Pereosnastka.ru

Точение с высокими скоростями. Скоростное резание металлов, возникшее в СССР, к настоящему времени получило теоретическое обоснование и широко применяется на отечественных заводах. Это достигнуто объединенными усилиями ученых, инженеров-производственников (А. В. Кривоухова, А. И. Исаева, П П. Грудова и др.) и токарей-новаторов (Г. С. Борткевича, П. Б. Быкова, В. М Бирюкова, В. Н. Трутнева, В. Я. Карасева, В. К. Семинского. Д. И. Рыжкова, В.. А. Колесова и др.).

Сущность нового способа обработки металлов заключается в том, что с повышением скорости резания уменьшается степень деформации металла в процессе стружкообразования, что подтверждается; в частности, уменьшением усадки стружки и силы резания при скоростном точении. Уменьшение деформации в отдельных частицах стружки обусловливает уменьшение количества теплоты, образующейся в процессе резания в каждой частице. Кроме того, каждая частица . стружки при высокой скорости резания соприкасается с передней поверхностью резца меньше времени, чем при сравнительно низкой скорости. Благодаря этому при скоростном точении из каждой отдельной частицы стружки в резец поступает меньше теплоты, чем при низкой скорости резания.

При увеличении скорости резания уменьшается и количество теплоты, переходящей из стружки в обрабатываемую деталь. Опытами хорошо подтверждается, что при высоких скоростях резания обработанная поверхность нагревается лишь незначительно.

Таким образом, при высокой скорости резания распределение образовавшейся теплоты благоприятнее, чем при умеренных скоростях; в стружке, получившейся при высокой скорости резания, остается теплоты больше, чем при низкой скорости.

Несмотря на положительное значение повышения скорости резания, условия работы режущей кромки резца при скоростном резании тяжелее, чем при менее высоких скоростях. Хотя количество теплоты, поступающей в резец из каждой частицы стружки, при скоростном резании меньше, чем при умеренных скоростях резания, общее количество теплоты, которое поступит в резец за одно и то же время его работы, будет больше при высокой скорости резания, чем при низкой. Это объясняется тем, что в первом случае резец получит теплоту из большего количества частиц стружки, чем за такое же время при невысокой скорости’

В результате при скоростном резании резец нагревается значительно больше, чем при работе с умеренной скоростью резания. Поэтому развитие скоростного резания обусловило необходимость дальнейшего повышения прочности и стойкости твердосплавных резцов.

Одним из мероприятий, направленных к достижению этой цели, явилось улучшение качества твердых сплавов, что и было осуществлено. В настоящее время мы имеем несколько марок твердых сплавов, вполне пригодных для работы с высокими скоростями резания.

Другим способом повышения прочности и стойкости твердосплавных резцов является применение отрицательного переднего угла резца. Режущая способность твердосплавных резцов с положительным передним углом ограничивается склонностью твердосплавных пластинок к выкрашиванию. Это выкрашивание особенно заметно при обтачивании очень твердых или закаленных сталей и при работе с ударной нагрузкой (прерывистое точение, точение с неравномерным припуском и т. д.).

При отрицательном переднем угле выкрашивания пластинки, как правило, не происходит, что объясняется следующими факторами.

1. При точении резцами с отрицательным передним углом направление действующей силы Р обусловливает сжатие и обеспечивает более благоприятные условия работы пластинки твердого сплава в сравнении с условиями работы резца с положительным (+7) передним углом.

2. У резца с отрицательным передним углом значительно больше площадь среза пластинки и стержня, вследствие чего увеличивается прочность резца.

3. При отрицательном переднем угле и положительном угле наклона режущей кромки (угле К) вершина резца предохранена от ударов при обтачивании прерывистых поверхностей.

Все сказанное выше относится главным образом к обработке стали Резание чугуна и цветных металлов требует значительно меньших усилий; преимущества отрицательных углов в данном случае сказываются слабее Вследствие этого при обработке указанных материалов резцы с отрицательными передними углами применяются реже.

Наряду с достоинствами резцы с отрицательным передним углом имеют ряд существенных недостатков.

