Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 23 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Существует ряд способов, при которых сте- пень деформации снижается с уменьшением ин- тенсивности трения на передней поверхности режущего инструмента за счет его вращения. К таким способам относятся ротационные спо- собы обработки. В последнее время реализова- но много способов ротационной обработки, но схемы резания и применяемые инструменты не дают большого различия в деформации сре- заемого слоя [3]. Проскальзывание ротацион- ного режущего инструмента (РРИ) в процессе резания создает трение скольжения между его режущей частью, сбегающей стружкой и обра- ботанной поверхностью, что приближает про- цесс деформирования к традиционным методам. Самовращение РРИ неравномерное, так как оно происходит за счет сходящей стружки. При этом наклон режущей кромки, который создает сце- пление сходящей стружки с передней поверх- ностью РРИ, является обязательным условием. Кроме этого существуют РРИ с принудительным вращением, где скорости инструмента и детали тоже имеют разные направления и значения. Большие расхождения значений, особенно в на- правлении скоростей детали и инструмента, соз- дают условия для появления трения скольжения на контактных поверхностях [4]. Самовращение РРИ можно осуществлять, ис- пользуя внутренние ресурсы процесса обработки, т. е. вращение детали и инструмента происходит так же, как в процессе ППД. Для этого необхо- димо участие задней поверхности режущего ин- струмента в процессе резания. Задние углы ре- жущих элементов РРИ необходимо заточить так, чтобы не произошло существенной деформации обработанной поверхности. В процессе работы статический угол задней поверхности режущих элементов в кинематике должен достиг- нуть нулевого значения [5]. РРИ, как ведо- мый, и обрабатываемая деталь, как веду- щая, создают фрикционную пару. Это дает возможность замены трения скольжения между контактирующими поверхностями режущего инструмента и обрабатываемой деталью на трение качения. При этом ки- нематический коэффициент [6] равняется единице, т. е. процесс самовращения будет происходить равномерно за счет геометрии режущих элементов, при этом наклон ре- жущей кромки β у не является обязатель- ным условием. Предполагаем, что угол плоскости сдвига β 1 при ротационной обработке непосред- ственно связан с углом установки β у , что и являет- ся целью исследования в настоящей работе. Для определения угла сдвига исследования проведены при ротационной обработке с ис- пользованием многолезвийного ротационного инструмента (рис. 1) на токарно-винторезном станке модели 1К62 с бесступенчатым регулиро- ванием частоты вращения шпинделя. Обработке подвергались следующие материалы: • наиболее вязкие – алюминий, латунь, как характерные материалы для изучения пластиче- ской деформации ( σ b = 320 Па, НВ 55); • широко применяемые в исследованиях как эталон сталь 40Х ( σ b = 580 Па, НВ 183) и сталь 45 ( σ b = 610 Па, HВ 245). На рис. 1 представлен ротационный режу- щий инструмент 1 , содержащий универсальную оправку 2 , предназначенную для обработки тел вращения и устанавливающуюся в резцедержа- тель токарного станка наряду с обычными при- зматическими резцами [7]. Державка 3 устанав- ливается под определенным углом установки β у (рис. 1, разрез В-В ) в резцедержатель станка и закрепляется. Геометрия режущих элементов ро- тационного режущего инструмента после заточки представлена на выносном элементе I (см. рис. 1). Ротационный режущий инструмент содержит три параллельно расположенных режущих элемента, которые имеют статические углы режущего кли- на 1 1 , 1 2 , 1 3 , равные β с i = 98,5…99º, задней поверх- ности 2 1 , 2 2, 2 3 не более α с i = 1…1,5º, передней по- верхности 3 1 , 3 2 , 3 3 – γ с i = 0. Режущие элементы 1, изображенные на рис. 2, а , с определенным углом установки β у приводят в соприкосновение с обрабатываемой Рис. 1. Ротационный режущий инструмент: 1 – режущие элементы; 2 – корпус; 3 – державка