2.2 Формообразование поверхностей дисковыми инструментами

Свойства поверхностей, допускающих движение «самих по себе», имеет чрезвычайно большое значение как для деталей механизмов и машин, так и в технологии машиностроения. Поэтому подавляющее большинство поверхностей деталей машин и инструментов представляют собой поверхности, которые допускают движение «самих по себе». Линии, по которым номинальная поверхность детали допускает движение «самих по себе», при обработке таких поверхностей принимаются за координатные линии q и форма этих линий предопределяет закон движения вдоль них. За вторую координатную линию может быть принята любая линия n, лежащая на номинальной поверхности детали, и эта линия по форме остается постоянной при любом значении координаты q.

При обработке винтовой поверхности дисковым инструментом схема формообразования выглядит следующим образом: криволинейными координатами n и q номинальной поверхности детали выбираются соответственно торцовый профиль и винтовые линии; номинальная поверхность детали является огибающей однопараметрического семейства поверхностей резания и поэтому на условия формообразования влияют три параметра инструмента; один из последних – движение резания как функция координат n и q выбирается в зависимости от положения оси инструмента; подача инструмента предопределяется формой винтовых линий (q); профиль поверхности резания рассчитывается как функция координат n и q. Для дисковой фрезы производящая поверхность при данной схеме формообразования совпадает с поверхностью резания.

В каждый момент времени обработки производящая поверхность фрезы и винтовой поверхности сверла имеют линейное касание по линии BoCo (рисунок 2.4, а). После включения подачи линия BoCo касания будет перемещаться вдоль винтовой линии и тем самым передавать винтовой поверхности требуемый профиль.

Первое условие формообразования может быть сформулировано так: в каждом сечении плоскостью Q, перпендикулярной оси инструмента, окружность сечения производящей поверхности и кривая EF сечения винтовой поверхности должны иметь общую касательную (рисунок 2.4, б). Следовательно, в зоне касания номинальной поверхности детали с поверхностью резания последняя не должна пересекать тело детали.

Второе условие формообразования, соответственно, будет иметь следующую формулировку: в каждом сечении плоскостью Q, перпендикулярной оси инструмента, радиус Ru окружности сечения производящей поверхности должен быть меньше радиуса кривизны кривой EF сечения винтовой поверхности (или в крайнем случае равен ему), т.е. Ru ≤ ρ_Q (рисунок 2.5). На рисунке 2.5 б) это условие не выполнено.

а) б)

Рисунок 2.4 – Сопряжение производящей поверхности дискового инструмента с винтовой поверхностью детали: а – касание производящей поверхности инструмента с винтовой поверхностью; б – общая касательная, полученная от пересечения винтовой и производящих поверхностей каждой плоскостью, пересекающей линию их касания.

Рисунок 2.5 – Схемы для определения условий формообразования поверхностей дисковым инструментом:

a) – R_u ≤ ρ_Q; б) – R_u ≥ ρ_Q

Третье условие формообразования требует, чтобы производящая поверхность инструмента не пресекала номинальную поверхность детали.

Для того, чтобы производящая поверхность не пересекала тело, на котором располагается винтовая поверхность, достаточно чтобы в каждом сечении винтовой и производящей поверхностей плоскостью Q, перпендикулярной к оси инструмента, радиус дуги окружности производящей поверхности (рисунок 2.4) обеспечивал обработку наружной и внутренней частей винтовой поверхности по способу наружного касания.

Для получения поверхностей режущими инструментами выполнение всех трех условий формообразования необходимо и достаточно. Если на каком-либо участке обрабатываемой номинальной поверхности не будет выполнено хотя бы одно из условий формообразования, то этот участок не может быть получен, и при обработке детали будет заменен переходной поверхностью, отличной от заданной. Границы, в которых можно выбрать форму режущих кромок, производящей поверхности и законы движений инструмента зависят от формы номинальной поверхности детали и принятой схемы формообразования и могут быть как широкими, так и узкими.