РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА КОНСТРУКЦІЙ САМОВСТАНОВЛЮВАЛЬНИХ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ БЛОКІВ ДЛЯ ОБРОБКИ
ОТВОРІВ З НЕПЕРПЕНДИКУЛЯРНИМ ТОРЦЕМ
2.1. Визначення умови самовстановлювання інструментальних блоків з осьовими
осциляціями
Відомо багато факторів, які призводять до викривлення осі отвору (уведення
інструмента). Це, насамперед, зміна твердості оброблюваного матеріалу, похибки
виготовлення та закріплення інструмента, недостатня жорсткість технологічної
системи, нерівномірність зношення лез інструменту та ін. В реальних
технологічних процесах ці чи інші фактори присутні завжди, але особливо
ретельно слід враховувати їх вплив на процес уведення інструмента при обробці
глибоких отворів (l/d>5) та обробці важкоооброблюваних корозійно – стійких і
жароміцних сталей та сплавів [19, 56, 65, 66, 76, 126, 132].
Крім цього, в більшості випадків спостерігається неспіввісність осей
інструменту і заготовки, неперпендикулярність торця заготовки до осі отвору. Це
зумовлене неточністю закріплення заготовки та величиною допусків на заготовки.
Якщо проаналізувати етап врізання інструменту в тіло заготовки з урахуванням
перелічених вище факторів, то стає зрозумілою причина великої кількості поломок
та заклинювань інструменту, нерівномірності якісних показників по всій довжині
отвору, уведення отвору. Тому, особливо актуальною є задача дослідження процесу
обробки отворів на всіх його етапах з врахуванням неперпендикулярності торця та
неспіввісності осей інструменту і заготовки. Особливо це стосується
інструментів з осьовими коливаннями різальних лез.
Для цього визначимо умови самовстановлювання інструменту із двома рухомими
лезами в осьовому напрямку.
Розглянемо випадок, коли осі інструменту та отвору не співпадають (рис. 2.1) і
є взаємно паралельні з величиною зміщення е. При аналізі процесу різання будемо
виходити з того, що в період самовстановлювання різання не відбувається, а
здійснюється ковзання контактуючої різальної кромки рухомого леза по кромці
оброблюваного отвору під впливом подачі до повного дотику обох різальних кромок
краю оброблюваного отвору.
При контакті однієї з різальних кромок забірної частини рухомого леза із
заготовкою під час подачі в місці контакту з’являється нормальна сила реакції
N, величина якої залежить від кута в плані ц0 забірної частини різальної кромки
і коефіцієнту тертя на різальній кромці і напрямних рухомих різальних кромок.
Рис. 2.1. Схема дії сил при самовстановлюванні інструменту із двома рухомими
лезами в осьовому напрямку
В період самовстановлювання лезо, яке дотикається до кромки отвору,
переміщується в осьовому напрямку силою Nx, величина якої залежить від кута в
плані ц0 забірної частини , коефіцієнта тертя (сили тертя) в місці контакту
інструменту із заготовкою:
(2.1)
де ц – кут тертя.
Лезо переміститься в осьовому напрямку при умові, якщо сила Nx буде більша за
силу тертя Т в направляючих інструменту:
(2.2)
Для виявлення механізму самовстановлювання блоку виразимо силу тертя Т через Ny
і коефіцієнт тертя пари направляючі-корпус:
(2.3)
Вираз (2.3) справедливий без врахування моменту сил тертя ковзання країв
заготовки по різальній кромці.
Підставивши у формулу (2.2) значення Nx і Т , отримаємо вираз, який визначає
умови самовстановлювання інструменту при контактуванні одної з різальних кромок
із заготовкою до початку стружкоутворення [73, 75]:
або
(2.4)
З нерівності (2.4) випливає, що використання самовстановлювальних блоків з
осьовими осциляціями за рахунок міжлезового зв’язку, який здійснюється за
допомогою, на приклад, двоплечого важеля, дозволяє уникнути недоліків
функціонування плаваючих блоків, які переміщуються в радіальній площині, для
яких характерна умова [57] і відповідно для полегшення самовстановлювання
інструменту треба зменшити кут в плані ц0 і коефіцієнт тертя. Зокрема, в
другому випадку якісні показники процесу різання залежать від кута ц0, при
великих значеннях якого відбувається самогальмування інструменту. В цьому
випадку самовстановлювання не відбудеться і різання буде проводитись однією
кромкою.
Самовстановлювальний інструмент (рис. 2.1) з рухомими в осьовому напрямку
різальними елементами такого недоліку не має.
Аналогічно відбувається самовстановлювання інструменту при обробці отвору з
похибкою неперпендикулярності торця. Таким чином, підтверджується припущення
про можливість ефективного використання осьових переміщень з метою врахування
нестаціонарності процесу різання, зокрема, на етапі врізання при обробці
отворів з неспіввісністю осей інструмента й заготовки та неперпендикулярністю
торця до осі інструменту [69, 70].
2.2. Синтез конструкцій самовстановлювальних інструментів для обробки отворів з
неперпендикулярним торцем
Структурно-схемний синтез дозволяє створювати інструментальне оснащення з
надзвичайно тонким та чутливим механізмом керування процесом запобігання
оброблювальної системи від перевантажень внаслідок варіювання подачі лез
інструмента. Зміна подачі, пов’язана із зміщенням вздовж осі у напрямку подачі,
не впливає негативно на якість оброблюваних поверхонь деталей. Оскільки, вектор
сили різання практично не змінює свого напрямку в просторі при коливаннях, то,
керуючи осьовою складовою Px сили різання шляхом зміни подачі за рахунок
переміщення у осьовому напрямку, можна керувати процесом навантаження системи
силою різання в цілому, в тому числі її радіальною складовою Py [74, 85].
Для отримання нових схем конструкцій інструментів використаємо метод
активізації творчості, а саме метод морфологічного аналізу, що дозволить шляхом
перебору всіх морфологічних ознак вибрати найбільш доцільні варіа
- Київ+380960830922