Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

Н.С. Дудак¹, А.Ж.Касенов¹, А.Ж. Таскарина²

¹ г. Павлодар, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

² г. Алматы, Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Республика Казахстан

Повышение качества обработки резцовой сборной развёрткой со сдвоенными безвершинными зубьями

Точность как одна из главных составляющих качества обработки режущим инструментом машиностроительных изделий зависит от точности и других составляющих качества металлорежущего инструмента, металлорежущего оборудования и оснастки.

Обычно совершенствование проектирования режущего инструмента, в основном, направлено на выбор конструкции режущего инструмента, средств проектирования и материала режущей части.

В данной статье предлагается новая конструкция развертки для обработки цилиндрических отверстий с целью улучшения их качества: повышения точности размера и уменьшения шероховатости. Новая конструкция развёртки есть продолжение исследования и совершенствования опубликованной ранее сборной резцовой развёртки с безвершинными зубьями [1]. Точность размера складывается из точности линейного параметра величины диаметра и из величины отклонения от круглости обрабатываемого отверстия.

Предлагаемая развёртка имеет удвоенное количество резцов-зубьев для лучшего калибрования отверстия. Удвоенное количество резцов получено за счёт того, что каждый резец спроектирован спаренным (позиция 2 на рисунке 1). Развёртка имеет направляющие элементы на корпусе, расположенные в продольном направлении между зубьями как части цилиндрической поверхности, номинальный диаметр которой равен номинальному диаметру обрабатываемого отверстия.

Увеличенное число режущих зубьев способствует лучшему центрированию режущей части развёртки в обрабатываемом отверстии. В процессе обработки вибрации в зоне резания за счёт разнохарактерных биений вызывают радиальное смещение режущей части относительно обрабатываемого отверстия, переменные по углу поворота развёртки, что является причиной возникновения отклонения от круглости. И это возможно потому, что между отверстием и направляющей имеется зазор в пределах поля допуска, кроме того, в небольших пределах возникают переменные контактные упругие деформации, что в совокупности приводит к возрастанию отклонения от круглости. Потому увеличение количества зубьев имеет смысл для повышения точности обработки.

Кроме того, распределение режущих и калибрующих зубьев по длине режущей части развёртки увеличивает её устойчивость в отверстии в продольном направлении, что также положительно сказывается на точности обработки. Как уже было отмечено в [1], безвершинные зубья сами по своей конструкции уменьшают шероховатость и лучше калибруют отверстие.

В соответствии с изложенными условиями обеспечения точности обработки предложенная развёртка отличается от [1] тем, что на режущей части четыре вставных сдвоенных зубьев-резцов развёртки. Один зуб-резец осуществляет процесс резания, а второй – калибрование обработанной поверхности. В принципе при использовании резцовой развёртки первый зуб-резец работает как расточной резец, а остальные зубья-резцы калибруют отверстие. В условиях обработки с наличием направляющей на корпусе развёртки процесс калибрования отверстия должен дать более высокий результат стабильности размера и уменьшить сопутствующие процессу обработки погрешности обрабатываемого отверстия.

На рисунке 1 представлена схема обработки сборной развёрткой со сдвоенными безвершинными зубьями и обозначены: 1 – корпус развёртки; 2 – четыре смещённых друг относительно друга сдвоенных зубьев резца развёртки; 3 – крепёжные винты; 4 – заготовка; А – последовательное смещение друг относительно друга плоскостей симметрии резцов, крепёжных винтов, торцев зубьев; Б – расстояние между сдвоенными зубьями резца (возможно исполнение с одинаковым расстоянием и переменным); D – диаметр развёртки (отверстия); D_ш – диаметр шейки; D_н.п. – диаметр предварительной направляющей (ловителя); D_н – диаметр направляющей часта развёртки; ℓ₁ – длина предварительной направляющей части (ловителя) корпуса по необработанному отверстию; ℓ₂ = 1…1,5 – расстояние в миллиметрах от плоскости симметрии первого зуба развёртки до начала фаски направляющей части корпуса; ℓ₃ – длина заготовки; ℓ_р – длина рабочей части развёртки; ℓ_ш – длина шейки; ℓ_х – длина хвостовика.

Рисунок 1 – Схема обработки

Номинальный диаметр предварительной направляющей (ловителя) D_н.п равен номинальному диаметру предварительного отверстия D_о. Номинальный диаметр направляюшей развёртки D_н равен номинальному диаметру обрабатываемого отверстия (или номинальному диаметру по зубьям развёртки.

Конструкция вставного резца-зуба развёртки со сдвоенными безвершинными зубьями показана рисунке 2 и обозначены: 2 – четыре смещённых друг относительно друга сдвоенных зубьев-резцов развёртки (смещение показано на рисунке 1); 5 – режущая кромка резца; 6 – главный угол в плане; 7 – вспомогательный угол в плане; В_р – ширина резца; Н_р – высота резца; L – длина резца; l₄ – расстояние между сдвоенными зубьями резца (возможно исполнение с одинаковым расстоянием и переменным); R_р – радиус окружности, образующей режущую кромку; N-N – нормальное сечение лезвия резца; Т-Т – касательное сечение, включающее главную режущую кромку; S-S – сечение, перпендикулярное оси обрабатываемого отверстия; λ – угол наклона главной режущей кромки; γ – передний угол в плоскости, перпендикулярной оси отверстия; γ_N – передний угол в нормальном сечения; α_N – задний угол в нормальном сечении; α – задний угол в плоскости, перпендикулярной оси отверстия; главный угол в плане равен вспомогательному углу в плане (φ=φ₁).

Рисунок 2 – Конструкция резца-зуба развёртки со сдвоенными безвершинными зубьями

Угол наклона главной режущей кромки обеспечивает более плавную работу резания. Как не было отмечено в [1], безвершинные зубья обеспечивают гораздо больший центрирующий эффект, чем традиционные зубья с вершиной, образуемой пересечением главной и вспомогательной режущих кромок.

Выводы.

1. Новая конструкция сборной развёртки со сдвоенными безвершинными зубьями производит лучшее выглаживание и калибровку обрабатываемого отверстия, что повышает качество обработки: повышает точность размера и уменьшает отклонения от правильной геометрической формы (отклонения от круглости).

2. В формировании качества обрабатываемого отверстия возрастает роль увеличенного центрирующего эффекта, за счёт увеличения количества работающих зубьев.

3. Сдвоенные безвершинные зубья-резцы увеличивают степень центрирования режущей части развёртки одновременно в нескольких сечениях по длине отверстия, что повышает точность отверстия за счёт уменьшения отклонений от правильной геометрической формы в продольном сечении, то есть отклонений от цилиндричности.

Литература:

1. Таскарина А.Ж., Дудак Н.С., Касенов А.Ж. Резцовая сборная развертка с безвершинными зубьями // А. : Научный журнал МОН «Поиск» № 1(2)/, 2012. – С. 274-279.