Способы улучшения геометрии режущих инструментов II
У фасонных инструментов, предназначенных для обработки профильных поверхностей, главное режущее лезвие имеет сложный контур. В этом случае секущие плоскости для различных точек лезвия не параллельны и задние углы имеют неодинаковую величину. При обработке задней поверхности фасонного инструмента (шлифовании или затыловании) заданный угол а всегда выдерживается в плоскости АА, параллельной оси профиля; следовательно, угол такой величины будет иметь наиболее выступающая точка лезвия (его верши на), а также точки, лежащие на горизонтальных участках лезвия.
Минимально допустимой величиной бокового заднего угла, при которой еще возможна нормальная работа инструмента, является об =3°. Хотя и эта величина гораздо меньше оптимальных значений заднего угла и, следовательно, не может обеспечить достаточно высокой стойкости инструмента, в ряде случаев действительные величины ав еще меньше.
Весьма малые боковые задние углы имеют протяжки обычной конструкции, применяемые для обработки шлицевых и цилиндрических отверстий; в последнем случае стружко-разделительные канавки, разделения стружки по ширине лезвиях режущих зубьев в шахматном порядке, создают боковые задние углы, близкие к нулю.
Задние поверхности с малыми углами авизнашиваются быстреедругих, вызывая необходимость частых переточек инструмента; они же служат причиной ухудшения чистоты обработанной поверхности. Увеличение боковых задних углов всегда дает хорошие результаты и является очень желательным. Правда, для достижения этой цели приходится вносить в конструкцию инструмента серьезные изменения. Покажем это на двух примерах.
У фасонных фрез боковые задние углы могут быть увеличены в достаточной степени только при переходе от затылованного зуба, при котором задняя поверхность очерчивается по архимедовой спирали, к остроконечному. Такие фрезы получили название острозаточенных. Они затачиваются по задним поверхностям в специальных приспособлениях, которые с помощью копиров или иных устройств обеспечивают перемещение лезвия зуба относительно шлифовального круга по требуемому контуру. Чем проще профиль фасонной фрезы, тем легче изготовить ее с острозаточенным зубом; для некоторых вогнутых профилей это крайне затруднительно. Благодаря заточке по задним поверхностям, острозаточенные фрезы получают достаточные углы и имеют высокую стойкость. Так, у острозаточенных червячных фрез сборной конструкции, разработанных и внедренных на Горьковском автозаводе, стойкость возросла в 10 раз по сравнению со стойкостью затылованных фрез.
Увеличение боковых задних углов у зубьев протяжек достигается при переходе на разновидность групповой (прогрессивной) схемы резания — так называемую схему переменного резания. В отличие от про предназначенные для и расположенные на углы у зубьев протяжек обычной конструкции.
Изменяя наклон режущих лезвий, можно влиять на отводстружки при работе других инструментов, например концевых фрез, метчиков, резьбонарезных гребенок.
Направление отвода стружки при фрезеровании концевыми фрезами зависит от соотношения между направлениями вращения инструмента и наклона винтового зуба, т. е. наклона режущего лезвия. Если эти направления совпадают, то стружка отводится вверх, а если они разноименны, — вниз. Первое необходимо при обработке закрытых пазов, а второе— при обработке открытых плоскостей.
Если режущее лезвие метчика расположено параллельно его оси, то срезаемая стружка, имеющая вид отдельных завитков, заполняет канавки между перьями, что приводит к ухудшению чистоты резьбы, а нередко является причиной поломок инструмента. При наклонно расположенном лезвии, т. е. при винтовой форме канавок, стальная стружка сходит в виде цельной спирали и принудительно направляется
либо вверх (если направление винтовой канавки совпадает с направлением резьбы), либо вниз (если эти направления различны). Благодаря тому, что стружка не заполняет канавки метчика, улучшается чистота нарезаемой резьбы, прекращаются поломки метчиков и увеличивается их стойкость.
