Классификационные системы способов обработки резанием

Развитие способов обработки резанием успешно можно прогнозиро­вать при наличии ключевого инструмента поиска новых технологических возможностей, направлений совершенствования и повышения произво­дительности. Таким инструментом является классификационная система. Общая классификация схемы резания применительно к механической обработке поверхностей впервые была разработана Г.И. Грановским [2]. Кинематические схемы учитывали возможные комбинации двух движе­ний: вращательного и поступательного. На этой основе классифицированы все возможные, в том числе и не нашедшие практического применения, принципиальные кинематические схемы резания (рис. 1.1): I группа - одно прямолинейное движение; II - два прямолинейных

Рис. 1.2 Фрагмент классификационной системы

движения; III- одно вращательное движение; IV - одно вращательное и одно прямолинейное движение; V - два вращательных движения; VI - два прямолинейных и одно вращательное движение. На рис. 1.1 не показаны: VII - два враща­тельных и одно прямолинейное движение; VIII группа - три вращатель­ных движения.

Одно движение не дает сочетаний, и поэтому I и III группы пред­ставлены одним способом. Группы II, IV и V основаны на сочетании двух элементарных движений, одно из которых - главное движение резания, другое - движение подачи. В особых случаях движение подачи неравно­мерно и осуществляется от копира. Например, в группе II результирую­щим одного равномерного прямолинейного рабочего движения, пред­ставленного вектором А, и одного неравномерного прямолинейного дви­жения переменного направления, представленного вектором Б, является неравномерное криволинейное сложное рабочее движение.

К группе IV отнесены принципиальные кинематические схемы реза­ния, полученные при сочетании равномерного прямолинейного А и рав­номерного вращательного Б движений. Эти два равномерных движения, так же как и в группе II, образуют большое число сочетаний. Возможно сочетание четырех и большего числа элементарных движений, однако их практическое применение весьма ограниченно. Классификация Г.И. Грановского послужила фундаментом для развития классификаци­онных систем, вызвала к жизни десятки новых способов обработки.

Следующим шагом в теории проектирования и совершенствования способов явился метод кинематического анализа, предложенный А.О. Этин. Кинематическая классификация была дополнена технологическими признака­ми способов в зависимости от главного движения и движения подачи. Согласно технологической классификации А.О. Этин, механическую об­работку делят на три основные группы: точение, фрезерование и строга­ние. Каждая группа включает несколько видов обработки в зависимости от направления движения.

Характер качественного изменения значения и направления скоро­сти резания в зависимости от относительных движений инструмента и заготовки раскрыл Н.А. Шевченко. Он рассмотрел влияние скоростей главного движения и подачи на скорость резания, но не нашел взаимо­связи между классическими способами.

Технологический принцип положен в основу классификации спосо­бов Е.Г. Коновалова, согласно которой поверхность заготовки, как сово­купность множества точек, получается движением в пространстве инстру­мента в виде точки, линии или поверхности. Комбинации нуль-мерного, одно- и двумерного ( определение Е.Г. Коновалова ) пространства с поверхностью инструмента положены в основу классификации. Недостатками этой технологической классифи­кации являются неопределенность технологических признаков и неяв­ность их выражения через количественное соотношение скоростей дви­жения.

Более конкретными являются кинематические анализы схем формо­образования П.Р. Родина, А.А. Федотенка. Л.Н. Кошкин все процессы ме­ханической и физико-химической обработки классифицирует по четырем видам пространственного взаимодействия между инструментом и объек­том обработки: точечному, линейному, поверхностному и объемному, а также соотношению технологических и транспортных движений [17].

Дальнейшее развитие классификация способов получила в трудах М.И. Юликова. Он дал развернутую картину схем формообразования и схем срезания припуска, а в более поздних работах [28] - технологиче­скую классификацию по видам движений режущего инструмента относи­тельно заготовки с учетом вспомогательных движений подвода, отвода инструмента и движений между переходами. Всего десять видов движе­ний: 1 - врезание на глубину резания; 2 - движение вдоль направляющей поверхности заготовки; 3 - выход из резания; 4 - вспомогательный обратный ход; 5 - движение вдоль образующей поверхности заготовки; 6 - вспомогательный ход вдоль образующей; 7 - переход от обработки одной поверхности к обработке другой; 8 - переход к обработке следую­щей заготовки; 9 и 10 - рабочее и вспомогательное движения резания.

В последнее время проявляется комплексный подход к технологическому процессу, к разработке общей теории проектирования и совершенствованию способов в едином технологическом цикле [26]. В развитие этого направления определенный вклад внесли A.M. Кузнецов, уточнивший понятие способа обработки как комплекса приемов формирования заданных параметров качества с производительностью, соответствующей минимальным затратам; А.И. Половинкин, разработавший методы поиска новых технических решений, широко используемых для автоматизированного проектирования технических процессов на базе типовых операций; Б.Д. Цветков, создавший основы системно-структурной теории автоматизированного проектирования технических систем; В.Н. Подураев, классифицировавший способы по виду энергии, способу ее подвода, механизму резания [24]; Б.С. Балакщин, заложивший основы адаптивного управления процессом обработки, С.С. Силин – метод подобия при обработке резанием.

Принципиально новую классификацию технологических процессов на базе модулей поверхностей предложил Б.М. Базров [1]. С ее помощью можно объединить заготовки для обработки по групповым процессам не только по предметному признаку - конфигурации (А.П. Соколовский, С.П. Митрофанов), но и по совокупности баз, рабочих и соединительных поверхностей.

Существующие классификационные системы органично дополняют, развивают друг друга и совершенствуются в соответствии с возрастанием требований к эффективности обработки. На их основе раскрывается кинематико-технологическая взаимосвязь способов механической обработ­ки через комплексные способы, позволяющие значительно повысить производительность резания.