Конструктивные особенности направляющей части

В случае, когда обеспечение направления движения подач с помощью узлов станка (стола, суппорта, шпинделя) является недостаточным для обеспечения точности обработки конструкции РИ, предусматривается направляющие элементы. Ими могут быть калибрующие зубья (калибрующая часть) или специальная направляющая часть.

Дополнительное направление РИ может быть по обработанной или обрабатываемой поверхностям детали, а так же по приспособлению (более точное).

Направление калибрующей части по обработанной поверхности отверстия предусматривается всеми осевыми размерными РИ (сверла, зенкера). Для этой цели на калибрующих зубьях выполнены круглошлифованные ленточки (поэтому α₁=0). Направление ленточками возможно и по кондукторным втулкам, но только для черновых РИ.

Чистовые РИ, такие как развертки, должны иметь в этом случае специальную направляющую часть, т.к. в результате по закалённой кондукторной втулке быстро потеряется размер.

Специальные направляющие части должны иметь также РИ направленные по обработанной поверхности. Зенкеры с передней цилиндрической направляющей для зенкования углублений или бобышек под головки винтов, развёртки, протяжки для отверстий, метчики для нарезания точных резьб.

Основными требованиями к направляющим части являются:

1. Высокая точность размеров (малый зазор между направляющей и втулкой) и расположение относительно рабочей части.

2. Высокая износостойкость, т.к. она трётся о деталь или приспособление со скоростью резания.

Поэтому направляющие части делают закаливаемых на высокую твёрдость инструментальных, углеродистых и легированных, в том числе быстрорежущих обращая внимание на технологичность конструкции в целом.

РИ могут иметь: только переднюю направляющую часть (перед рабочей частью); только заднюю направляющую часть (за рабочей частью); переднюю и заднюю вместе.

Две направляющие части делают в случае опасности изменения движения РИ относительно детали в частности:

- зенкерование и развертывание длинных отверстий РИ с короткой калибрующей частью;

- обработка отверстий, когда технологическая система организованна таким образом, что под действием собственного веса детали или РИ, последние могут изменить своё положение относительно друг друга – протягивание внутренних поверхностей на горизонтально протяжных станках.

- зенкерование или развёртывание нескольких соосных отверстий расположенных на большой длине особенно при горизонтальном расположении оси инструмента.

Наиболее точное расположение направляющей части, возможно, когда они выполнены как одно целое с рабочей частью, или соединены с ней неразъемно (сварка).

Сменные направляющие части с механическим креплением к рабочей части делают только в тех случаях, когда цельная или составная конструкция не технологична или вообще не выполнима.

6. Выбор геометрических параметров режущей части: γ, α, ρ, λ.

Различают о днолезвийные (резцы) и многолезвийные (сверла, фрезы) РИ.

Каждый зуб РИ можно рассматривать как отдельный резец со всеми присущими ему геометрическими параметрами, главные из них: задний угол α, передний угол γ, главный угол в плане φ, вспомогательный угол в плане φ₁, угол наклона режущей кромки λ.

Имеет значение также форма передней поверхности. Для лучшего дробления стружки при обработке вязких материалов плоские передние поверхности снабжают накладными стружколомами, порожками, радиусными лунками. На сменных многогранных пластинах стружколомы и радиусные лунки (стружкозавивающие канавки) получают непосредственно при спекании. Для упрочнения режущей кромки используют отрицательные фаски.

- наибольшее влияние на процесс стружкообразования оказывает передний угол γ.

В первую очередь выбор угла γ связан с обрабатываемым материалом, где просматривается зависимость между прочностными характеристиками обрабатываемого материала и величиной γ. Для вязких материалов (медь, алюминий) γ задают положительным, большой величины γ =+5÷25º; для обрабатываемого материала средней твердости (среднеуглеродистые, конструкционные стали) γ = +8÷15º; для легированных сталей повышенной прочности, корозионностойких γ = +0÷8º; для чугунов γ = +5÷5º; для титановых сплавов γ = 0÷5º. Передний угол γ оказывает влияние на изменение составляющих сил резания, это особенно проявляется в процессе резания. В момент касания при врезании резко меняется направление действия равнодействующей R сил резания. Это объясняется наличием скругления режущей кромки, особенно у твердосплавного инструмента.

