Маслов А.Р. Инструментальные системы машиностроительных производств

Подождите немного. Документ загружается.

Инструмент с СРП

Многократное

использование

державки

Формирование

оптимальной геометрии

передней поверхности

'• '•

Повышение

качества,

точности и

надежности

Исключение

пайки и

переточки

Обеспечение

надежного

стружко-

дробления

_/">_

Сокращение

времени смены

инструмента

Экономия

твердого

Повышение

производи-

тельности

обработки

Уменьшение

количества

типоразмеров

инструмента

Снижение

стоимости

одного периода

стойкости

_ Возможность использования на одной державке

пластин из твердых сплавов различных марок

Постоянство длины режущей кромки

Постоянство рабочей высоты при повороте и смене

пластин

Постоянство координат рабочей вершины и режущих

кромок относительно опорных поверхностей

Рис.

5.1.

Достоинства инструмента с СРП

174

Глава

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

Обозначение

циф-

ровое

бук-

венное

Наименование

формы

Правильная

трехгранная

Неправильная

трехгранная

Квадратная

Ромбическая

углом

при вер-

шине

80°

Параллелограмная

углом

при вер-

шине

84°

Параллелограмная

углом

при вер-

шине

55°

Прямоугольная

Пятигранная

Шестигранная

Круглая

Ромбическая

углом

при вер-

шине

Обозначение

циф-

ровое

бук-

венное

Зад-

ний

угол,"

Обозна-

чение

размера

пластины

Указыва-

ется

в це-

лых чис-

лах, мм.

Для раз-

меров

меньше

10 впе-

реди

при-

бавляется

"0".

Напри-

мер:

9,525=09;

19,05=19

Толщина

пластины

Указывает-

ся в

целых

числах,

мм.

Для разме-

ров мень-

ше 10 впе-

реди

при-

бавляется

"0".

Для

пластин

толщиной

«=1,98

3,97 мм на

первом

месте

ста-

вится

бук-

ва Т

Радиус

при

вершине

Радиусе

десятых

долях, мм.

Если

чис-

ло мень-

ше

10,

то

впереди

ставится

"0".

Например:

0,8=08;

1,2=12

Т R

Цифрдвое

Буквенно-

цифровое

Обозначение

степени

точности

циф-

ровое

бук-

венное

d s

Предельные

отклонения,

мм

±0,08...0,25

±0,05...0,15

±0,025

±0,13

±0,025

Обозначение

циф-

ровое

бук-

венное

Конструктивные

особенности

Без отверстия,

без

канавки

Без

отверстия

канавкой

отверстием,

без

канавки

отверстием,

канавкой

одной стороны

отверстием,

канавкой

двух сторон

Специальной

формы

Режущая

кромка

Т-

кромка

фаской

Е-округлен-

ная

кромка

S-кромка

фаской

и ок-

ругленная

Направ-

ление

резания

R-правые

L-левые

N-правые

Рис.

5.2.

Схема обозначений

СМП

КОНФИГУРАЦИЯ

РАЗМЕРЫ ПЛАСТИН

175

5.1.

Формы СМП

области

их

применения

(оценка по 5-балльной шкале)

ADOOOO<&0£7<°>

2 3 4 5 6 7 8 9 10

12 13 14 15 16 17 18 19 20

Вид

плане

номер эскиза)

Обозначение

(см. рис.

5.2)

Число

лезвий

Обтачивание, подрезка

черновое

получистовое

Сталь конст-

рукционная

Н П

Сталь кор-

розионно-

стойкая

Н П

Чугун

Н П

чис-

то-

вое

Раста-

чивание

черновое

и чисто-

вое

Все

материалы

НиП

Передняя поверхность плоская, пластина без заднего угла

TNUN

SNUN

CNUN

PNUN

RNUN

TNUA

WNUA

SNUA

CNUA

DNMA

PNUA

HNUA

RNMA

4/8*

—

4/8*

—

1/2*

—

1/2*

4/5*

3/4*

4/5*

Передняя поверхность плоская, пластина с задним углом

TPUN

SPUN

—

176 Глава 5. СИСТЕМЫ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

Окончание табл. 5.1

Вид в

плане

(номер

эскиза)

Обозна-

чение

(см.

рис.

5.2)

Число

лезвий

Обтачивание, подрезка

черновое и получистовое

Сталь

конструк-

ционная

Сталь кор-

розионно-

стойкая

Н П

Чугун

чис-

то-

вое

Растачи-

вание

черновое и

чистовое

Все материалы

Н НиП

Передняя поверхность фасонная

TPGR

SPGR

SPMG

PPMG

HPMG

KNUX

TNUM

TNMG

SNUM.

SNMG

CNUM

CNMG

DNMM

DNMG

PNUM

HNUM

RNUM

ТСММ

SCMM

ССММ

DCMM

RCMM

2/4*

4/8*

2/4*

4/5*

2/3*

3/4*

1/2*

4/5*

2/3*

3/4*

1/2*

* В числители приведены значения при использовании пластин с острым

углом при вершине е, в знаменателе - при использовании пластин с острым и

тупым углом при вершине.

Примечание.

