Огляд досліджень з теорії визначення геометричних параметрів різальної частини

Процес різання є одним зі старіших способів обробки матеріалів. До перших досліджень з обробки різних матеріалів відносяться роботи Тіме І.А. В 1970 ним була опублікована робота “Опір металів і дерева різанню”. Подальший крок в розвитку науки про різання металів зроблені Зворикіним К.А., Усачовим Я.Г., Бригсом та іншими.

В 1896 р. Бригс опублікував “Різання матеріалів” (стругання) де обґрунтував, що головну роль в теорії різання металів грають кути різального інструменту. Рекомендації з вибору форми різальної кромки та геометричних параметрів різальної частини кутів були викладенні Тейлером в роботі “Искусство резать металл” в 1906 р.

В зазначених роботах розглядались простіші процеси обробки та експериментально визначалось для них вплив, зокрема, геометричних параметрів різальної частини на процес і давались певні рекомендації.

Значний розвиток дослідження процесів різання одержали в 30-ті роки XX століття. В 1936 р. була створена Комісія по різанню металів, головою якої була О.П. Надінська. Під її керівництвом на протязі п’яти років були дослідженні різні процеси різання і був створений довідник з вибору геометричних параметрів різальної частини різних інструментів.

В 40-ві роки були виконанні дослідження з розробки загальних принципів призначення оптимальних геометричних параметрів різальної частини інструмента (проф. Беспрозований І.М., Ларін М.І.). В 40-ві роки також розгорнуті роботи з дослідження твердосплавного інструменту для різних видів обробки металів різанням. Були розроблені відповідні рекомендації і стандарти з вибору геометричних параметрів різальної частини твердосплавних інструментів (Семенченко І.І., Грузов П.П., Резніков А.К., Розенберг О.М. та інші). Проте в зазначених роботах,головним чином, проводились дослідження експериментально, а рекомендації з вибору геометричних параметрів давались тільки в базових точках різальних кромок. Недостатня увага приділялась дослідженню геометричних параметрів в різних точках різальних кромок та їх зміні в процесі різання.

Так, наприклад, в результаті дослідження процесу свердління в 1928 р. дослідним шляхом інженером Патнай був встановлений раціональний кут нахилу гвинтової канавки рівний 30° при обробці сталі. Були розглянуті способи заточки свердел по конічній поверхні з кутом при вершині 2j=108¸1200. Були отриманні наближенні залежності для підрахунку передніх кутів в різних точках різальних кромок, при встановленні котрих приймалось, що різальні кромки свердла лежать в осьовій площині.

В 1931 р. інженер Чавен Н. в журналі “Maschinenbau” № 13 опублікував роботу, в якій наведена формула для визначення переднього кута спірального свердла в нормальному до різальної кромки перерізі. Проте, ця формула дала тільки наближене уявлення про дійсну картину зміни передніх кутів по довжині різальної кромки, так як за поверхню різання була прийнята поверхня усеченного конуса оберту, найменший діаметр якого рівний діаметру перемички свердла. Формула для визначення статичного переднього кута свердла в нормальному до різальної кромки перерізі виведена Родіним П.Р., а кінематичного переднього кута Можаєвим С.С. Знання реальної картини зміни статичних передніх кутів по довжині різальної кромки свердла дозволило проектувати спіральні свердла з покращеним характером зміни геометричних параметрів і підвищеною працездатністю. Це свердла з різальними кромками в формі дуги кола, свердла зі зворотнім кутом при вершині, безперемичні свердла зі збільшеними кутами при вершині, свердла з заточкою задньої поверхні по площинам та інші.

Подібні роботи виконувались і по іншим типам різальних інструментів. Так, наприклад, геометричні параметри різальної частини зуборізних довбачів були дослідженні Матюшиним В.М., Юліковим М.М. Геометричні параметри різальної частини різних типів інструментів були розглянуті Семенченко І.І.

Робота професора Г.І. Грановського “Кінематика різання” поклала початок розробці загальних теоретичних основ визначення геометричних параметрів різальної частини інструментів. Г.І. Грановським були обґрунтовані предпосилки з вибору напряму вимірювання геометричних параметрів різальної частини інструмента в процесі різання.

Подальший розвиток теорії визначення геометричних параметрів різальної частини інструмента в роботах М.О. Шевченка та С.С. Петрухіна. Робота М.О. Шевченка була присвячена вивченню впливу характер руху інструмента відносно заготовки на значення геометричних параметрів різальної частини різців, свердел, зенкерів, розверток, циліндричних фрез. В роботі С.С. Петрухінавикладена кінематична теорія визначення геометричних параметрів різальної частини інструмента, і на основі аналізу їх значень дані рекомендації по удосконаленню діючих і по проектуванню нових інструментів.

Не дивлячись на чисельні дослідження з визначення раціональних геометричних параметрів різальної частини, наукові основи теорії визначення геометричних параметрів різальної частини інструментів не створенні. Під час задачі вирішуються наближено, що вносить суттєві похибки в зарахунок величин геометричних параметрів різальної частини. В багатьох випадках розглядаються величини геометричних параметрів тільки в базових точках різальної кромки; не визначаються їх значення в різних точках різальних кромок; не досліджується вплив конструктивних параметрів елементів леза на геометричні параметри різальної частини і відповідно на працездатність інструмента.

Крім того, слід відзначити, що роботи, які проводились по визначенню геометричних параметрів виконані в інструментальній системі координат, що не в повні мірі відображають дійсну картину величин геометричних параметрів в процесі різання. Створення ж прогресивних різальних інструментів і оцінка їх досконалості потребує розробки і вирішення зазначених задач в статичній та кінематичній системах координат в відповідності з ДСТУ 2249-93.

Аналіз опублікованих робіт показу, що задачі визначено, геометричних параметрів різальної частини інструмента можуть вирішуватись графічними та аналітичними методами.