- значение радиуса скругления режущей кромки ρ, зависит от зернистости инструментального материала и способа обработки передней, и задней поверхностей: ρ = 6÷8 мкм – для резцов из быстрорежущей стали, СТМ (синтетические твердые материалы); ρ = 15÷17 мкм – резцы с пластинами из твердого сплава; ρ = 30÷40 мкм – для минералокерамических пластин. При работе с малой толщиной среза радиус скругления существенно влияет на процесс резания т.к. изменяет передний угол γ. Связанный с этим поворот равнодействующей R особенно со сменой знака изгибающего момента, очень неблагоприятен для режущего клина в первую очередь из твердого сплава. При работе РИ с частыми повторами врезания с нулевой толщины среза (встречное фрезерование) знакопеременный изгибающий момент является одной из причин быстрого выхода его из строя в виде выкрашивания режущей кромки. В этих случаях при работе с положительным углом γ целесообразно использовать быстрорежущую сталь т.к. у неё большая прочностная надёжность при знакопеременном изгибе.

- задний угол α необходим для возможности перемещения режущего клина по образованной им поверхности заготовки, для уменьшения контакта задней поверхности и образованной поверхности заготовки и возникающих между ними сил трения. С увеличением α интенсивность изнашивания режущего клина по задней поверхности уменьшается и увеличивается стойкость РИ. Минимальная величина α = 2°÷3°.

- угол наклона режущей кромки λ влияет на направление схода стружки и на прочность лезвия, на положение точки первоначального контакта лезвия с обрабатываемым материалом, что особенно важно при прерывистом резании (фрезерование, точение с пазами).

7. Выбор геометрических параметров режущей части: φ, φ₁, r.

Различают однолезвийные (резцы) и многолезвийные (сверла, фрезы) РИ.

Каждый зуб РИ можно рассматривать как отдельный резец со всеми присущими ему геометрическими параметрами, главные из них: задний угол α, передний угол γ, главный угол в плане φ, вспомогательный угол в плане φ₁, угол наклона режущей кромки λ.

- от главного угла в плане φ зависит соотношение толщины (а) и ширины (в) срезаемого слоя, при постоянной подаче (S) и глубине резания (t).

Если глубина и подача характеризует процесс резания с технологической стороны, то толщина и ширина определяет физическую его сторону.

С уменьшением угла φ при неизменной подача (S), уменьшается удельное давление возле режущей кромки, а следовательно уменьшается её износ. В то же время изменяется соотношение сил резания – увеличивающая ширина (в), увеличивает отжимающую силу P_У, что оказывает воздействие на возможное деформирование заготовки. По технологическим соображениям φ=0°÷92°.

- вспомогательный угол в плане φ₁, влияет на качество обработанной поверхности, её шероховатости, снижает высоту гребешков, поэтому для повышения защищающей роли вспомогательной режущей кромки стремятся принимать малые значения углов φ₁=10°÷15°.

- радиус при вершине r также способствует снижению шероховатости обработанной поверхности.

 

8. Способы соединения рабочей и присоединительной частей режущих инструментов.

Инструменты, у которых все части изготовлены, из единого куска металла, носят название цельнометаллических или цельных.

С целью экономии инструментального материала целесообразно использовать РИ имеющие неразъёмные соединения рабочей части и присоединительной части (хвостовик, державка), изготовленной из конструкционной стали.

Форма рабочей части определяется видом РИ, а её размеры – запасом на переточки, надёжностью крепления, направлением работы РИ, а также размером обрабатываемого изделия.

Соединение рабочей части и корпуса инструмента (биметаллические РИ) осуществляется сваркой, пайкой, склеиванием, запрессовкой, зачеканкой или обжатием при совместном выдавливании.

Наиболее широкое применение нашли механические крепления рабочей части, которое в зависимости от её формы реализуется в основном в двух видах:

- механическое крепление готовых СМП, стружколомов, опорных пластин;

- механическое крепление рабочей части с помощью вставок предусматривающих регулировку и настройку ножей с неразъёмным креплением их к корпусу.