Файл: Бетанели, А. И. Прочность и надежность режущего инструмента.pdf

Р е ш е н и е

рекомендуемого. Уменьшение толщины среза до а =0 ,4 • 10_3м да­ ет /20= 1,145, а до а = 0,32 • 10“3м, пь—1,425. Следовательно, диа­ пазоном допустимых толщин среза является а=0,32ч-0,4 ; 10~3м. Из данного диапазона должна быть выбрана такая толщина сре­ за, которая по кривым vTa=f(a) соответствует оптимальным усло­ виям. (Зависимость л*=/(а) для данных условий резания дана на

Р е ш е н и е

252

Пусть требуется определить предельные толщины среза при обработке различных материалов (тф1, тФ2, тф3 и т. д.) инструмен­ том с данными геометрическими параметрами, изготовленным из данного инструментального материала. Для этого поступаем сле­ дующим образом (см. [24]):

1. На диаграмме (см. рис. 5.95) параллельно оси абсцисс прово­ дим линию, соответствующую пределу прочности инструменталь­ ного материала при одноосном растяжении. Далее на той же диа­ грамме, параллельно оси абсцисс, проводим линии, соответству­ ющие предельным значениям допускаемых напряжений [о] =

■= — . (Рекомендуемые предельные значения коэффициента запаса

>4

приведены выше, в главе II).2

Рис. 5.95. Типовая диаграмма I.

2. При обработке какого-либо одного материала доводим режущую часть до скалывания при соответствующей предельной толщине среза. Определяем соответственно силы резания, усадку стружки и по формуле (1.4) ширину контакта стружки с передней поверхностью. По формуле (5.51) вычисляем коэффициент ко­ торый является неизменным и для других материалов. По форму­ ле (5.50) определяем величины оу тах и производим полное постро­ ение прямой су mnx=f(a).

Опустим с точек пересечения прямой о, „,„,.=/(0) с прямыми предела прочности и допускаемых напряжений перпендикуляры на ось абсцисс. Точки пересечения с осью абсцисс определяют

253

предельную толщину среза апр1 и предельные значения допуска­ емых толщин среза адоп1. Для суждения о том, которая из допускаемых толщин среза должна быть принята за основу, не­ обходимо иметь кривые vTa—f(a).

3. При резании каждого из материалов с двумя толщинами среза, не доводя режущую часть до скалывания, определяем силы резания, усадки стружки и по формуле (1.4) ширину контакта стружки с передней поверхностью. Затем по формуле (5.50) опре­ деляем величины огх тах и производим построение точек на рис. 5.95. (Если заранее известны величины тф, то нет необходимости

Толщины среза должны быть подобраны так, чтобы соответст­

водим прямые, экстраполируя их до пересечения с линией предела прочности и линиями допускаемых напряжений. Опуская с точек

материалу. Соответственно, наиболее труднообрабатываемому ма­ териалу соответствует наименьшая по величине предельная тол­ щина среза и, наоборот, наиболее легкообрабатываемому матери­ алу соответствует наибольшая по величине предельная толщина среза.- Иллюстрацией указанных закономерностей может служить рис. 5.38.

Рассмотрим случай обработки одного обрабатываемого матери­ ала инструментами, изготовленными из разных инструментальных материалов, но имеющими неизменную форму режущей части инс­ трумента. Для определения предельных толщин среза поступаем следующим образом (см. рис. 5.96).

1. На диаграмме параллельно оси абсцисс проводим прямые, соответствующие пределам прочности аЬъ оЬі, сrft3 различных инс­ трументальных материалов.

.254

2. При резании одним из инструментальных материалов, с не­ изменной скоростью при различных толщинах среза определяем полную примерно линейную зависимость Д mBX=f{a) и произво­ дим построение прямой. Опуская на ось абсцисс перпендикуля­ ры с точек пересечения прямой o1 max= f(fi) с линиями пределов прочности, определяем предельные толщины среза апр1, апрг, апрз. Соответственно определяются допускаемые толщины среза. Иллюс­

трацией указанных закономерностей могут служить рис. 5.39 и 5.40.

Перейдем к рассмотрению определения предельных форм ре­ жущей части инструмента, изготовленного из данного инструмен­ тального материала при обработке данного обрабатываемого мате­ риала. Для определения предельных форм поступаем следующим

образом:

2. На диаграмме (см. рис. 5.97) параллельно оси абсцисс про­ водим прямую, соответствующую пределу прочности инструмен­ тального материала.

