Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129

интенсивности при v = 40-50 м/мин (зона большого нароста и наибольшей усадки стружки), затем они убывают; при v 120 м/мин вибрации минимальные (рис. 28, б), так как при этом отсутствует нарост.

3. Чем меньше угол у, тем вибрации выше, особенно в зоне отрицательных его значений. Это объясняется увеличением сил трения и нароста.

4. С уменьшением угла ф и увеличением г интенсивность вибраций возрастает (рис. 28, в и г), так как при этом ширина среза увеличивается, а толщина уменьшается. Частота вибрации зависит незначительно от режима резания и геометрии резца. Устранение вибрации достигается снижением вызывающих их (возмущающих) сил и повышением жесткости колеблющейся системы. Снижение возмущающих сил достигается повышением скорости резания и подачи, а также некоторым увеличением угла у (на 5-10"), по сравнению с его оптимальным значением, и угла ф и уменьшением г. Повышение жесткости системы достигается: рациональным креплением заготовки и инструмента, применением люнетов, повышением сечения державки резца и др. Для снижения колебаний применяют виброгасители, рассеивающие энергию колебаний. В то же время при правильном выборе направления и параметров вибрации (амплитуды и частоты) последние оказывают полезное влияние на процесс резания. Метод работы с использованием вибрации называется вибрационным резанием.

Вибрационное резание заключается в том, что режущему инструменту, наряду с его обычными рабочими движениями, сообщаются колебательные движения с ультразвуковой частотой. Они облегчают процесс резания, повышают класс чистоты и точность обработки, уменьшают деформацию металла и повышают стойкость инструмента. Ультразвуковые колебания совершаются с высокой частотой - в 20-40 кгц и малых амплитудах - в 2- 20 мк (частота обычных колебаний 500-1000 гц, амплитуда 50-200 мк). Не нарушая нормальных условий резания, они изменяют условия контакта инструмента с поверхностью резания и стружкой.

Контакт происходит периодически, соответственно частоте колебаний, тем самым снижаются деформации, наростообразование, слипание, а следовательно, уменьшаются нагрев и износ резца и улучшается качество обработанной поверхности. Направление колебательных движений показано на рис. 29 стрелками. Колебания по схемам / и / улучшают чистоту поверхности и повышают стойкость резца; схема / обеспечивает также дробление стружки. Колебания по схеме не улучшают шероховатость поверхности, но повышают стойкость резца [21, 22]. Применяют также крутильные колебания.

Вибрационное резание особенно эффективно при обработке нержавеющих и жаропрочных сталей, имеющих повышенную



склонность к слипанию с инструментом. Частое нарушение контакта инструмента со стружкой и поверхностью резания исключает возможность слипания и облегчает процесс резания. Особенно это важно при сверлении отверстий, так как слипание стружки с пе-


Рис. 29. Направление ультразвуковых колебаний:

/ - по вектору скорости резания; - в направлении подачи; / - в радиальном направлении

редней поверхностью сверла ведет к забиванию канавок, заеданию и частым поломкам сверла. Вибрационное резание применяется также при развертывании, резьбонарезании, шлифовании и др. Оно производится на обычных станках с установкой на них высокочастотных вибраторов. Источником питания являются ультразвуковые генераторы.

§ 3. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Образование микронеровностей вызывается, как объяснено выше, сопутствующими процессу резания явлениями, зависящими в свою очередь от ряда факторов: обрабатываемого материала, режима резания, геометрии, качества отделки режущих элементов и износа инструмента, смазывающе-охлаждающей жидкости и др.

Свойства обрабатываемого материала. Чем пластичнее металл и грубее его структура, тем ниже класс чистоты обработанной поверхности. На ней образуются надрывы, отдельные волокна силами трения срываются с ее поверхности в момент отделения стружки, с увеличением пластичности металл больше деформируется, увеличивается нарост, усиливаются вибрации и в результате снижается класс чистоты поверхности. При высокой скорости резания влияние пластичности металла уменьшается, так как он меньше деформируется. Сталь с мелкозернистой структурой обрабатывается чище, поэтому рекомендуется перед чистовой обработкой подвергать ее нормализации.

Режимы резания. Опыты показывают, что на высоту микронеровностей глубина резания влияет слабо, а подача и скорость резания влияют в сильной степени [28]. Слабое влияние глубины резания можно объяснить тем, что степень деформации металла (g) с увеличением ширины среза изменяется незначительно. Увели-




чение глубины резания слабо влияет и на величину нароста, но вызывает более интенсивные вибрации. С увеличением подачи высота и площадь остаточного сечения среза возрастают (см. рис. 27, а). Также возрастают величина нароста и температура деформируемого слоя. В результате увеличивается шероховатость поверхности. С другой стороны, с увеличением подачи (толщины среза) уменьшаются вибрации (Л) и деформация металла (g), что способствует уменьшению высоты микронеровностей.

Преобладающее влияние, однако, оказывают факторы, увеличивающие шероховатость поверхности. Влияние скорости резания на шероховатость поверхности имеет для стали вид горбооб-разной кривой а (рис. 30). При малых скоростях реза- мк

НИЯ до 5 м/мин и высоких- jg

свыше 70 м/мин класс чистоты обработанной поверхности высокий; низкий - в зоне t) = 20 н- 40 м/мин. При г; 120 м/мин класс чистоты почти не изменяется. Это вызывается изменением наро-стообразования, деформации и вибрации. В зоне средних скоростей резания сталь больше деформируется, нарост максимальный, вибрации интенсивные. В зоне высоких скоростей резания сталь деформируется слабо, нарост отсутствует, вибрации минимальные (рис. 28, б). При обработке чугуна и цветных металлов с увеличением скорости резания класс чистоты поверхности постепенно повышается (см. кривую б на рис. 30).

Геометрия инструмента. Наибольшее влияние на чистоту поверхности оказывает радиус при вершине резца г. Чем больше г, тем выше класс чистоты при условии жесткой и виброустойчивой системы. С увеличением г возрастают радиальные силы Ру, вызывающие увеличение деформаций и вибрацию системы (см. рис. 28, г), что увеличивает шероховатость поверхности. С другой стороны, с увеличением г высота остаточного сечения среза уменьшается (см. рис. 27, б). На шероховатость поверхности также влияют углы резца у, а, ф, ф, Я. С увеличением угла у шероховатость уменьшается, так как уменьшаются деформация металла (g), величина нароста, сила трения и интенсивность вибрации (см. рис. 28, б). С увеличением угла а уменьшаются работа трения на задней поверхности резца и шероховатость. С уменьшением углов Ф и ф1 высота остаточного сечения среза и шероховатость уменьшаются (рис. 27, виг). С другой стороны, с их уменьшением увеличиваются ширина среза и силы Ру, тем самым усиливаются вибрации, увеличивается шероховатость поверхности (см.

Рис. 30. Влияние скорости резания на высоту неровностей поверхности:

о - при обработке стали; 6 - чугуна



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129