Способ обработки винтовых поверхностей резанием с ударом Российский патент 2017 года по МПК B23B1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к методам обработки винтовых поверхностей резанием с ударом.

Уровень техники

Изобретение относится к обработке материалов резанием со снятием стружки и может быть использовано при обработке винтовых поверхностей деталей класса «Тела вращения», имеющих пересечения с элементами прерыва - это пазы, выточки, отверстия, перпендикулярные оси вращения детали, и др., создающих прерывистость резания.

Изобретение может использоваться в области машиностроения при механической обработке винтовых поверхностей со снятием стружки лезвийным инструментом: одиночным резцом.

Известен способ обработки прерывистых поверхностей резанием (АС на изобретение СССР №1641509, МПК В23В 1/00, опубликовано 28.09.1988), при котором устраняется удар, вызванный в момент встречи режущей части инструмента с обрабатываемой поверхностью детали упругим восстановлением технологической системы.

Основным недостатком данного способа является то, что устраняется удар только по задней поверхности режущей части инструмента, а ударные нагрузки, возникающие при обработке резанием винтовых поверхностей, имеющих пересечения с элементами прерыва, остаются неизменными и приводят к разрушению вершины и кромок режущего элемента, изготовленного из хрупких инструментальных материалов.

Задача изобретения - избежать разрушения инструмента и повысить его стойкость управлением положения режущего элемента относительно обрабатываемой поверхности детали, за счет перераспределения ударной нагрузки, возникающей при врезании инструмента, от его вершины и режущих кромок, на наиболее отдаленную часть площади передней поверхности режущего элемента.

Указанный технический результат заявленного способа обработки винтовых поверхностей достигается взаимодействием более прочной области передней поверхности режущего элемента инструмента с прерывистой поверхностью резания.

В состоянии первоначального контакта, фиг. 1, исходная форма передней поверхности FAG, под действием перпендикулярно направленных к режущим кромкам потокам стружки со скоростями V₀, V₁, V₂, V_1', V_2' по мере продолжения резания трансформируется в многогранник FDA'EG. В этом положении вероятность возникновения погрешности профиля резьбы определяется зависимостью:

где ε_ф - фактический угол профиля резьбы, образованный вследствие изнашивания режущего элемента;

ε - 60° - номинальный угол при вершине режущего элемента.

где К - коэффициент конструктивной сложности обрабатываемой прерывистой поверхности (для винтовой поверхности без элементов прерыва К=1); α - задний угол; γ - передний угол режущего элемента.

где l - расстояние от вершины режущего элемента А до точки О - места первоначальной встречи режущего элемента с обрабатываемой винтовой поверхностью; h - высота головки резьбы; r_g - радиус детали.

Определение настроечных углов элемента в положении оптимального первоначального контакта с обрабатываемой винтовой поверхностью происходит в следующем порядке:

1) определяется конструктивная сложность обрабатываемой поверхности К=S_пр/S_г, где S_пр - площадь обрабатываемой винтовой поверхности за вычетом площади элемента прерыва; S_г - площадь той же винтовой поверхности без элемента прерыва;

2) исходя из размеров режущего элемента определяется максимально возможное l - расстояние от его вершины до точки О на передней поверхности - точки первоначальной встречи режущего элемента с обрабатываемой поверхностью;

3) по формулам (2-3) рассчитывается значение переднего угла γ, при котором первоначальная встреча инструмента и прерывистой обрабатываемой поверхности произойдет в заданном положении настройки - точке О.

Очевидно, что положение, при котором передняя поверхность режущего элемента встречается с прерывистой поверхностью детали, на которой он нарезает резьбу, является оптимальным с точки зрения сохранения стойкости инструмента.

Расчеты показывают, что в условиях действия зависимостей (1-3), реализующих содержание способа обработки винтовых поверхностей с элементами прерыва, погрешность профиля резьбы, полученная одиночным резцом, не превышает величины (20…25)' при нормативе ±(30)', что согласно ГОСТ 16093-81 приемлемо для требуемой точности обработки.

Предлагаемый способ обработки винтовых поверхностей с ударом отличается универсальностью и простотой выбора настроечных размеров.

Экономический эффект от использования изобретения, по сравнению с прототипом, может быть получен за счет повышения стойкости хрупкого инструментального материала путем перераспределения ударной нагрузки, которая возникает при врезании инструмента, от его вершины и режущих кромок на наиболее отдаленную часть площади передней поверхности режущего элемента, тем самым сокращая затраты, связанные с его переточками и поломкой.

Способ обработки включает обеспечение контактного взаимодействия более прочной областью передней поверхности режущего элемента с прерывистой обрабатываемой поверхностью. Обработку производят одиночным резцом, передняя поверхность которого установлена под углом γ к основной плоскости резания, определяемым по приведенной зависимости. Достигается повышение прочности инструмента за счет перераспределения контактной нагрузки. 1 ил.

Способ обработки винтовых поверхностей резьбы резанием с ударом, включающий обеспечение контактного взаимодействия прерывистой обрабатываемой поверхности с более прочной областью передней поверхности режущего элемента одиночного резца, которую устанавливают под передним углом к основной плоскости резания, отличающийся тем, что упомянутый передний угол установки передней поверхности выбирают из соотношения:

sinε_ф=K⋅(tgα/sin2γ),

где ε_ф - фактический угол профиля резьбы, образованный вследствие изнашивания режущего элемента;

α - задний угол режущего элемента;

γ - передний угол режущего элемента;

K - коэффициент конструктивной сложности обрабатываемой винтовой прерывистой поверхности резьбы, равный S_пр/S_г;

S_пр - площадь обрабатываемой винтовой поверхности за вычетом площади элементов прерыва;

S_г - площадь обрабатываемой винтовой поверхности без элементов прерыва.