Способ токарной обработки

3 5022203ставляюших силы резания, определяетпо известным формулам величину, т,е.модуль равнодействующей всех сил резанияК1, а также направлениеравнодействующей сил резания К(с) впространстве относительно, например,попутной системы координат ОХТЕ, связанной с серединой главной режущейкромки режущего элемента 4. На фиг.дано изображение устройства в состоянии его работы, когда инструмент 3точит вап, как упорно проходной резец. Изображение на фиг.1 дано вглавной секущей плоскости, т.е. плоскости, проходящей перпендикулярноглавной режущей кромке элемента 4 иперпендикулярно основной плоскости А.Характеристикой направления равнодействующей К(1) в главной секущей плоскостя является угол действия Ы(С),Основная плоскость А - плоскость,проходящая через главную режущую кромку элемента 4 перпендикулярно вектору7 окружной скорости вращения детали, 25построенному иэ главной режущей кромки, Целесообразно главную секущуюплоскость связывать с серединой главной режущей кромки - точкой О (фиг,1На фиг, изображена также общепринятая неподвижная система координатф кО Х У Е ,в которой ось О Х параллельна оси центров станка, а ось О Т па"раллельна вектору поперечной подачиЪо 6 ф 35Ринамометрический резцедержательимеет возможность перемещения по дугес центром кривизны, расположенным врежущем элементе 4, На фиг,1 показа-но, что головка 2 расположена на сфе" 40рической поверхности корпуса 1, с радиусом сферы г . Корпус 1 также имеет возможность перемещения по дуге сцентром кривизны, расположенным вглавной режущей кромке режущегоэлемен 45та 4, для чего опорные поверхностикорпусатакже выполнены по сферес радиусом ге,На Фиг. оси С - , С- - гпввые оси жесткости консольной части и 50крепежного хвостовикв инструмента 3,головки 2, корпуса 1, иэ которых осьмаксимальной жесткости С -являетсясовокупной осью максимальных жесткостей, получаемой только совмещением 55в одну линию линий максимальных осейжесткостей элементов технологической системы инструмент - реэцедержатель, а ось С - - рсь минимальной 4жесткости ситсемы. Точкой О обозначено положение центра жесткости консольной части инструмента 3, т,е, то точки, относительно которой происходят изгибы (повороты) упругой системы, точки Оз, О, - центры жесткости головки 2 и корпуса 1 соответст- . венно. Центр жесткости консольной части инструмента О расположен обычно в центре сечения (на фиг,1 - линия а-б), проходящего через наиболее удаленные от главной режущей кромки точки а и б консольной части. Данный центр характеризует место крепления, т.е, заделки упругой системы, относительно которого происходят изгибы или повороты системы. На фиг, 1 ось максимальной жесткости С -консольной части инструмента 3 не пересекает продольные грани 12 и 13 крепежного хвостовика 5 и совмещена с осью максимальной жесткости крепежного хвостовика 5, для чего главная режущая кромка инструмента 3 выполнена между продольными гранями12 и 13.Центр жесткости у консоли инструмента на фиг,1 расположен на нейтральной линии крепежного хвостовика инструмента, Соединяя центр жесткости - точку Ол и вершину главной режущей кромки - точку О (точку приложения внешней силы), получают ось максимальной жесткости рассматриваемой упругой системы, т,е, ось С . упругой системы консольной ати инструмента 3. Устройство выполнено так, что повороты головки 2 и корпуса 1 под действием К(с) минимальны, так как центры жесткости этих систем - точки О и О лежат на линии действия Й(й), В этом случае значение жесткости в направлении совокупной оси максимальной жесткости сложной упругой системы резец - резцедержатель равно максимуму.В устройстве (фиг,1) центры масс (центры тяжести) консольной части инструмента 3, головки 2 и корпуса 1 расположены в диапазоне углов действия равнодействующей К(С), так как при резании сталей преимущественно, вектор К(С) в проекции на главную секущую плоскость расположен под углом к основной плоскости А большим 45, но меньшим 90 .Для достижения максимальной внброустойчивости и точности центрыжесткости Ор р О, Од и центры О/ р рФ.О, О 4 упругих систем, составляюцих сложную упругую систему инструмент - резцедержатель и продольнуюЭ5ось крепеЖного хвостовика одновре- Фменно совмещают с линией действиямравнодействующей сил резания К(т),Для поддержания данного устойчивого состояния сложной упругой систе" 10мы на всем протяжении процесса резания и служит устройство на фиг.1, осуществляющее способ адаптации упругойсистемы при обработке.Устройство на фиг,1 работает как 15обычный токарный станок с числовымпрограммным управлением, в котором одновременно выполняется регистрациявеличины и направления равнодействующей сип резания К(с) посредством датчиков и блока 11. Причем в резании,по сигналам от блока 11 посредствомблоков 9 и 8 приводы 6 и 7 перемещают корпус 1 и головку 2 так, чтобы центры жесткости О, О, О, а также 25 центры масс О, Од, О постоянно стремились расположиться на линии действияК(й), Целесообразно силоизмерительнуюсистему, имеющуюся в устройстве, использовать для контроля износа режу щего элемента 4 по изменению направления К для того, чтобы по ее данннм автоматически прекращать обработку при сильном износе и поломке режущей пластины. 