Материал: Обработка резанием вольфрамовых сплавов. учебное пособие. Жачкин С.Ю

Из этой формулы видно, что при резании без вибраций минимальный задний угол, исключающий затирание, крайне мал и определяется кинематическим углом

Вначале рост у незначительно повышает значение но при значениях v, близких к единице, необходимый задний угол резко возрастает до 90°.

Например, при точении заготовки диаметром D = 26 мм, v = 33 м/мин, s=0,4 мм/об без колебаний составляет несколько секунд. При точении с вибрациями, когда v = 0,6, = 40'; при v =0,9 и только при v=0,995 .

При v=1, т. е. при равенстве окружной и колебательной скоростей происходит переход от непрерывного резания к прерывистому. Процесс прерывистого резания наступает при v>1 и складывается из двух основных участков — резания и отдыха. Резание происходит за каждый цикл с переменной скоростью и прекращается при скорости, равной нулю.

(26)

Скорость резания при входе инструмента в обрабатываемый материал зависит от величины у. Чтобы определить момент входа инструмента в обрабатываемый материал, определим длину пути инструмента, на котором происходит процесс резания за один период колебаний (рис. 10):

(27)

Подставляя в полученное трансцендентное уравнение выражение (26) для , получим

(28)

Решая это уравнение, можно получить , зная которое можно определить скорость входа инструмента в обрабатываемую деталь , используя выражение (19).

Рис. 10 Определение момента входа резца в обрабатываемый материал

Рис. 11 Определение времени контакта инструмента с заготовкой

Для случая, когда в уравнении (27), можно пренебречь членами, определяющими равномерное движение, т. е. , тогда

(29)

Более простым является определение (в графическом методом, представленным на рис. 11. Максимальная величина перемещения режущей кромки в направлении оси Z в сложном движении за предыдущий период колебаний достигается в точке А (см. рис. 10), в которой v = 0. При дальнейшем движении режущая кромка отходит назад, и затем величина достигается лишь в момент времени , который легко определить, проведя горизонтальную линию из точки А до пересечения с кривой . Точка В и будет являться началом резания при последующем периоде колебаний.

При значениях v, близких к единице и v>1, врезание и выход инструмента будут происходить с затиранием. На этой части периода между поверхностью резания и задней гранью инструмента будут происходить контактные явления, аналогичные резанию с радиальными колебаниями для случая свободного резания. Несмотря на малое время такого контакта, при объяснении физических явлений, происходящих при резании с тангенциальными вибрациями, его следует учитывать.

Время этого контакта можно определить следующим образом (рис. 11):

(30)

где — время начала затирания, определяемое из условия

(31)

Подставляя в уравнение (30) выражения для , , и , получим

(32)

Выше рассмотрена кинематика процесса резания с вынужденными тангенциальными колебаниями. При этом считалось, что в направлении осей х и у система абсолютно жесткая.

Представляет интерес рассмотрение кинематики процесса резания с вынужденными тангенциальными колебаниями и для случая, когда под действием переменной силы резания возникнут колебания и в направлении оси у (рис. 12). Это особенно характерно для резания вольфрама, так как силы резания при его обработке значительно выше. При вибрациях в этом направлении увеличивается шероховатость обработанной поверхности, так как перемещение режущей кромки при вибрациях фиксируется непосредственно на обработанной поверхности детали. Кроме того, повышается нагрузка на вспомогательную режущую кромку и вершину инструмента. Результатом этого может явиться повышенный износ и выкрашивание режущих кромок инструмента.

При резании с вынужденными вибрациями одновременно по осям Z и Y режущая часть инструмента совершает четыре движения: равномерное вращательное движение с окружной скоростью ; равномерное движение подачи со скоростью ; вибрационное движение по оси Z со скоростью и вибрационное движение по оси Y со скоростью , т. е.

(33)

Рис. 12 Рабочие углы инструмента при резании с тангенциальными и радиальными колебаниями

Векторы скоростей главного движения и движения подачи во времени остаются постоянными; векторы вибрационного движения и изменяют свое направление и величину. Вектор скорости резания, определяющий относительное движение инструмента и заготовки, ,

(34)

Амплитуды колебаний скоростей вибрационного движения

(35)

где — амплитуды вибраций, мм; —круговая частота в рад/с.

Прирост скорости резания в этом случае будет в основном определяться тангенциальными вибрациями.

Возникновение вибраций в радиальном направлении приводит к изменению по времени и величине глубины резания t и подачи s. При этом глубина резания и подача изменяются в фазе с вибрационным перемещением

(36)

Изменение и приводит при этом виде вибраций к большим колебаниям площади поперечного сечения срезаемого слоя по сравнению с обычным резанием.

Общее изменение глубины резания, обусловленное одновременным вибрационным движением в тангенциальном и радиальном направлениях,

(37)

Текущее значение глубины резания при

(38)

Текущие значения толщины и ширины срезаемого слоя будут также переменными:

(39)

где — толщина и ширина срезаемого слоя при безвибрационном резании;

(40)

Тогда суммарная сила резания, действующая на главную режущую кромку , обусловленная процессом резания с тангенциальными вибрациями по закону и радиальными , будет

(41)

Текущие значения рабочих углов инструмента определяются выражениями (см. рис. 12)

(42)

Минимальное значение рабочею заднего угла для случая непрерывного резания, т. е. когда ,

(43)

Если амплитуда колебаний, возникающих по оси У пропорциональна жесткости, то, зная соотношение жесткостей по осям Z и Y, выражение (43) можно записать

, (44)

где

Таблица 6