Очевидно, отвод стружки вверх нужен при нарезании резьбы в глухих отверстиях, когда особенно нежелательно скопление стружки на дне отверстия. В этом случае рекомендуется применять метчики с правыми винтовыми канавками (для правой резьбы), расположенными под углом X = 30—45°.
При нарезании резьбы в сквозных отверстиях выгодно стружку отводить вниз; тогда она выпадает из детали через отверстие, просверленное под резьбу. Для этого нет необходимости в метчиках с левыми винтовыми канавками, достаточно у метчика с прямыми канавками заточить на заборной части и на первых одном — двух витках калибрующей части скосы под углом А, = 10°. Дальнейшим развитием такой формы
заточки являются так называемые бесканавочные метчики, описываемые ниже.
Очень хорошие результаты дает заточка скосов под углом X = 10° с направлением, обратным направлению резьбы, также на инструментах, применяемых для нарезания наружной резьбы: круглых плашках (лерках) и гребенках.
Управление формой стружки приобретает особое значение при скоростном точении стальных деталей. При высоких скоростях резания (более 70 м/мин) стальная стружка сходит непрерывной прямой лентой, опутывающей деталь и инструмент, мешает наблюдать за работой последнего и часто приводит к его поломкам. В этих условиях завивание стружки в винтовую спираль определенного диаметра и ее ломание на участки нужной длины является очень трудной задачей. Она решается двумя путями: 1) применением особой геометрии резцов, 2) использованием специальных устройств, закрепляемых на резце (накладные стружколомы) или на резцедержателе и имеющих иногда довольно сложную конструкцию.
Одним из наиболее распространенных и надежных способов завивания и ломания стружки является создание на передней поверхности твердосплавного резца вы кружки (канавки) сравнительно небольших размеров; этот способ был достаточно подробно рассмотрен выше.
При работе резца с порожком стружка, встречая препятствие, изгибается и либо сходит в виде непрерывно завивающейся винтовой спирали, либо упирается в поверхность детали и ломается на небольшие завитки.
Следует иметь в виду, что размеры уступов (порожков), обеспечивающие надежное завивание стружки, не являются постоянными, а зависят от свойств обрабатываемой стали, скорости резания, подачи и глубины резания. Если, несмотря на наличие порожка, стружка не завивается и сходит в виде прямой ленты, то необходимо уменьшить его ширину или увеличить высоту. Если же стружка комкается и заклинивается на передней поверхности резца, то, наоборот, необходимо увеличить ширину порожка или уменьшить его высоту.
На ряде заводов (Липецкий, Челябинский, Минский тракторные и др.) успешно применяются резцы с мелкими лунками (радиус R—1,0-2,5 мм, глубина 0,1-0,2 мм), которые получаются с помощью чугунного доводочного диска, имеющего специальную форму, и пасты карбида бора. Этот способ очень прост и обеспечивает надежное ломание стружки.
Зачистное (дополнительное) лезвие. Наличие вспомогательного угла в плане cpi у токарного резца приводит к тому, что поверхность, обработанная таким резцом, не является совершенно гладкой, а покрыта «гребешками», которые являются как бы витками резьбы с шагом, равным подаче. Нетрудно видеть, что высота остающихся неровностей тем больше, чем больше подача. Это ограничивает увеличение подачи (и повышение производительности) при чистовом и получистовом точении, когда грубая поверхность недопустима.
Если же уменьшить вспомогательный угол в плане до нуля на длине лезвия, превышающей подачу, то гребешки на поверхности оставаться не будут и, таким образом, препятствия для увеличения подачи устраняются. На этом основано скоростное точение с большими подачами, которое с большим успехом было применено токаремноватором В. А. Колесовым.
Важным условием получения хорошей чистоты поверхности при обработке стальных деталей резцами с зачистным лезвием является достаточно высокая скорость резания (не менее 100 м/мин), при которой на передней поверхности инструмента уже не появляется нарост иначе, несмотря на отсутствие остаточных гребешков, обработанная поверхность будет покрыта довольно крупными неровностями.