Расчет и проектирование сменных режущих пластин и сборных инструментов (190,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» Е. В. Артамонов, Т. Е. Помигалова, М. Х. Утешев РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СМЕННЫХ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН И СБОРНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ Тюмень ТюмГНГУ 2011

Стр.1

УДК 621.91.02 ББК 34.63-5 А 86 Рецензенты: доктор технических наук, профессор В. А. Гречишников доктор технических наук, профессор С. И. Петрушин Артамонов, Е. В. А 86 Расчет и проектирование сменных режущих пластин и сборных инструментов / Е. В. Артамонов, Т. Е. Помигалова, М. Х. Утешев ; под общей ред. М. Х. Утешева. — Тюмень : ТюмГНГУ, 2011. — 152 с. ISBN 978-5-9961-0453-6 В монографии изложен метод расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) в сменных многогранных пластинах (СМП) сборных инструментов с применением конечных элементов. Показано влияние конструктивных параметров СМП, схем их базирования, крепления и нагружения на напряжения и деформации, возникающие в пластинах при резании. Наряду с прочностью СМП уделено внимание точности позиционирования их в корпусе инструмента. Приведены разработанные конструкции режущих пластин максимальной прочности и сборных инструментов повышенной работоспособности, защищенные авторскими свидетельствами и патентами. Книга может быть полезна научным работникам, аспирантам, магистрам, инженерам, преподавателям и студентам. УДК 621.91.02 ББК 34.63-5 ISBN 978-5-9961-0453-6 © Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2011

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение .............................................................................................................5 1. Сборные инструменты со сменными режущими пластинами ..................6 1.1. Достоинства сборных инструментов ................................................6 1.2. Патентный анализ СМП .....................................................................6 1.3. Конструктивные параметры СМП и факторы, определяющие их выбор ....................................................................8 1.4. Прочность СМП из инструментальных твердых сплавов ............13 1.4.1. Виды разрушения СМП .........................................................13 1.4.2. Напряжения и деформации режущей части инструмента ..15 1.4.3. Напряжения и деформации в сменных режущих пластинах .................................................................................22 1.4.4. Критерии прочности ...............................................................29 1.5. Точность обработки на станках с ЧПУ сборным инструментом с СМП .......................................................................31 2. Расчет напряженно-деформированного состояния СМП с применением метода конечных элементов .................................................34 2.1. Применение метода конечных элементов на основе программных комплексов DAST и Cosmos ...................................34 2.2. Тестовые задачи на клине ................................................................37 2.2.1. Задачи силового нагружения .................................................37 2.2.2. Задачи температурного нагружения СМП ...........................40 2.3. Расчетные модели СМП с учетом контурных условий нагружения .......................................................................................41 2.3.1. Трехмерная модель СМП ......................................................42 2.3.2. Двумерная модель СМП в плоскости пластины .................44 2.3.3. Двумерная модель СМП в плоскости схода стружки .........46 3. Деформации, напряжения и прочность сменных многогранных пластин ....................................................................................50 3.1. Деформации и напряжения в плоскости СМП ..............................50 3.1.1. Установление опасных зон в СМП ......................................50 3.1.2. Влияние схемы базирования и крепления СМП ................51 3.1.3. Влияние условий нагружения СМП ....................................55 3.1.4. Влияние формы и типа СМП ...............................................57 3.1.5. Влияние линейных размеров СМП ......................................64 3.2. Новые формы СМП, снижающие опасные напряжения растяжения σ1 ....................................................................................66 3

Стр.3

3.3. Напряжения и деформации режущего клина в плоскости схода стружки....................................................................................70 3.3.1. Влияние условий нагружения и геометрии режущего клина ......................................................................70 3.3.2. Влияние формы передней поверхности режущего клина ......................................................................76 3.3.3. Влияние фаски износа по задней поверхности ре жущего клина ......................................................................78 3.4. Определение температурных полей в плоскости пластины и плоскости схода стружки ..............................................................81 3.5. Достоверность полученных результатов ........................................83 3.6. Выводы ...............................................................................................84 4. Точность позиционирования вершин сменных многогранных пластин ..............................................................................................................86 4.1. Влияние конструктивных параметров СМП и условий их нагружения на деформации пластин ..............................................88 4.2. Исследование статической погрешности базирования СМП .......91 4.2.1. Размерные цепи СМП. Вывод формул для расчета погрешности базирования .....................................................92 4.2.2. Влияние конструктивных параметров СМП на статическую погрешность базирования СМП ................96 4.3. Выводы ...............................................................................................99 5. Практическая реализация ..........................................................................101 5.1. Метод выбора и расчета СМП .......................................................101 5.2. Новые конструкции СМП повышенной прочности ...................104 5.3. Разработанные конструкции сборных инструментов с пластинами повышенной прочности .........................................106 5.3.1. Резцы сборные проходные ...................................................106 5.3.2. Резцы сборные отрезные .....................................................108 5.3.3. Фрезы торцовые ....................................................................109 5.4. Разработанные конструкции сборных инструментов с пластинами правильной многогранной формы ........................111 5.4.1. Сборный резец .....................................................................111 5.4.2. Фреза торцовая и зенкер .....................................................115 5.4.3. Сборные фрезы с винтовой линией СМП .........................118 5.4.4. Фреза торцовая со ступенчатым расположением СМП ....125 5.4.5. Протяжка для обработки наружных поверхностей ..........125 Список литературы ........................................................................................127 Приложения ....................................................................................................131 4

Стр.4

ВВЕДЕНИЕ В условиях рыночной экономики невозможно обеспечить сниже ние издержек и повышение конкурентоспособности производства без использования современных технологий, оборудования, инстру ментов. Одним из путей подъема эффективности механической об работки резанием является переход с использования напайного ре жущего инструмента на сборный с механическим креплением смен ных многогранных пластин (СМП). Целесообразность такого пере хода для большинства случаев обработки резанием подтверждается мировой практикой и уже не вызывает сомнений у российских спе циалистов. По статистике эксплуатации инструмента с СМП на машиностроительных предприятиях на долю отказов инструментов с СМП в результате разрушения пластин приходится 70-75%. Анализ видов отказов СМП в производственных условиях показал, что характер ными видами разрушений являются выкрашивание, скалывание, по ломка. Это обуславливает необходимость знания напряженно-деформированного состояния и прочности СМП инструментов. Де формации СМП изменяют положение режущей кромки в процессе резания, снижение которых наряду с уменьшением погрешности базирования пластин особенно актуально при использовании сбор ного инструмента в бесподналадочной обработке. Существует боль шое количество практических рекомендаций в инструментальных каталогах и справочниках по применению сборного инструмента, однако не разработны инженерные методики выбора и расчета СМП. Поэтому создание методологии расчета и проектирования сменных режущих пластин и сборных инструментов, на основе изучения напряженно-деформированного состояния СМП при механической обработке, и оптимальных условий их эксплуатации на сегодняшний день являет ся актуальной. Из практики эксплуатации сборного инструмента установлено, что его работоспособность определяется свойствами инструмен тальных материалов, конструктивными, геометрическими парамет рами, условиями базирования, закрепления и нагружения СМП. На основании проведенных патентных исследований установлено, что конструкции режущих пластин сборных инструментов совершенст вуются в двух направлениях: повышение надежности работы режу щих пластин и расширение технологических возможностей. В основу методологии положены метод расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) в сменных многогранных пластинах (СМП) сборных инструментов с применением конечных элементов, установленные зависимости влияния конструктивных параметров СМП, схем их базирования, крепления и нагружения, на напряжения и деформации, возникающие в пластинах при резании. 5

Стр.5