Кинематика процесса резания. Часть 2

        Рис. 1. Влияние увеличения плотности коры на ее прочность 
        при сжатии

При установке на шпиндель ось ножевой головки минимально смещается относительно оси шпинделя (рис. 1). Также необходимо учесть погрешности, вызванные заточкой инструмента. В результате получается, что все ножи инструмента вращаются по разным окружностям и качество поверхности определяет в конечном итоге только один нож.

Чтобы учесть вышесказанное, в формулу вычисления скорости подачи необходимо вводить величину так называемой эффективной подачи на зуб: f.

При использовании обычного инструмента величина f равна подаче на оборот, то есть количество ножей в ножевой головке (или количество зубьев фрезы) не влияет на качество обрабатываемой поверхности. В формуле для вычисления скорости подачи заготовки независимо от количества ножей z будет равно 1.

Тогда реальная скорость подачи будет в четыре раза меньше: v = (1,5 ● 6000 ● z = 1) / 1000 = 9 м/мин.

Рис. 2. Ножевая гидроголовка строгальная


Рис. 3. Продольный разрез гидроголовки

При частоте вращения инструмента 6000 об./мин. четырех ножей достаточно для работы. Увеличение количества ножей не приводит к повышению качества обработки поверхности, но приводит к увеличению расходов на ножи. Из сказанного следует, что повысить производительность работы можно с помощью специального гидроинструмента и станков средней и тяжелой серий. На диаграмме качества поверхности показана зависимость качества обрабатываемой поверхности от f и зависимость стойкости инструмента от f. Повышение качества поверхности с уменьшением подачи вполне понятно: на каждый обработанный миллиметр поверхности приходится большее количество ударов ножа. Но если f меньше 1,3 мм, наблюдается заметное снижение стойкости инструмента.

Это происходит в связи с резким повышением температуры в зоне резания. При минимальной подаче f режущая кромка инструмента начинает не затупляться, а гореть. Кстати, это особенно важно для алмазных лезвийных инструментов, стойкость которых при правильном выборе кинематических режимов составляет десятки километров.

Одним из наиболее широко используемых гидроинструментов является гидроголовка.

Гидроголовка – это ножевая головка, которая имеет камеру для закачки в нее специальной жидкости (жировой смазки).

Гидроголовка устанавливается на шпиндель станка, после чего в нее закачивается жидкость под давлением 300 атмосфер. При этом внутренняя полость гидроголовки расширяется, буксы обхватывают шпиндель станка и ось инструмента совмещается с осью шпинделя станка.

Фрезы устанавливаются на шпиндель станка с помощью двухзажимных гидрооправок. Двухзажимная гидрооправка представляет собой оправку, имеющую внутри полость – камеру для закачки жидкости.

На гидрооправку собираются фрезы и завинчиваются прижимной гайкой.

Затем оправка устанавливается на шпиндель станка, в нее закачивается жидкость. При закачке жидкости внутренняя стенка оправки обхватывает шпиндель станка, а внешняя стенка оправки расширяется внутри посадочного отверстия фрез.

Таким образом, ось фрез совмещается с осью шпинделя.

Закачка жидкости в гидроинструменты возможна только тогда, когда они полностью собраны и установлены на шпиндель станка.

В противном случае высокое давление в камере инструмента может привести к его повреждению.

Рис. 4. Совмещение оси инструмента с осью шпинделя


 Рис. 5. Джойнтер

Станки, подобно танкам, подразделяются на три класса: легкие, средние, тяжелые. Станок средней серии массивнее станка легкой серии, изготовлен с большей точностью и, как правило, оборудован шпинделями диаметром 50 мм. Станок тяжелой серии – это станок с массивной станиной, хорошо поглощающей вибрации, возникающие в процессе работы. Все детали такого станка выполнены с особо высокой точностью.

Обычно такой станок оснащен не только шпинделями диаметром 50 мм, но и гидроопорами для горизонтальных шпинделей и специальными устройствами, позволяющими править инструмент непосредственно на станке. Эти устройства называются джойнтерами.

Джойнтер ликвидирует погрешности заточки инструмента. С помощью этого приспособления можно также несколько раз перетачивать инструмент, не снимая его со станка, что крайне важно при высоких скоростях подачи заготовок.

При использовании гидроинструмента и станка средней или тяжелой серии возможно, как было сказано выше, повысить производительность работы.

В этом случае величина fz eff равна подаче на зуб, то есть на производительность станка начинает оказывать влияние количество ножей в ножевой головке (или количество зубьев фрезы).

Станок средней серии, оснащенный гидроинструментом, способен работать на скорости 24–36 м/мин. При более высоких скоростях на качестве обрабатываемой поверхности начинают сказываться неизбежные неточности (допуски) изготовления и сборки шпиндельных узлов серийных станков и вибрация.

Тяжелые станки могут работать со скоростью до 250 м/мин., но это уже тема отдельного разговора.

 

Технический директор
ООО «Тул Лэнд»
Антон СМИРНОВ