44 / 397
Механики XXI веку. №16 2017 г.
44
УДК 621.9.02.
Анализ конструкции сборного сверла
со сменными многогранными пластинами
Петрушин С.И.
1а
, Губайдулина Р.Х.
1b
, Нозирзода Ш.С.
1c
1
Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского
политехнического университета
a
psi@tpu.ru,
b victory_28@mail.ru,
c
shoni_1976@mail.ruКлючевые слова:
сверление, сила сверления, сверла с многогранными пластинами, геомет-
рические параметры режущей части
В статье приведена методика расчета геометрических параметров и силы резания при
сверлении сверлами с механическим креплением сменных многогранных твердосплавных пластин.
Использован математический аппарат векторной алгебры. Данная методика учитывает все много-
образие многогранных пластин: пластины с задними углами и без них, пластины со стружечными
канавками и без них. Проведен анализ геометрии сверла конструкции Томского инструментального
завода, на основе которого установлены неблагоприятные геометрические параметры центральной
пластины сверла. На основе расчетов установлено, что область отрицательных значений главного
заднего угла сверла находится около оси сверла, где происходит выкрошивание сменной многогран-
ной пластины и сверло преждевременно теряет свои режущие свойства. Силовой анализ показал,
что при работе этими сверлами возникает неуравновешенная радиальная составляющая силы реза-
ния. Сделан вывод о необходимости улучшения конструкций сверл со сменными многогранными пла-
стинами путем варьирования конструктивными параметрами.
Введение.
Сверла, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП) из
твердого сплава, находят все большее применение при обработке материалов с повышенной
твердостью[1]. Они, например, применяются для сверления отверстий диаметром 22мм в за-
каленных железнодорожных рельсах в полевых условиях. При этом наблюдаются выкроши-
вания и сколы СМП в связи с неблагоприятными условиями работы. Одна из причин этих
явлений связана с отсутствием анализа геометрических параметров режущей части сверл с
СМП, который значительно отличается от спиральных сверл. Вторая причина кроется в не-
равномерной силовом нагружении режущих лезвий сверла. В данной работе ставилась задача
разработки методика расчета геометрических параметров и силы резания при сверлении
сверлами с механическим креплением сменных многогранных твердосплавных пластин и на
этой основе проведение анализа существующих конструкций.
Методика исследований.
Рассмотрим вначале задачу определения статических гео-
метрических параметров (φ, λ, α, γ) в произвольной точке лезвия сборного сверла по извест-
ной форме СМП с учетом ее ориентации в корпусе. За начало отсчета возьмем вершину 0
(рис.1), в которой имеем максимальную скорость резания. Станочные оси координат XYZ
имеют следующие направления относительно инструмента [2.3]: Ox – вдоль оси сверла; Oy –
по радиусу; Oz – касательно к диаметру. Ориентация СМП к корпусе задана двумя углами:
фронтальным γ
x
и профильным γ
y
, положительные значения которых показаны на рис.2. В
отличие от γ
x
, имеющего одно и то же значение для всех точек главной режущей кромки, ве-
личина γ
y
зависит от радиуса текущей точки А.
Инструментальная система координат X
и
Y
и
Z
и
с центром в т. О жестко связана с СМП,
причем ее плоскость X
и
ОY
и
всегда параллельна опорной поверхности гнезда корпуса под
режущую пластину [1]. На рабочих чертежах концевых инструментов часто угол γ
y
задается
расстоянием
с
от вершины СМП до диаметральной плоскости, параллельной обеим пласти-
нам (см.рис.1). Возьмем на рабочем участке режущей кромки СМП произвольную точку
A
(рис.2). Параллельный перенос станочной системы координат из т. О в т.
A
дает статиче-
скую систему координат [4]. Положение статической основной плоскости в этой точке P
А
vc