для нарезания внутренних резьб надо обращать особое внимание.

Еще в довоенное время был распространен очень простой способ изготовления хороших резьбовых резцов из круглого проката быстрорежущей стали (рис. 26). На этом рисунке показана схема обработки головки резца при определенном смещении центра заготовки в зависимости от высоты нарезки. Головка получается при этом чечевицеобразного профиля. На рисунке пока­ зан резец как в нерабочем, так и в рабочем положениях. Здесь . полностью используется внутренняя полость резьбы для увеличения сечения державки. При таком выполнении профиля державки жесткость резца увели­ чивается в 1,48 раза по сравнению с круглым резцом.

94

Например, нарезать трапецеидальную резьбу 10X3 мм в бронзовой гайке длиной 50 мм при внутреннем диа­ метре 7 мм можно было только при изготовлении резца по указанному способу.

Нерабочее положение Рабочее положение

Рис. 26. Жесткий резьбовой резец.

Для получения задних углов резца производится соот­ ветствующая заточка либо пользуются теми приемами, какие применяются при изготовлении или установке дисковых резьбовых резцов для наружных резьб.

Применяются как цельные, так и сборные резцы. Цельные резцы изготовляются для мелких резьб, где оправку со вставным резцом изготовить затруднительно.

95

Для более крупных резьб, где увеличение размеров оправки лимитируется диаметром отверстия под резьбу, целесообразнее пользоваться оправками чечевицеобраз­ ного профиля со вставными резцами (рис. 27). Передняя поверхность такого резца затачивается так, чтобы ее продолжение совпало с центром О оправки. Это дает

А-А

Рис. 27. Резьбовая оправка.

возможность установить оправку и вершину резца по высоте центра нарезаемой заготовки.

Само собой разумеется, что при нарезании резьбы большого диаметра можно применять и оправки боль­ шого сечения, где соблюдение указанных рекомендаций не обязательно.

При нарезании резьб скоростным способом угол'про­ филя чистового резца обычно принимают меньшим на 1—1,5°, чем угол профиля нарезки. Так, например, для метрических резьб резец затачивают с углом профиля, равным 59°. Это оказывается необходимым, так как такая заточка компенсирует разваливание резьбы, наблюдающееся при высокой скорости резания.

Разваливание, как мне кажется, объясняется тем, что стружки, сходящие с обеих режущих кромок, встре­ чаются и, сталкиваясь, создают у вершины резца боль­ шие напряжения, вследствие чего близко расположен­

96

ные у вершины резца элементы поверхности нарезки испытывают не только пластические, но и упругие деформации, искажающие профиль резьбы.

Как показали проведенные наблюдения, при заточке на передней грани резьбового резца фасок под отрица­

тельными передними углами (рис. 28) стружки, сходя­ щие с обеих режущих кромок, получают первоначаль­ ное направление кверху и сходятся под некоторым углом так, что, встречаясь, они еще больше загибаются кверху и движутся в вертикальном направлении в виде двух самостоятельных стружек. Напряжения при этом

равномерно распределяются по всему профилю нарезки, не вызывая его искажения.

Важно, чтобы гребень у вершины резца, полученный при заточке фасок под отрицательным передним углом, не имел смещения относительно вершины резца. Много­ кратные измерения профиля резьбы в измерительной лаборатории показали, что при этом угол профиля резьбы не отличается от профиля резца.

Рис. 29. Резьбовая оправка с подушкой.

Следует кратко остановиться на способе нарезания особо длинных внутренних резьб, рассказав при этом об опыте чехословацких новаторов. На нижней стороне оправки, применяющейся в таких случаях, выфрезерован паз в виде ласточкина хвоста (рис. 29), в который вставляется сменная стальная каленая подушка 1 с радиусом закругления по нижней стороне, равным радиусу . внутреннего диаметра нарезки. Благодаря скольжению в соединении «ласточкин хвост», подушка при поперечных смещениях оправки остается в постоян­ ном положении и выполняет роль своеобразного лю­ нета. Такой оправкой нарезаются резьбы, которые по длине превышают внутренний диаметр нарезки в 10— 12 раз. Резец должен располагаться примерно над серединой подушки, и при его выходе из нарезки в конце и в начале прохода подушка должна иметь достаточ-

98

ную длину с тем, чтобы она окончательно не выходила за пределы отверстия.

Резцы для наружного точения. До сих пор мы рас­ сматривали виброустойчивость резцов для внутренней обработки. При наружном точении также возникают вибрации резца, особенно при точении труднообрабаты­ ваемых материалов. В таком случае и у проходных рез­ цов при расположении режущей кромки близко к ней­ тральной оси стержня заметно снижается интенсивность вибраций.

Был проведен такой опыт. Производилась обработка

25 X 16 мм с вылетом I = 45 мм, при этом наблюдалась вибрация резца. Когда же был установлен изношенный с торцовой напайкой твердого сплава проходной резец такого же сечения и с тем же вылетом, но с режущей кромкой, расположенной ниже верхней образующей на

9 мм (й0= Р —9 = 3,5 мм), вибрации прекратились.

