Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408![]()
Назначение геометрических параметров режущей части резьбонарезного инструмента при обработке прерывистых поверхностей
# 09, сентябрь 2013 DOI: 10.7463/0913.0590761
Файл статьи:
![]() УДК621.90.025 Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана
Нарушение кинематики процесса резьбонарезания - рассогласование движения метчика и смещение его оси в радиальном направлении зависит от сил, действующих на метчик. Метод расчета динамических характеристик процесса резьбонарезания с использованием экспериментально полученных ранее удельных сил резания, изложенный в работе [1], позволил в аналитическом виде установить взаимосвязь векторных сумм сил резания на опорных поверхностях резьбовой пары метчик-заготовка с геометрическими и конструктивными параметрами режущей части инструмента. Отжатие оси инструмента в радиальном направлении происходит под действием вектора радиальной силы Суммарная радиальная сила
Алгоритм расчета составляющих силы резания и определения их накопленного значения, изложенный на примере метчика в работе [1], справедлив и для всех типов резьбонарезных головок (РНГ), формирующих резьбовой профиль по генераторной схеме резания. В качестве примера рассмотрим схему действия составляющих силы резания в плоскости перпендикулярной оси резьбонарезной головки типа 1К...5К; 1КА...5КА; 1КИ-25; 1КB-19МА (ГОСТ21760-86), оснащенной круглыми радиальными гребенками. Для определения абсолютного значения и направления линий действия векторов составляющих силы резания введена система координат OZY, положительное направление осей которой указано на рис. 1. Для первых четырех режущих профилей показаны векторы радиальной
Рис. 1. Схема действия составляющих сил резания на режущей части РНГ.
Используя уравнение (1), определим проекции накопленной суммарной радиальной силы для первых двух режущих профилей РНГ. На ось Y:
На ось Z:
где Далее, для краткости записи, накопленная векторная сумма - Выполненное с использованием уравнений (2), (3) аналитическое исследование динамических характеристик резьбонарезания показало, что для резьбонарезного инструмента с равномерным угловым шагом между зубьями ε инструмента, работающего по генераторной схеме формообразования, во всем диапазоне значений числа режущих зубьев z, угла режущей части φ и шага резьбы P, характерно наличие преимущественного направления линий действия вектора радиальной силы Выполненное аналитическое исследование влияния на динамические характеристики углового шага между зубьями инструмента ε, угла режущей части φ, диаметра отверстия под резьбу Dотв, толщины слоя, срезаемого первым режущим профилем az1, очередности вступления режущих профилей в работу и др. показало, что наибольшее влияние на изменение вектора циркулирующей силы Изменяя угловой шаг ε инструмента, можно избежать односторонней направленности вектора [1].
Рис. 2. Закономерность изменения радиальной силы PR по мере врезания режущей части метчика и РНГ; i- порядковый номер режущего профиля.
При обработке прерывистых поверхностей ведение инструмента осуществляется по копиру или используются инструмент с цилиндрическим направляющим элементом с целью ограничения возможности смещения в радиальном направлении. Возможность смещения инструмента в переделах величины гарантированного зазора между направляющим элементом и отверстием под резьбу приводит к ударам режущих лезвий об обрабатываемую поверхность при выходе из паза. Расчеты показывают, что выбор сочетания указанных выше конструктивных и геометрических параметров режущей части, а также правильной начальной ориентации первого режущего зуба инструмента относительно паза обрабатываемой заготовки позволяют исключить совпадение пиковой нагрузки инструмента с моментом прохождения паза (канавки, шлица, лыски, косой заход и выход и т. д.), а, следовательно, уменьшить нагрузку на инструмент и предотвратить его возможную поломку. В качестве иллюстрации проведем численный анализ изменения характера нагрузи инструмента, например, при изменении начального относительного положения первого режущего зуба и заготовки: 1. Вводится дискретность отсчета угловой координаты инструмента dω с учетом особенностей формы поверхности заготовки под резьбу. Например, при нарезании резьбы на заготовке с шпоночным пазом сектор угла поворота инструмента dω должен быть меньше чем сектор паза
где h- ширина шпонки; dзаг - диаметр заготовки.
Для резьб M6-M36 c пазом под призматическую шпонку по ГОСТ10748-79 наибольшая возможная дискретность отсчета dω угловой координаты инструмента ω, определенная по уравнению (4), составляет dωmax=240. 2. Устанавливается относительное положение первого режущего зуба инструмента и паза на заготовке под резьбу в начальный момент резания в соответствии с схемой рис. 3. Для устойчивой фиксации инструмента вершина первого режущего зуба должна отстоять от края паза на 50-100, как показано на рис. 3.
Рис. 3. Схема начального положения инструмента.
3. Конфигурация обрабатываемой поверхности представляется в виде матрицы:
где τij - элементы матрицы, принимают значения: τij=0, если обрабатываемая поверхность в данной точке прерывается (нет материала); τij=1, если обрабатываемая поверхность в данной точке непрерывна (есть материал);
Для иллюстрации принципа представления конфигурации обрабатываемой поверхности, построим матрицу T, для тех же параметров инструмента (M18 z=4, φ=190 (np=8)), но c большей dω=450, чем допустимое уравнением (4) дискретностью отсчета угловой координаты, с целью сделать запись более компактной (принято dω= описывающие форму обрабатываемой поверхности (наличие материала) для режущих зубьев z1, z2, z3, z4 соответственно,при последовательном повороте инструмента на угловой шаг dω (рис. 3). Верхний индекс векторов-столбцов матрицы Tобозначает порядковый номер режущего зуба. Принято, что в начальный момент резания в работу одновременно вступают два режущих профиля, расположенных на первом резьбовом витке. «Прокручивание» элементов τij матрицы в пределах столбцов позволяет задавать различные варианты относительного положения паза и инструмента в начальный момент резания. 4. Радиальные силы рассчитываются по вариантам относительного положения инструмента и заготовки в начальный момент резания. При определении накопленной радиальной силы
где Угол действия Θi вектора радиальной силы Результаты расчета 5. Выбор предпочтительного варианта исходного положения паза и инструмента исходя из условий: - минимальные значения вектора радиальной силы по абсолютной величине (рис. 4, в); - при наличии одностороннего отжатия инструмента сектор паза - линии преимущественной направленности вектора
Рис. 4. Графики изменения значения радиальной силы
- вектор суммарной радиальной силы
Выводы: 1. Предлагаемая методика расчёта составляющих сил резания и моделирования конфигурации поверхностей позволяет определить характер закономерности изменения сил резания при нарезании резьбы по генераторной схеме формообразования на прерывистых поверхностях.
2. Аналитические расчеты показывают, что изменение параметров режущей части позволяет ориентировать требуемым образом сектор преимущественного направления линий действия вектора радиальной силы
Список литературы. 1. Иванина И.В. Влияние угла в плане и углового шага между зубьями на плавность работы резьбонарезного инструмента при генераторной схеме резания // Известия вузов. Машиностроение. 2004. № 10. С. 56-63. Публикации с ключевыми словами: резьбонарезание, метчик, геометрические параметры, генераторная схема резания, радиальная сила, прерывистые поверхности Публикации со словами: резьбонарезание, метчик, геометрические параметры, генераторная схема резания, радиальная сила, прерывистые поверхности Смотри также: Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|