35Повышение вирроустойчивости при осуществлении предлагаемого способа достигается тем, что резание осуществляется однокоординатной упругой механической системой, 40Несвободная упругая механическая система консольной части резца, закрепленного в резцедержателе 2, пред" ставляет собой систему с распределенньыи параметраья, однако в любой такой 45 системе имеются две особые точки: центр масс ее колеблющейся части и центр ее изгибов, т,е, центр жест" кости.. На фиг.2 дана упрощенная расчетная 50 схема несвободной упругой системы, выполняющей резание, в которой точка О, - центр жесткости упругой системы, а точка Ое - центр масс системы. Расположен 1.с указанных точек относительно линии действия равнодейст,вующей силы резания К(1). определяет наличие и величину статических и динамических изгибающих моментов, действующих на систему при обработке, т,е. существенно влияет на величины направления перемещений главной режущей кромки резца в зоне стружкообразования,Уравнениями, описывающими процесс перемещений главной режущей кромки О при резании, рассматривая упругую систему на фиг.2, выполняющую резание,. как систему с двумя степенями свободы, при допущении, что диссипатив-, ные сипы не вызывают связей обобщенных координати Ч, и с учетом общепринятых обозначений, данных на фиг.2, будут:,=-Ь- сов 1 - коэффициент инерционной связи системы;С 1= о - жесткость си"темы в направлении ;,- коэффициент сопротивления системы в направлении У, причемЛ р ле = ь,1 ь +ша Уее = --р1, - величина момента инерции системы, вычисленного относительно центра масс;Ь, а, Ь,- канструктивные параметры системы;Бее - коэффициент сопротивления в оординете с, причем С,ч= с. д1 п 4 о 6ее =С - величина жесткости в координате 11и- суть оси максимальной и иинимальной жесткости системыквазинормальные координаты системы, так .как ЕеО;.,= О;Р - угол между вектором К(г.) и осью максимальной жесткости С- ,Совмещают ось максимальной жесткости С -системы, выполняющей обработку, с линией действия равнодействующей внешних сил К(г.) и получают статически однокоординатную систему, Данное условие выполняется, когда угол/3 О. В этом случае из (1) имеют(2) устройстве на фиг,1, Тогда иэ систе- ) + Фе . 1" ) ф мы (2) получаем1Статический характер приложения 5 д ++ ФиЦ); (4) нагрузки К(г.) вызываетО, а значит иеО, откуда иэ (2) полУчают Я 1 а)1 + Е)1+о(мЪ 0) (5) .(К(с) (3) т,е, имеем статически и динамически ,однократную систему, так как уравнет,е, статически однокоорцинатное пере 10 нне (5) - уравнение свободных колебамещение главной Режущей кромки вдсл ний и колебательный процесс в коордиосиПри динамическом характер нате ) не связан с колебательнымдействия К(1 что всегда процессом в координате т.е, колечто всег а имеет место при Резании, например) вследств "баний в координатеотдействия образования элементов в стружке) в 15 и( не будет. В этом случае коордисистеме на фиг.2 даже при,рО) име наты 1 и ) - нормальные координаты, ют динамические изгибающие моменты) При этом способе ведения обработки иэ вызывают перемещение главной режущей менение направления %(Е) может быть кромки в зоне стружкообраэования вызвано перемещением главной режу- вдоль оси ) ) влекущее эа собой изме ,Лб щей кромки вдоль, однако оно ми" кение толщины среэаемого слоя, дейст нимально по величине, так как перемевительной скорости резания, и т.д.) щение главной режущей кромки происхот.е. в свою очередь влияющее на веж, дит вдоль оси максимальной жесткости чину и направление первоначальной си . С -системы, Повышение точности и лы резания, Изменение направления виброзащищенности при данном способе25 % вызывает новые изгибающие Момен , ведения обработки вызвано тЕм, что иэ ты и тем самым лишает систему даже гибающие моменты, действующие на упсвойства статической однокоординат- ругую систему, выполняющую обработку, нооти, что снижает тоЧНОсть и вибро" минимальны, т,е. обработка осущестзащищенность системы. Нали е д фб вляется одиокоординатной упругой сисенность системы, Наличие динами-,30 ческих изгибающих моментов в системетемой, вызвайо инерционной связью двух парциальных колебательных систем 1 и 9) ф о р м у л а и э о б р е т е н и я т.е. смещением центра масс системыСпособ токарной обработки по относительно линии действия силы 135 авт,св. 11 1301562 о т л и ч а ю "щ )1 й с я тем, что, с целью ы иа фщг,2 так что ликвидируем в ней1 пения точности путем уменьшения виб)инерционную связь, сохраняя в ней раций, йа линии действия равнодейст" свойство статической однокоординатнос вующей дополнительно располагают ти т е выполним условие чтор О центр масс консольной части инструти, т;е, выполи ) )60. Из схемы на фиг.2 видно, что мента и центр масс резцедержателя,