Опыт был повторен несколько раз с разными вариан­ тами заточки резцов, но результаты не изменялись.

Что же касается упорных проходных резцов, у кото­ рых режущая кромка расположена параллельно оси стержня, то следует сказать, что в этом случае изгибные колебания стержня не влияют на интенсивность вибраций и поэтому эти резцы обладают высокой виброустойчивостыо. Смещение режущей кромки резца по высоте при появлении вибраций в этом случае не устра­ няет их.

Иногда устранить вибрации можно за счет измене­ ния геометрии заточки резца. Как известно, при точении с большими подачами резцами Колесова часто появля-, ются вибрации. На рис. 30 показаны внизу в позициях

а и б сечения срезов, а наверху в тех же позициях сече­ ния стружки, полученные при точении с большими пода­ чами (а — резцом с отрицательным углом % и б — резцом Колесова). Форма стружки, как видно из ри-

Рис. 30. Схема образования стружки:

а _ резцом с отрицательным углом X; б —резцом Колесова.

сунка, совершенно не похожа на форму сечения среза. Особенно это заметно в позиции б. Здесь произошло сужение стружки с 5,22 до 4,5 мм, толщина же увели­ чилась с 1,55 до 2,9 мм.

Попробуем объяснить такой характер усадки, не вдаваясь в глубокий теоретический анализ всех явле­ ний.

100

При пластических деформациях срезаемого слоя стружка обладает значительно большей твердостью, чем обрабатываемый материал. При горизонтальной передней поверхности резца, вернее при перпендикуляр­ ном положении режущей кромки по отношению к на­ правлению скорости резания, стружка направляется по передней поверхности перпендикулярно режущей кром­ ке. Если режущая кромка не прямолинейна, а имеется главная и вспомогательные режущие кромки, как преду­ смотрено у резца Колесова, то две стружки будут встре­ чаться под некоторым углом. Происходит вторичное деформирование стружки, и при этом создается значи­ тельное сопротивление резанию и радиальное отжатие заготовки или резца. В результате появляются вибра­ ции.

При наблюдениях характера износа резцов Колесова выявилось, что в первую очередь при износе получается лунка на передней поверхности, расположенная против переходной кромки.

Для предотвращения встречи двух стружек надо направить их так, чтобы они сходились под меньшим углом или, еще лучше, разделялись на две самостоя­ тельные стружки.

Общеизвестно, что, меняя угол • наклона главной режущей кромки % от положительного до отрицатель­ ного его значения, можно изменять направление схода стружки: в одном случае она сходит в сторону задней бабки, а в другом — в сторону передней. Это значит, что существует способ управления сходом стружки.

Оказывается, что, применяя такой способ при заточке резцов для точения с большими подачами, можно зна­ чительно уменьшить отжатия детали. Для этого следует режущие кромки затачивать с отрицательными углами их наклона, считая вершиной резца переходную кромку.

101

На рис. 31 показан левый проходной резец для чистовой обработки с глубиной резания до 1,5 мм и по­ дачами 0,5—1,5 мм/об. При использовании такого резца прибегают к следующей последовательности обработки. В месте предполагаемого уступа делают врезание на

Рис. 31. Левый резец с отрицательными углами наклона режущей кромки.

заданную глубину, контролируя размер по лимбу попе­ речного суппорта, и затем при левой подаче резец идет на выход —к задней бабке. Последовательно обрабаты­ вая каждый уступ, можно добиться высокой произво­ дительности за счет удобного чередования переходов без лишних передвижений суппорта.

В случае обработки под последующую шлифовку одновременно с врезанием прорезается канавка для вы­ хода шлифовального круга.

Как видно из рис. 31, угол наклона режущей кромки, параллельной направлению продольной подачи, принят равным —8°, а угол наклона режущей кромки, располо­ женной под углом в плане ф = 45°, принят равным —15°.

102

В целях подтверждения высказанных соображений были проведены сравнительные испытания работы рез­ цов с отрицательными углами Я и с принятыми по нор­ малям нулевыми значениями углов наклона режущих кромок.

Предварительно деталь протачивалась при мини­

лось нулевое положение поперечного лимба, после чего измерялся диаметр детали. Затем, не меняя положения резца в резцедержателе, устанавливали по лимбу глу­ бину резания, равной 1 мм, и деталь обтачивалась при этой глубине. После обточки производились замеры диаметров, и по разнице замеров диаметров до и после обточки определялась фактическая глубина резания.

Чем меньше была фактическая глубина резания, тем, соответственно, больше величина отжатий, а так как все опыты производились при совершенно одинаковых условиях на одной и той же детали, то практически удавалось узнать относительную величину радиальной составляющей силы резания, вызывающей отжатая.

При всех опытах резцы затачивались на заточном станке «Коммунар». После заточки режущие грани до­ водке не подвергались.

Опыты проводились как с резцами нормальной гео­ метрии Колесова, так и с резцами, имеющими указан­ ные выше отрицательные значения углов наклона режу­ щих кромок.

Приводим результаты этих опытов.

Опыт I. Крепление детали производилось в самоцентрирующем патроне с поддержкой вращающимся цент­

103