ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВЕЛЕЧИНЫ ГЛАВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРЕДНЕГО УГЛА СВЕРЛА  g

Полока Д.А.( ДонГТУ, г. Донецк, Украина)

In the given work the influence of a forward corner on size of the main making force of cutting and character of her change is considered

 

         Спиральное сверло является наиболее распространенным режущим инструментом для сверления или рассверливания отверстий диаметром до   80 мм .Сверла из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком диаметром от 6 до 60мм и с цилиндрическим хвостовиком диаметром от 8 до 16мм должны быть изготовляют сварными, кроме сверл из шлифованной стали  диаметром  менее 12 мм, которые могут быть цельными. Сверло является много кромочным инструментом; в резании участвуют две главные кромки, вспомогательные режущие кромки по ленточкам и поперечная кромка. Форма и положение передней поверхности  характеризуемое углом наклона винтовой канавки, влияют на характер образования и транспортирования стружки. w изменяется от 18° для Æ0.25-1.0мм и до 33° для Æ44.5-80мм. Линии пересечения передних и задних поверхностей образуют режущие кромки с углом при вершине 2j  , изменяемый в зависимости от обрабатываемого материала  2j=116-120°(см.рис.1).Передний угол сверла является величиной переменной, зависящей от геометрических параметров сверла. Наибольшее значение на периферии(35°), наименьшее – у оси(-23°).Перспективные направления повышения качества инструмента можно определить лишь при условии установления аналитических зависимостей между конструктивными параметрами инструмента и критериями, характеризующими его качество в процессе использования. На качество сверла влияют его геометрические параметры. Изменяя какие-либо из них можно улучшить одни качества сверла, но в тоже время ухудшить другие. Необходимо определить критерий, отражающий качество инструмента на всех этапах его производства. За такой параметр принимают качество поверхностного слоя инструмента. В процессе эксплуатации качество инструмента остается наиболее высоким при наличии оптимальной температуры резания. Зная изменения  температуры от геометрических параметров инструмента и его эксплуатации, можно совершенствовать конструкцию инструмента.

        

                   Рисунок 1 – Геометрические параметры спирального сверла

 

         Для определения влияния элементов сверла на температуру надо знать не среднее значение температуры, а характер распределения ее вдоль режущей кромки. Для расчета температуры в любой точке тела в каждый момент времени необходимо решать дифференциальное уравнение теплопроводности а конкретных краевых условиях, при этом целесообразна схематизация процесса, принимая следующие допущения: основное тепловыделение происходит от источников, расположенных на режущей лезвиях; фактическая мощность источников определяется суммарным тепловыделением от деформации металла и трения стружки о переднюю поверхность; режущая часть сверла в зоне резания есть бесконечный клин, движущийся по полупространству; значения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности не зависят от температуры резания.

Зададим следующие исходные данные:Угол при вершине 2j=120°; угол наклона винтовой канавки w=30°; угол наклона поперечной кромки y=55° ; Диаметр сердцевины 2а=0,15D.

Для определения изменения величины главной составляющей силы резания, нам необходимо знать изменение переднего угла вдоль режущей кромки инструмента. Передний угол γ в данной точке х в нормальном сечении к режущей кромке, определяется по формуле, выведенной П.Р. Родиным [2]:

причем                              ,

где  r_x-расстояние от оси сверла до касательной к проекции режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к  оси сверла;                              
                   m_x - угол между радиусом окружности, на которой лежит данная точка х и проекцией режущей кромки на плоскость, перпендикулярную к оси сверла;                                           w_x -угол наклона винтовой образующей поверхности канавки, проходящей через точку x, выражается уравнением:

                                       

где     R- наружный радиус сверла                                                                           
       w - угол наклона винтовой канавки сверла (отнесенный к наружному диаметру)                                     

Все полученные значения запишем в табл.1

           Таблица 1- Значения переднего угла

№ п/п	rx / R	mx°	wx°	gx°
1	1	8°30¢	30°	30° 28¢
2	0.8	10°50¢	24° 47¢	23° 24¢
3	0.6	14°30¢	19° 06¢	14° 48¢
4	0.4	22°	13°	3° 09¢
5	0.2	48°30¢	6° 35¢	-24° 09¢
6	0.183	55°	4° 57¢	-32° 06¢

 

По полученным значениям построим график передних углов сверла(см рис.2)

Вывод зависимости для определения главной составляющей силы резания, основан на равенстве касательных напряжений при резании и при сжатии или растяжении при равной степени эквивалентных деформаций [3]:

                          

где   t- сопротивление деформации при резании( t=0.9s_в);                              
         к- коэффициент усадки стружки (к=2.88);                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Рисунок 2 – Передние углы сверла вдоль режущей кромки сверла

 

 

Толщину и ширину среза определим по следующим формулам [4]:

                                , 

                   Таким образом, t_сд=0.9·610=550 H/мм²; а=0.16 мм; b=2 мм                 

Результаты расчетов занесем в таблицу (табл.2)

               Таблица 2 – Величина главной составляющей силы резания

 

По полученным значениям построим график изменения силы резания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  3 – График изменения главной составляющей силы резания от g

         Для определения суммарной силы действующей вдоль режущей кромки, проинтегрируем силу Pz по g, т.е.

                                 ;

Разобьем диапазон интегрирования, т.е.        

 

Таким образом, основное влияние на главную составляющую силы резания оказывает передний угол g.Увеличение переднего угла уменьшает силу резания (см.рис.3). Из рисунка видно, что влияние переднего угла на силу Pz особенно заметно при углах g<16°,дальнейшее увеличение g практически не сказывается на изменении Pz.

 

Список литературы:

1.Юдковский П.А. Автоматизация производства и повышение качества концевого режущего инструмента. – М.: Машиностроение, 1980.- 120с.

2.Семенченко И.И. Проектирование металлорежущих инструментов. – М.,1963.-922с.

3.Филоненко С.Н. Резание металлов. - М.: «Вища школа»,1969.-253с.

4.Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М.:Машиностроение,1975.-330с.