1. При точении резцами с отрицательным передним углом возрастает сила трения стружки о резец, вследствие чего увеличивается и потребная мощность. Поэтому при работе на недостаточно мощных станках приходится уменьшать скорость резания или подачи, а вместе с тем и производительность.

2. При работе рассматриваемыми резцами возрастает радиальная сила Pv. что приводит к искажению формы обрабатываемой детали (при ее недостаточной жесткости), вибрациям и т. д.

Ввиду этого резцы с отрицательным передним углом применяются лишь для обработки стали с повышенной и высокой прочностью (0в9 = 80 кПмм2 и больше) при резании с ударной нагрузкой и обработке заготовок с очень твердым поверхностным слоем В последнее время стремятся и в таких случаях пользоваться резцами с положительным передним углом.

Точение с большими подачами. Возможность повышения производительности обычного токарного станка за счет увеличения скорости резания часто ограничивается недостаточно большим предельным числом оборотов шпинделя. Повышение производительности станка путем увеличения подачи при обтачивании проходными резцами с обычной геометрией также не удается В этом случае шероховатость поверхности (гребешки) настолько возрастает, что часто оказывается необходимым последующее чистовое обтачивание детали с небольшой подачей, это сводит на нет повышение производительности, достигнутое работой с большой подачей при черновом обтачивании.

Повышение производительности при чистовом обтачивании посредством использования резца, установленного таким образом, что режущая кромка его параллельна направлению подачи или под некоторым углом к ней (подробнее о таких резцах см. стр 127), иногда весьма существенно. Но такие ре щы могут работать без вибраций лишь при сравнительно небольших глубинах резания, что исключает возможность применения этой способа обработки при сравнительно больших припусках на чистовое обтачивание.

Токарь-новатор Средневолжского станкостроительного завода В. А. Колесов предложил совмещать черновое и чистовое обтачивание в одном переходе, используя при этом специальный комбинированный резец.

Резец конструкции Колесова имеет три режущие кромки. Первая режущая кромка А с углом в плане 45° выполняе6 работу обычного проходного резца; вторая режущая кромка L с углом в плане 20° является переходной; третья С с углом в плане 0е, т. е. параллельная направлению подачи, выполняет задачу чистового резца, применяемого при больших подачах.

Резцами Колесова можно обрабатывать детали даже при сравнительно больших глубине резания и подаче, получая чистоту обрабатываемой поверхности по 4—6-му классам.

В качестве примера эффективного применения рассматриваемых резцов можно привести следующее. На модернизированном станке ДИП-300 Колесов обтачивал пиноли задней бабки токарного станка при скорости резания 150 м/мин, глубине резания 1,7—2 мм и подаче 2,7 мм/об вместо применявшейся ранее подачи 0,3—0,5 мм/об. Машинное время обработки было снижено при этом почти в 10 раз.

Наиболее значительным фактором резкого повышения производительности при работе резцом Колесова является совмещение чернового и чистового переходов при одновременном увеличении подачи.

Повышение производительности, достигаемое при использовании резца Колесова, получается существенным даже и при сопоставлении машинного времени обработки детали в один проход (за счет увеличения только подачи).

Практика применения резцов Колесова показала, что они обладают повышенной по сравнению с обычными резцами стойкостью. Это объясняется тем, что при обработке одной и той же детали длина пути, проходимого резцом Колесова по поверхности детали, меньше пути, который проходит обыкновенный резец, во столько же раз, во сколько подача при работе резцом Колесова больше, чем при обыкновенном режиме.

Например, если подача при работе резцом Колесова равна 3 мм/об, а подача при обработке той же детали обыкновенным резцом 0,3 мм/об, то длина пути, проходимого первым резцом, будет в 10 раз меньше, чем у второго.

Можно считать, что при указанных условиях работы, износ резца Колесова будет примерно в 10 раз меньше, чем износ обыкновенного резца.

Эта особенность резца Колесова обеспечивает возможность уменьшения вспомогательного времени при обработке детали.