- непрерывное

резание;

- прерывистое резание.

КОНФИГУРАЦИЯ И РАЗМЕРЫ ПЛАСТИН 177

Виброустойчивость технологической системы, и в частности

инструмента, влияет не только на t

. Снижение виброустойчиво-

сти уменьшает положительное влияние угла ф на прочность и из-

носостойкость (см. главу 1), а повышение виброустойчивости уси-

ливает это положительное влияние. Так, при низкой виброустой-

чивости x

= 0,4 и х

= 0,15, а при высокой xs

0,7 и x

= 0,35.

Пластины с малым числом граней приходится применять при

точении до упора и контурной обработке. В последнем случае не-

обходимо, чтобы угол ф был не меньше

3...

5°.

Для улучшения чистоты поверхности выгодно применять пла-

стины с большим числом граней или круглые, но при этом увели-

чивается радиальная составляющая силы резания, что может сни-

зить точность обработки, особенно при низкой жесткости техноло-

гической системы. Однако более жестко крепятся пластины при их

«зажиме в угол», т.е. в глухие гнезда державок, где базирование

пластины осуществляется не на одну плоскость, а на две, причем

крепление более надежно, если угол между плоскостями менее

90°.

В этом отношении предпочтение следует отдавать четырех-

гранным и особенно параллелограммным и ромбическим пласти-

нам. Инструмент с трехгранной пластиной более надежен, если

последняя крепится в угол. Ромбические пластины особенно эф-

фективны в тех случаях, когда на производстве имеются державки

с различными значениями угла ф для использования ромбической

пластины с острым и тупым углами.

При выборе радиуса при вершине г необходимо учитывать,

что с увеличением г повышается прочность, износостойкость, чис-

тота поверхности, но снижается виброустойчивость инструмента и

увеличивается сила Р

Для режущих пластин согласно ГОСТ 19042-80 (в ред. 1991 г.)

предусмотрено 12 классов допусков. Выбор соответствующего

класса имеет особое значение для многолезвийного инструмента,

используемого при контурных работах.

При выборе формы передней поверхности режущей пластины

^необходимо учитывать, с одной стороны, получение оптимальных

•значений переднего угла режущего лезвия, переднего угла на фас-

рсе и ширины фаски, обеспечивающих высокую износостойкость,

178 Глава

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

прочность и виброустойчивость инструмента, а с другой - гаран-

тирование дробления стружки при данных условиях обработки.

Анализ различных форм передних поверхностей позволяет

сгруппировать конструкции пластин по определенным признакам,

установить удобные обозначения. Например, этот анализ может

быть основан на изучении сочетаний выемок и выступов, их числа,

а также формы в плане и в сечении. Некоторые характерные фор-

мы передних поверхностей пластин представлены на рис. 5.3.

Наиболее простыми являются одинарные (рис. 5.3, а). Такие ка-

навки не обеспечивают надежного дробления стружки в достаточ-

но широком диапазоне глубин резания и подач. Поэтому в послед-

нее время чаще применяют более сложные передние поверхности.

Так, расширяющаяся (в направлении от вершины вдоль лезвия)

канавка при увеличении глубины резания обеспечивает увеличе-

ние пространства для размещения стружки (рис. 5.3, б). При этом

диапазон возможных глубин резания увеличивается и вероятность

попадания стружки на обработанную поверхность уменьшается.

Канавка с перемычкой у вершины (рис. 5.3, в) обеспечивает дроб-

ление стружки при работе с малыми глубинами резания. При уп-

рощенной форме канавки (см. рис. 5.3, а) стружка попадает из ка-

навки, расположенной вдоль главного режущего лезвия, в канавку

вдоль вспомогательного лезвия и дробления стружки не происходит.

QUOO00tf

°_

001Ж

>*J

е) ж) з) и)

Рис. 5.3. Формы передних поверхностей СМП

плане

КОНФИГУРАЦИЯ И РАЗМЕРЫ ПЛАСТИН 179

а) б) в)

Рис.

5.4. Формы передних поверхностей СМП в нормальном сечении

Наличие двойной или тройной канавки (рис. 5.3, г) обеспечи-

вает расширение диапазона значений возможных глубин и подач.

При малых сечениях среза работает первая канавка, при больших -

вторая и т.д. Еще лучшие условия для дробления стружки при пе-

ременных глубинах резания обеспечивает передняя поверхность с

несколькими канавками, сужающимися у вершины (рис. 5.3, д). Для

надежного дробления стружки при малых глубинах резания при-

меняют пластины с канавкой и выступом или пластины с выемкой

у вершины (рис. 5.3, е). Выступы и выемки на пластине делают и

без продольных канавок (рис. 5.3, ж). В данном случае выбор пе-

редней поверхности с выемкой или выступом у вершины опреде-

ляется необходимой прочностью инструмента. Пластины с выем-

ками применяют при более легких условиях обработки, а с высту-

пами - при более тяжелых. Наличие нескольких выступов и вы-

емок или их сочетание с канавкой (рис. 5.3, з) создает на стружке

ребра жесткости. Это делает стружку более прочной, но одновре-

менно и более хрупкой, что способствует ее дроблению.

