Авторы:Король К.О., Т.Г. Ивченко(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
Источник: ИНЖЕНЕР: студенческий научно-технический журнал / Донецк: ДонНТУ, 2013, № 12. &ndash c. 99-101
Король К.О. науков. кер. Івченко Т.Г. Визначення впливу кінематичних кутів у плані леза інструмента на шорсткість криволінійних поверхонь Визначений вплив головних та допоміжних кутів у плані леза різального інструменту на шорсткість обробленої поверхні для заданих радіусів при вершині леза та подач. Досліджені закономірності зміни кінематичних кутів у плані леза інструменту під час токарної обробки криволінійних поверхонь та встановлений їх вплив на шорсткість опуклих поверхонь обертання.
Забезпечення заданого рівня якості деталей машин під час їх механічної обробки &ndash важлива задача технології машинобудування, в зв’язку з чим виконані дослідження впливу на шорсткість оброблених поверхонь геометричних параметрів різального інструменту достатньо актуальні.
У наш час широко відомі загальні закономірності формування шорсткості оброблених поверхонь в залежності від умов механічної обробки, які є основою прогнозування рівня шорсткості на стадії проектування технологічних процесів та керування параметрами шорсткості на стадії виготовлення деталей машин.
Під час обробки криволінійних поверхонь має місце складний характер зміни як кінематичних геометричних параметрів леза інструменту, так і параметрів зрізу поверхневого шару, пов’язаний з кривизною поверхні, що суттєво ускладнює аналіз впливу цих параметрів на рівень шорсткості. Дослідження в цьому напрямку досить обмежені.
Метою представленої роботи є встановлення закономірностей формування шорсткості криволінійних поверхонь тіл обертання під час токарної обробки з урахуванням змінних кінематичних кутів у плані леза інструменту.
Під час обробки різцями середнє арифметичне відхилення профілю визначається наступними загальними рівняннями [1]:
де r – радіус при вершині різця; s – подача; φ – головний кут в плані різця; φ1 – допоміжний кут в плані різця; Rzі – розрахункова висота нерівностей профілю:
де γ – передній кут різця; Rи – висота нерівностей профілю на вершині різця; bс – величина пластичного відтиснення:
де ρи – радіус скруглення різальної кромки інструменту; σТ, τ0 – межа плинності і потужність оброблюваного матеріалу.
Рис.2.1 Графіки залежностей параметра шорсткості поверхні Rа від кутів в плані леза інструменту: головних φ – а) і допоміжних φ1 – б)
На рис. 2.1 наведені графіки залежностей параметра шорсткості поверхні Rа від кутів в плані леза інструменту для наступних умов: – радіус при вершині різця r = 0,5мм; подача s = 0,2мм/об; головний кут в плані; φ = 90° додатковий кут в плані φ 1 = 30°.
Графіки свідчать про те, що для заданих умов суттєвий вплив на шорсткість поверхні Rа кути в плані мають лише в діапазоні їх зміни до 30°, коли зі збільшенням як головних, так і допоміжних кутів в плані шорсткість зростає. Подальша зміна кутів у плані не впливає на шорсткість, яка визначається шорсткістю Rа1 і від них не залежить. Вплив головного кута у плані при постійному допоміжному куті визначається відповідно Rа4, при цьому шорсткість Rа2. Вплив допоміжного кута у плані при постійному головному куті визначається відповідно Rа2, при цьому постійною залишається шорсткість Rа2, яка залежить від кута в плані.
Під час обробки криволінійних поверхонь кінематичні куті в плані як головні, так і допоміжні одночасно змінюються (рис.2.2).
Приклад визначення кінематичних головних та допоміжних кутів у плані наведений для опуклої поверхні з постійним радіусом кривини (образуюча поверхні обертання – коло, центр прийнятої системи координат є центром кривини, тобто центром кола).
Положення вершини леза на вказаній криволінійній поверхні визначається миттєвим кутом повороту, який розраховується наступним чином:
де ζ=х/ρ – безрозмірна координата.
Рис. 2.3. Графіки зміни кінематичних кутів в плані леза інструменту під час обробки криволінійної поверхні
Кінематичні головний φК та допоміжний φ1К кути в плані визначаються відносно напрямку руху подачі DS миттєвим кутом повороту ψi:
Графіки зміни миттєвих кутів повороту ψi та кінематичних головних φК і допоміжних φ1К кутів у плані наведені на рис. 2.3.
Закономірності формування шорсткості вказаної криволінійної поверхні на відміну від раніш досліджених (рис. 2.1) полягають в одночасній зміні кінематичних головних і допоміжних кутів у плані.
Графіки зміни параметрів шорсткості Rаi в залежності від розташування вершини леза на обробленій криволінійній поверхні з урахуванням одночасної зміни кінематичних кутів у плані наведені на рис. 2.4.
Рис. 2.4 Графіки зміни кінематичних кутів в плані леза інструменту під час обробки криволінійної поверхні
Графіки свідчать про те, що для заданих умов вплив на шорсткість криволінійної поверхні Rа в діапазоні зміни кута до 30°, а координати до 0,1 (рис.3) має головний кут у плані ψ: при його збільшенні шорсткість зростає (вплив головного кута у плані ψ визначається шорсткістю Rа4). У зв’язку з тим, що допоміжний кут ψ1 по всій довжині криволінійної поверхні перевищує 30° (рис. 2.3), його вплив на шорсткість поверхні відсутній (вплив допоміжного кута у плані ψ1 визначається шорсткістю Rа3). Подальша зміна головного кута в плані ψ>30° також не впливає на шорсткість. Вона залишається постійною і визначається відповідно шорсткістю Ra1, яка від кутів у плані не залежить.
На підставі встановлених закономірностей зміни кінематичних кутів у плані леза інструменту під час токарної обробки криволінійних поверхонь визначений вплив головних та допоміжних кутів у плані леза інструменту на шорсткість обробленої поверхні.
В результаті виконаних досліджень для заданих радіусів при вершині леза та подач встановлені кількісні зв’язки шорсткості з кутами у плані леза інструменту, які складають підставу для розробки методів керування шорсткістю під час обробки криволінійних поверхонь.
1. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин / А.Г. Суслов. – М.: Машиностроение, 2000. – 320с.
2. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. – М.: Машиностроение, 1995. – 256с.
3. Грановский Г.И., Грановский В.Г., Резание металлов: Учебник для вузов / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. – М.: Высш. шк.,1985. - 304с.
4. Марецкая В.В. К вопросу автоматизации направленного формирования показателей качества деталей / В.В. Марецкая // Вестник компьютерных и информационных технологий. – 2008. – № 3. – С.29 – 34.