2.Для одной из форм режущей части определяем коэффициент /го и производим полное построение прямой ог max=f(ä).

Основываясь на исследованиях автора, приведенных в данном труде (см. таблицу 5.2), определяем r—k&=const для разных форм режущей части. Это дает возможность вычислить k0 уже для раз­ личных форм режущей части.

3.При двух толщинах среза, соответствующих области сред­ них и больших толщин среза, для каждой из форм режущей час­ ти определяем точки сгг „,„„.=/(«), проводим через эти точки пря-

255

мые и экстраполируем их до пересечения с линией предела проч­ ности. С точек пересечения опускаем перпендикуляры на ось абс­ цисс и, таким образом, определяем предельные толщины среза. На рис. 5.87 наибольшему переднему углу и наименьшему углу заострения соответствует наибольшая крутизна прямой и наобо­ рот. Иллюстрацией указанных закономерностей могут служить рис. 5.18, 5.32, 5.35.

Наибольшей величине предельной толщины среза соответству­ ет оптимальная с точки зрения прочности форма режущей части инструмента. Естественно, что оптимальная с точки зрения проч­ ности форма режущей части является необходимым, но недоста­ точным условием рациональной обработки. Необходимо также учитывать условия оптимальности с точки зрения износостойкости.

Применение данного метода связано с проведением станочных экспериментов. В дальнейшем, по-видимому, будут разработаны теоретические формулы для расчета сил резания и ширины кон­ такта в зависимости от параметров, для определения которых нет необходимости проведения станочных экспериментов. Тогда при составлении нормативных материалов будет возможно определе­ ние предельных толщин среза и форм режущей части инструмен­ тов без опытов на металлорежущих станках.

Выше, в главе I было указано на соотношение между предель­ ными и экономическими подачами, которое для всех станков в

среднем - ^ - = 2 ,5 . На основании этого соотношения при необхс-

Зэк

днмости могут быть определены экономические подачи и толщины среза.

Все сказанное выше относилось к непрерывному резанию, но с определенными поправками и дополнениями может быть распрос­ транено и на прерывистое резание.

Как было отмечено выше, в главе II, при прерывистом реза­ нии в определенных условиях скалывание режущей части может быть результатом статического нагружения, усталости или удара. При встречном фрезеровании предельные толщины среза достаточ­ но большие и примерно соответствуют толщинам среза при точе­ нии. По-видимому, изменение толщины среза от нулевой до мак­ симальной исключает удар при врезании и смягчает циклич­ ность нагружения. Поэтому надо полагать, что в этом случае дос­ таточно точным будет расчет по статической нагрузке с поправкой па скорость резания, поскольку, как было показано в главе I, с увеличением скорости резания предельные толщины среза при встречном фрезеровании в сильной степени возрастают. При сим­ метричном фрезеровании до определенной скорости резания пре­ дельные толщины среза более чем вдвое меньше, чем при точении

Эта разница в еще большей степени наблюдается при попутном фрезеровании.

Для симметричного и попутного фрезерования, когда при опре_ деленных скоростях предельные толщины среза меньше, чем пре­ дельные толщины среза в случае точения, допускаемые напряже­ ния надо определять по формуле (2.7). При этом величины преде­ ла выносливости при растяжении-сжатии можно определять в ви­ де 0,5(У(, , как это было указано в главе IV (см. также [18]).

Надо полагать, что расчеты хрупкой прочности зубьев фрез бу­ дут более точными, если учитывать также влияние термических напряжений, особенно при высоких скоростях резания.

Как было отмечено в главе II, еще большие затруднения имеем в теоретическом анализе напряженного состояния при ударе, ко­ торый имеет место при врезании в случае строгания, когда проис­

—. Коэффициент /у учитывает также влияние формы, те.х-

ІІЬ

нологии изготовления и масштабного эффекта, аналогично тому,

для сталей с содержанием углерода свыше 0,25%, Ф —т|—7=50”,

тью отражают закономерности изменения напряжений в зависи­ мости от условий резания, было показано выше на основании по­ ляризационно-оптических экспериментов. Для суждения о точ­ ности определения величин напряжений необходимо вычисление относительных ошибок.

Как известно [ЗС], относительная ошибка рассчитывается как частное от деления абсолютной ошибки Ау на определяемую вели-

2 5 8