В последнее время появились пластины с волнистой режущей

кромкой (рис. 5.3, и), которые при угле <р < 45° надежно дробят

стружку и обеспечивают повышение виброустойчивости инстру-

мента.

В сечении канавки могут иметь вид дуги окружности (рис. 5.4,

а),

отрезка прямой, сопряженной с дугой (рис. 5.4, б), или состоять

из нескольких отрезков прямых или криволинейных образующих

или их сочетаний (рис. 5.4, в). При этом режущая кромка может

быть ниже, на одном уровне или выше плоскости центрального

участка пластины.

В табл. 5.2 показано, что с увеличением количество типораз-

меров СМП, в зависимости от коэффициента их использования А

на станке, падает эффективное использование твердого сплава.

180 Глава 5. СИСТЕМЫ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

^«а,

Рис. 5.5. Зависимость расхода твердого сплава R

=f(t, Q

Минимальное значение относительного расхода твердого

сплава (38 %) имеет ряд из 4-х типоразмеров СМП при А = 0,6.

Исходными данными для оптимизации размеров СМП являет-

ся зависимость расхода твердого сплава R

f (t, t

) от глубины

резания t и основного времени t

, как доли от времени изготовле-

ния изделия

изд

(рис. 5.5). Оптимальная длина режущей кромки /,

соответствует экстремуму зависимости.

5.2.

Оптимизация длины режущих кромок СМП

Количество

типоразмеров

пластин в ряду

Коэффициент

использова-

ния

<1,0

0,8

0,6

0,8

0,6

0,4

Оптимальная длина,

мм (при <р=90°)

—

Расход

твердого

сплава

«с,

100

ФОРМЫ ПЕРЕДНИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПЛАСТИН 181

Окончание

табл.

5.2

Количество

типоразмеров

пластин в ряду

Коэффициент

использова-

ния

0,6

0,4

0,2

0,4

0,2

0,0

Оптимальная длина, мм

(при <р=90°)

Расход

твердого

сплава

Re, %

В табл. 5.2 принято, что каждая из СМП имеет длину режу-

щей кромки A, h ...,

Для трех

пластин

в ряду это означает, что

они могут работать с глубинами

/],

/з-

На практике пластину с

большей длиной режущей кромки используют не только для рабо-

ты с максимальной глубиной, но и для маленьких глубин резания,

что приводит к неполному использованию СМП, т.е. когда коэф-

фициент

меньше 1.

5.2.

Формы передних поверхностей пластин

Проблема дробления и отвода стружки при обработке решает-

ся среди прочих методов путем создания различных сложных

форм передних поверхностей сменных пластин, оптимизации их

геометрических параметров и конструкции резца.

Ведущими зарубежными фирмами-изготовителями токарного

инструмента разработаны системы форм передних поверхностей

сменных режущих пластин.

Система передних поверхностей для различных форм пластин

фирмы Tungaloy (Япония) включает около сорока базовых форм

передних поверхностей пластин СМП, которые рекомендуются:

а) для финишного, чистового точения:

S„

0,05...0,25

мм/об,

глубина резания

t = 0,30.. .2,0

мм;

182 Глава

СИСТЕМЫ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН

'0,063 \ 0,315\0,5

/63

1,0

0,16

0,4 0,63

а)

1,0 1,25 0,063\ 0,2 / 0,4 I 0,63

0,1 0,315 0,5

б)

, мм/об

Рис.

5.6.

Диаграмма зон удовлетворительного дробления стружки

СМП фирмы Kennametal:

трехгранные

пластины;

б- ромбические

пластины (цифрами обозначены форморазмеры передней поверхности)

б) для труднообрабатываемых материалов 5

= 0,05...0,25 мм/об,

/ =

0,3...2,0

мм;

в) для коррозионно-стойких сталей S

= 0,15...0,45 мм/об, t =

0,4...3,0

мм.

Фирма Kennametal (США) разработала номенклатуру форм

передних поверхностей для 250 типоразмеров СМП. Это позволяет

удовлетворительно дробить и отводить стружку в процессе точе-

ния стали в широком диапазоне режимов резания и материалов

заготовки при использовании, например, трехгранных (рис. 5.6, а)

и ромбических (рис. 5,6, б) пластин.

Для точения заготовок из сплавов алюминия пластинами с

большими передними и задними углами (а = 8°, у = 25°, X = 10°)

фирмой Ceratizit (Австрия) создана система с 12 видами формы

передней поверхности СМП. Диаграммы стружкодробления по-

зволяют потребителю инструмента выбрать требуемые формы пе-

редних поверхностей пластин. Для чистовой обработки фирма Ceratizit

рекомендует форму 17

0,08..

.0,35

мм/об, t

0,3..

.4,0

мм),

для чер-

новой - форму 78

= 0,6..

..1,3

мм/об, /

мм)

(рис.

5.7).

Программа выпуска СМП фирмой Sandvik Coromant (Швеция)

предусматривает возможность обработки широкого диапазона об-

рабатываемых материалов на всех режимах резания за счет экспе-

риментально обоснованных форм и размеров пластин. Фирмой