РОЗДІЛ 2
СТРУЖКОУТВОРЕННЯ І ЯВИЩЕ ІНТЕРФЕРЕНЦІЇ
Особливістю обробки виробів різальним інструментом є утворення стружки. Поверхня стружки є третя ідеалізована спряжена поверхня стосовно спряжених поверхонь виробу та інструменту.
Отже розробка комплексного методу формування спряжених криволінійних поверхонь виробу та інструменту припускає попередні дослідження третього компонента - поверхні стружки.
Гіпотетичні результати досліджень способу визначення параметрів кінематичного гвинта стружки, закономірностей стружкоутворення і стружкодроблення, ступеня заповнення стружковідвідних каналів, обґрунтованого вибору параметрів режиму обробки та інших задач стануть змістовною частиною розробленого методу.
2.1. Зменшення мікроінтерференції
Аналізуючи дефекти, що з'являються при обробці криволінійних поверхонь виробів різальними інструментами, можна зробити висновок про існування інтерференції на макро- та мікрорівні.
Такі дефекти форми поверхні як підрізання, хвилястість, огранювання є наслідком макроінтерференції. Ці дефекти з'являються внаслідок перетину траєкторією ріжучої крайки інструменту профілю виробу в їхньому відносному русі.
Дефекти якості поверхні: надири, подряпини, підвищена шорсткість - є наслідком мікроінтерференції. Ці дефекти з'являються через перетин траєкторією поверхні стружки сформованого профілю виробу в їхньому відносному русі.
Прогнозування форми поверхні стружки, знання закономірностей стружкоутворення і стружкодроблення дозволяють зменшити явище мікроінтерференції.
Розглянемо способи, які дозволяють визначати величину параметрів кінематичного гвинта стружки, що дає можливість прогнозувати [195] її форму, здатність до завивання і дроблення.
2.2. Визначення параметрів кінематичного гвинта стружки
Для ефективного видалення стружки з зони обробки і виключення ушкодження деталі необхідно визначити параметри гвинта стружки [39]. Величина параметра гвинта і положення осі гвинтової поверхні стружки характеризують її здатність до завивання та дроблення [2]. Розв'язання даної задачі особливо актуально для важкооброблюваних матеріалів.
Розглянемо найбільш загальний випадок, коли виріб та інструмент мають спряжені гвинтові поверхні. Нехай гвинтова поверхня виробу задана визначником (C1, h1, C1), де C1 - вісь гвинтової поверхні, h1=u1/C1 - параметр гвинта поверхні, C1 - кутова швидкість гвинтової поверхні виробу, u1 - швидкість поступального руху гвинтової поверхні вздовж осі виробу. Гвинтова поверхня інструменту задана визначником (C2, h2, C2), де C2 - вісь гвинтової поверхні, h2=u2/C2 - параметр гвинта поверхні, C2 - кутова швидкість гвинтової поверхні інструменту, u2 - швидкість поступального руху гвинтової поверхні вздовж осі інструменту. Дані параметри визначаються за кресленнями виробу та інструменту, а також за умовами роботи кінематичних ланцюгів верстата.
Для коректної постановки задачі задаються найкоротша відстань Aw між осями виробу та інструменту і кут мимобіжності цих осей. Величини найкоротшої відстані та кута мимобіжності залежать від методу обробки й обраного устаткування.
У розв'язуваній задачі потрібно визначити кутову швидкість C обертання гвинтової поверхні стружки, розташування загальної спряженої осі С стосовно виробу та інструменту і параметр гвинта h=uС/C стружки, де uС - швидкість поступального руху стружки вздовж осі спряження гвинтових поверхонь виробу та інструменту в точці контакту.
Розв'язання поставленої задачі пропонується здійснити методом діаграм кінематичних гвинтів [55].
Розроблено алгоритм розв'язку задачі.
1. Відкладаємо відрізок прямої K1K2=Aw, довжина якого у відносному масштабі дорівнює найкоротшій відстані між мимобіжними осями виробу та інструменту (рис. 2.1).
2. З точки K1 проводимо перпендикуляр K1C1=h1, довжина якого у відносному масштабі дорівнює параметру гвинта виробу.
3. З точки K2 проводимо перпендикуляр K2C2, довжина якого у відносному масштабі дорівнює параметру гвинта інструменту.
4. Будуємо кут C1OC2=, величина якого дорівнює куту мимобіжності осей виробу та інструменту.
5. Проводимо коло через точки C1, O, C2.
Отримані обертання навколо однієї і тієї ж осі можна скласти відповідно до теорем теоретичної механіки:
(OA, A1) + (OA, A2) ~ (OA, A12);
(OB, B1) + (OB, B2) ~ (OB, B12).
Складаючи загальні обертання навколо спряжених осей, знайдемо рівнодіючий гвинт стружки, еквівалентний двом заданим гвинтам виробу та інструменту:
(C1, h1, C1)+(C2, h2, C2) (OA, A12)+(OB, B12) ~ (C, h, C).
Рис. 2.1. Діаграми спряжених кінематичних гвинтів.
6. На продовженні прямих C1O і C2O у відносному масштабі відкладаємо вектори кутових швидкостей і .
7. Використовуючи правило паралелограма, визначаємо величину і напрям вектора кутової швидкості стружки.
8. Проводимо пряму з точки O по напряму вектора кутової швидкості до перетину з колом в точці C.
9. З точки C опускаємо перпендикуляр CK на відрізок K1K2.
Розв'язок поставленої задачі отримано графічним способом (1-9). Довжина відрізка CK у відносному масштабі дорівнює параметру гвинта h гвинтової поверхні стружки. Кут 1 дорівнює куту між віссю виробу і віссю стружки. Кут 2 дорівнює куту між віссю інструмента і віссю стружки. Кути 1 і 2 однозначно визначають положення осі стружки щодо осей виробу та інструменту.
З геометричних положень очевидно, що точка C будується таким чином, щоб
. (2.1)
Довжина дуги C1C2 дорівнює сумі довжин дуг CC1 і CC2:
C1C2=CC1+CC2. (2.2)
Кут дорівнює сумі двох кутів 1 і 2:
= 1+2. (2.3)
Розв'язуючи спільно систему рівнянь (2.1) і (2.2), можна аналітично визначити положення точки C на дузі C1C2.
Рішення системи рівнянь (2.1) і (2.3) дозволяє аналітично визначити величини кутів між віссю стружки та осями виробу й інструменту відповідно. Величина