Методика аналітичного визначення геометричних параметрів різальної частини інструменту

Геометричні параметри різальної частини інструменту характеризують взаємне розташування передньої площини, задньої площини і площини різання в досліджуваній точці різальної кромки. Положення передньої площини визначається вектором що йде по дотичній до різальної кромки в досліджуваній точці і вектором, розташованими в передній площині. Положення задньої площини визначається вектором `R і вектором , розташуванням в задній площині. Положення площини різання визначається вектором швидкості різання і вектором `R. При аналізі статичних геометричних параметрів розглядається вектор швидкості головного руху різання, а при аналізі кінематичних геометричних параметрів – швидкість результуючого руху різання досліджуваної точки різальної кромки. Для інструментів типу прохідних токарних різців, свердел, зенкерів, торцевих фрез при обробці площин і подібних до них інструментів, форма різальної кромки може вибиратися незалежно від форми обробленої поверхні деталі, оскільки оброблена поверхня деталі формується однією профілюючою точкою різальної кромки. У даному випадку форма різальної кромки задається на кресленні інструменту і при аналізі геометричних параметрів різальної частини є відомою.

У фасонних різальних інструментів різальна кромка визначається при їх профілюванні як лінія перетину вихідної інструментальної поверхні, спряженої з поверхнею деталі, і передньої поверхні. В цьому випадку вектор `R може бути визначений як векторний добуток вектора `N_П нормалі до передньої поверхні і вектора `N<sub>S</sub> нормалі до вихідної інструментальної поверхні в даній точці різальної кромки. При визначенні геометричних параметрів різальної частини необхідно в досліджуваній точці різальної кромки знати вектор `P, дотичний до передньої поверхні, і вектор , дотичний до задньої поверхні. В якості передньої поверхні найчастіше при проектуванні інструментів приймають площину, поверхню обертання, гвинтову поверхню і на кресленні задають положення вектора `P.

Задня поверхня у інструментів з прямолінійною різальною кромкою може бути плоскою, положення якої характеризується векторами `R і , які задаються на кресленні.

У фасонних інструментів, які переточуються по передній поверхні, задня поверхня описується різальною кромкою при вибраному її русі.

В цьому випадку положення задньої площини в досліджуваній точці різальної кромки визначається вектором `R і вектором швидкості руху різальної кромки.

Залежно від прийнятого руху різальної кромки задня поверхня може бути плоскою або фасонною циліндровою поверхнею, яка створюється при прямолінійно-поступальному русі різальної кромки. При обертальному русі різальної кромки створюється задня поверхня обертання, а при гвинтовому русі – гвинтова поверхня. Задня поверхня інструменту може бути затилованою поверхнею, яка описується різальною кромкою при складанні двох рухів: прямолінійно – поступального і обертання. При цьому швидкість прямолінійно поступального руху йде перпендикулярно, або похило до осі гвинтового руху.

Міняючи характер руху різальної кромки при утворенні задньої поверхні можна впливати на величини геометричних параметрів різальної частини і вибрати найбільш доцільний варіант. На статичні геометричні параметри різальної частини впливає також положення вектора швидкості головного руху різання, який визначається відповідно до прийнятої схеми обробки, розглядаючи рухи різального інструменту щодо заготовки. На кінематичні геометричні параметри різальної частини інструменту відповідно впливає положення вектора швидкості результуючого руху різання. Якщо відомі інструментальні передні g_н і задні a_н кути в нормальному до різальної кромки перетині і вектор швидкості головного руху різання не йде перпендикулярно інструментальній основній площині, то статичні передні g_н і задні кути a _н, в нормальному до різальної кромки перетині, будуть рівні:

, (3.1)

. (3.2)

Кут - це кут між інструментальною і статичною поверхнями різання.

Положення інструментальної поверхні різання визначається вектором `R, що йде по дотичною до різальної кромки і вектором перпендикулярним інструментальній основній площині. Вектор нормалі до інструментальної поверхні різання рівний векторному твору векторів і :

. (3.3)

Положення статичної поверхні різання визначається вектором і вектором швидкості головного руху різання. Вектор нормалі до статичної площини різання буде векторним твором векторів і :

. (3.4)

Кут , між інструментальною і статичною площинами різання рівний куту між нормалями і . Його величина може розраховуватися по формулі:

. (3.5)

При відомих, у вибраній системі координат XYZ, початкових даних, тобто сукупності векторів `R, V, `P, і порядок розрахунку статичних параметрів різальної частини інструменту, в досліджуваній точці різальної кромки, може бути наступним:

- визначається статичний кут l_с нахилу різальної кромки

. (3.6)

- Вектор нормалі `N_р до статичної поверхні різання рівний векторному твору векторів і :

. (3.7)

- Вектор нормалі до передньої поверхні

. (3.8)

- Вектор нормалі до задньої поверхні

. (3.9)

- Статичний задній кут g_н в нормальному до різальної кромки перетині

, (3.10)

або

. (3.11)

- Статичний передній кут g_с в головній січній площині

. (3.12)

- Статичний задній кут a_Н в нормальному до різальної кромки перетині

; (3.13)

або

. (3.14)

- Статичний передній кут a_с в головній січній площині

. (3.15)

- Вектор нормалі до робочої площини, в якій розташовані напрями швидкості головного руху і руху передачі

. (3.16)

- Статичний кут в плані j_с, як кут між статичною площиною різання і робочою площиною буде рівний:

. (3.17)

При аналізі статичних геометричних параметрів різальної частини фасонних інструментів порядок розрахунку декілька змінюється оскільки, як правило, задається передня площина в досліджуваній точці різальної кромки двома векторами П₁ і П₂, а різальна кромка визначається як лінія перетину передньої площини і вихідної інструментальної поверхні.

Порядок розрахунку буде наступним:

- Визначається нормаль до передньої поверхні

. (3.18)

- Відповідно до прийнятої схеми формоутворення, при знайденій при профілюванні інструменту початкової інструментальної поверхні, визначається вектор нормалі до вихідної інструментальної поверхні в досліджуваній точці різальної кромки.

- Визначається вектор , що йде по дотичній до різальної кромки в її досліджуваній точці.

. (3.19)

- Статичний кут l_с нахилу різальної кромки

. (3.20)

- Вектор нормалі `N_Р до поверхні різання

. (3.21)

- Передній кут g_н в нормальному до різальної кромки перетині

. (3.22)

- Статичний передній кут g_з в головній січній площині

. (3.23)

- Визначається вектор , що йде по дотичній до різальної кромки в її досліджуваній точці.

- Вектор нормалі до задньої поверхні

. (3.24)

- Задній кут a_н в нормальному до різальної кромки перетині

. (3.25)

- Статичний задній кут a_с в головній січній площині

. (3.26)

- Вектор нормалі `N_S до робочої площини

. (3.27)

- Статичний кут в плані j_с.

. (3.28)