Вихідна інструментальна поверхня та проектування різального інструменту

Abstract

У статті показані слабкі місця теорії проектування різального інструменту на підставі поняття вихідної інструментальної поверхні. Проаналізовані практичні підходи під час утворення різних поверхонь деталей. Визначене поняття кінематичної вихідної інструментальної поверхні. Запропоновано алгоритм проектування різального інструмента за наявності деякої множини вихідних інструментальних поверхонь.

Многие авторы стремятся обобщить процесс проектирования рабочей части инструмента. Родин П. Р. использует два звена действующего во время обработки механизма (поверхность детали и исходную инструментальную поверхность). Считается, что режущий инструмент – это тело, ограни- ченное исходной инструментальной поверхностью. Она имеет способность срезать контактирующий с ней в процессе обработки металл. И тогда последовательность проектирования кажется очевидной: определяется исходная инструментальная поверхность и превращается в работоспособный режущий инструмент. Однако в большинстве случаев форма исходной инструментальной поверхности однозначно не определяется ни формой детали, ни имеющимися относительными движениями упомянутых двух звеньев. Контакт между ними может быть линейным (постоянным или периодическим) или точечным (также постоянным или периодическим). Следовательно, попытки обобщить и формализовать методику проектирования разных видов и типов инструментов еще не дали желательных результатов. Цель статьи – определить реальные возможности теории, базирующейся на понятии исходной инструментальной поверхности относительно проектирования режущего инструмента. Инструмент выполняет две функции: контактирует с припуском, разделяя его в определенной последовательности на стружку (схемы резания), и формирует поверхность детали при точечном или линейном контакте (методы формообразования). Оставляя неизменными положения теории формообразования относительно взаимодействия двух звеньев некоторого механизма, исходной инструментальной поверхностью следует считать поверхность, которая при соответствующем относительном движении формирует поверхность детали. Это может быть и реальная поверхность, действительно ограничивающая тело инструмента, и поверхность, образованная движениями контактирующих с поверхностью детали элементов тела инструмента (точки или линии). Наличие множества исходных инструментальных поверхностей (как материальных, так и созданных кинематикой) не позволяет предложить формализованную методику проектирования инструмента. Можно использовать эвристический метод морфологического анализа. При этом осуществляется подбор возможных решений для отдельных частей инструмента (морфологических признаков) и системное их комбинирование. Возможное количество комбинаций (конструкций инструмента) зависит от ограничения движений, вида контакта, вида и комбинации движений, выбранной формы исходной инструментальной поверхности. На основании использования понятия исходной инструментальной поверхности и метода морфологического анализа создан алгоритм проектирования металлорежущего инструмента. Определение исходной инструментальной поверхности как поверхности, которая ограничивает тело режущего инструмента, предоставляет информацию относительно проектирования только отдельных видов режущих инструментов. Если исходная инструментальная поверхность (даже мнимая) – это поверхность, контактирующая с поверхностью детали во время формообразования, то можно создавать тела (инструменты) и движения, способные ее воссоздать. При линейном контакте поверхности детали и исходной инструментальной поверхности есть возможность определения исходной инструментальной поверхности как поверхности, ограничивающей тело инструмента. При наличии хотя бы одной неизменной координатной линии на поверхности детали существует возможность создания инструмента с линейным контактом с поверхностью детали. При точечном контакте инструмента с деталью исходная инструментальная поверхность образу- ется движениями точки контакта, потому является мнимой и зависит от кинематики станка и конструктивных особенностей детали. Понятие исходной инструментальной поверхности может использоваться для анализа и определения возможных форм поверхностей, способны контактировать с поверхностью детали. На основании этих форм проектируются движения и конструкции инструмента. Эвристическая составляющая процесса проектирования инструмента является очень существенной и зависит от интуиции, опыта и интеллектуального выбора.

Many authors aspire to generalize process of design of working part of cutting tool. P.R. Rodin uses two elements of the mechanism operating in workpiece machining time (a surface of a workpiece and an initial tool surface). It is considered that the cutting tool is a body restricted to an initial tool surface. It is considered that the cutting tool, is the body restricted by an initial tool surface. It has ability to cut off metal, contacting with it while the machining. And then the sequence of design seems obvious: the initial tool surface is defined and turns to the efficient cutting tool.A 18 Технологія машинобудування, верстати та інструменти However, in most cases, the shape of an initial tool surface uniquely is not defined neither by the workpiece shape, nor by available relative movements of the two links mentioned above. Contact be-tween them can be linear (fixed or periodic) or point (also fixed or periodic). Hence, attempts to generalize and formalize technique of design of various aspects and types of tools yet have not given desirable results. The paper purpose: to define real possibilities of the theory which is founded on concept of an initial tool surface, concerning design of the cutting tool. The tool executes two functions: contacts to metal, disjointing it in certain sequence on a shaving (the cutting scheme), and shapes a workpiece surface at linear or point contact (methods of for-motion of shapes). Leaving invariable positions of the theory of formation of shapes concerning interaction of two links of some mechanism, it is necessary to consider as an initial tool surface is the surface which, at corresponding relative movement, shapes a workpiece surface. It can be both real surface which really restricts an tool body, and the surface, organized by movements contacting with workpiece surface and with elements of the body of the tool (a point or a line). Set of initial tool surfaces (both material and created by kinematics) does not allow to offer the formalized technique of design of the tool. a Heuristic method of the morphological analysis is possible to be used. Selection of possible decisions for separate parts of the tool (morphological signs) and their system combination thus is carried out. The possible amount of combinations (tool constructions) depends on limitation of movements, an aspect of contact, an aspect and a combination of movements, the selected shape of an initial tool surface. The algorithm of design of the metal-cutting tool, based on the usage of concept of an initial tool surface and a method of the morphological analysis is created. Definition of an initial tool surface as surface which restricts body of the cutting tool, gives information concerning projecting only separate aspects of cutting tools. If the initial tool surface (even imaginary) is the surface which contacts workpiece surface during shape formation it is possible to create bodies (tools) and movements which are capable to recreate it. At linear contact of workpiece surface and an initial tool surface there is a possibility of definition of an initial tool surface as surface which restricts an tool body. If at least one invariable co-ordinate line is on a workpiece surface there is a possibility of creation of the tool with linear contact to a workpiece surface. At point contact of the tool to a workpiece, the initial tool surface is organized by movements of a point contact therefore it is imaginary and depends on kinematics of the machine tool and design features of the workpiece. The concept of an initial tool surface can be used for the analysis and definition of possible shapes of surfaces, which are capable to contact to a workpiece surface. On the basis of these shapes movements and tool constructions are designed. Heuristic component of process of projecting of the tool is very essential and depends on intuition, experience and an intellectual choice.