Так, например токари Уралмашзавода Ядрышников ш Груздев при обработке закаленных валков для прокатных станов обыкновенными резцами, т е. с небольшими подачами, должны были несколько раз сменять износившиеся резцы (для получения необходимой цилиндрической детали). Применение резца Колесова позволило производить обработку этих деталей без смены резца.

Марка твердого сплава для резца конструкции Колесова выбирается с учетом обрабатываемого материала и характера работы.

При получистовой обработке стали наиболее производительным является твердый сплав марки Т15К6. При более грубой обработке стали, с глубиной резания выше 2,5—3,0 мм и с ударами, следует применять сплав Т5К10. Обработку стали с припусками 0,5—1,0 мм рекомендуется выполнять резцом из твердого сплава марки Т30К4.

При обработке чугунных деталей с глубиной резания до 2 мм применяют твердый сплав марок ВК2, В КЗ или ВК4; при глубине резания 2—6 мм — сплав марки В Кб и при большей глубине — сплав ВК8.

Подачи и скорости резания при работе резцами типа Колесова приведены в справочниках по режимам резания.

Стружколомание при скоростном точении. При скоростном точении стали особое значение имеет измельчение стружки, обеспечивающее удобство и безопасность обслуживания станка.

Универсального средства для измельчения стружки пока не существует, поэтому каждый из рассматриваемых способов решения этой задачи имеет более или менее ограниченное применение.

Ломание стружки может быть достигнуто увеличением глубины резания или подачи. В том и другом случае диаметр и шаг витков стружки уменьшаются, и она становится более ломкой. Но увеличение глубины резания ограничивается припуском на обработку, а увеличение подачи — мощностью станка, прочностью механизма подачи и жесткостью системы станок — деталь — инструмент.

Не изменяя глубины резания и подачи, можно получить более мелкую стружку, увеличив главный угол в плане резца, что, однако, понижает его стойкость.

Для дробления стружки на передней поверхности резца иногда делается уступ, расположенный параллельно режущей кромке или под углом 5—15° к ней, с расширением уступа к вершине резца. Стружка, снимаемая при такой форме уступа, ломается короткими кусками в виде завитков. Угол уступа рекомендуется делать в пределах 110—115°. Размеры k и h уступа принимаются в зависимости от глубины резания и подачи и определяются, как правило, опытным путем.

При чистовом точении с глубиной резания меньше 2 мм, для дробления стружки на передней поверхности резца необходимо делать уступ, положение и размеры которого показаны на рис. 3. в. При обработке вязких сталей уступ не всегда обеспечивает ломание стружки.

Широкое применение находят стружколоматели, называемые порожками. Таким порожком является пластинка, напаянная или приваренная к резцу на расстоянии k от режущей кромки. Это расстояние, по некоторым данным, колеблется в пределах 4—8 мм и выбирается в зависимости от подачи и глубины резания. Угол В также зависит от подачи и принимается в пределах 105—115°. Чем меньше подача, тем меньше должен быть этот угол.

Материал пластинки для ломания стружки — сталь марок 5ХНМ, 40Х, У10, любая сталь, наплавленная сормайтом, или твердый сплав ВК8

Стружколоматель. закрепляемый на резце, показан на рис. 5, а и накладной (пружинный) — на рис. 5, б. Закрепление накладного стружколомател я осуществляется одновременно с закреплением резца.

Возможность регулирования положения таких стружколомателей с учетом режима резания и свойств обрабатываемого материала, а также по мере износа резца сообщает им некоторую универсальность. Рабочая поверхность стружколомателя должна быть износоустойчивой, как и наварная или напайная пластинка.

Необходимо, чтобы между стружколомателем и передней поверхностью резца не было щели, наличие которой приводит к затормаживанию и завиванию стружки вокруг резца, резцедержателя и т. д., что создает опасность для рабочего. Вероятность такой щели особенно велика при наклонном стружколомателе.

Существуют и более сложные устройства для ломания стружки, рассматриваемые в специальной литературе.

Читать далее:

Применение высокопроизводительных резцов

• Основные направления модернизации токарных станков
• Применение группового метода обработки деталей
• Рационализация технологического процесса
• Уменьшение времени на управление станком
• Уменьшение времени на измерение детали