Stroi-doska.ru

Строй Доска
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое результирующий угол откоса

Устойчивость подработанных бортов и уступов карьеров.

В настоящее время для оценки устойчивости откосов бортов (или уступов) карьеров наибольшее применение находит подход, в соответствии с которым предполагается, что в массивах пород уступов и бортов образуется так называемая призма обрушения (призма сползания). Со стороны массива призма обрушения ограничена потенциальной поверхностью разрушения (скольжения), т.е. поверхностью, вдоль которой напряжения, достигнув предельной величины, приведут к разрушению.

Существуют строгие методы решения задачи устойчивости откосов, но они связаны с довольно значительными техническими трудностями и не являются универсальными для инженерных расчетов. Поэтому в практике горного дела получили распространение приближенные методы, в которых форма поверхности скольжения принимается априорно и вдоль нее рассчитывают соотношение сдвигающих и удерживающих сил.

В этом случае условие устойчивости откоса записывается в виде:

где ΣSi — сумма удерживающих сил по наиболее слабой поверхности; ΣTi — сумма сдвигающих сил по той же поверхности.

Их отношение n = ΣSi / ΣTi носит название коэффициента запаса устойчивости. Соответственно, поверхность, по которой n = 1, называют предельной, или поверхностью скольжения.

Cопротивление сдвигу горных пород в общем случае зависит от нормальных напряжений, действующих на площадке сдвига, и прочностных свойств пород:

где τ — сцепление горных пород; σn — нормальное напряжение к площадке сдвига; τ — касательное напряжение, действующее вдоль площадки сдвига; φ — угол внутреннего трения.

Тогда, в условиях плоской задачи, с учетом зависимости (10.1) получим:

где ΣTi и ΣNi — суммы сдвигающих и нормальных (удерживающих) сил по поверхности скольжения; fср = tgφср и τср — средние значения коэффициента трения и сцепления по всей поверхности скольжения; L— длина поверхности (линии в плоской задаче) скольжения.

С использованием изложенных принципов расчет устойчивости откоса производят следующим образом:

Участок массива пород, ограниченный откосом АВС и круглоцилиндрической поверхностью скольжения АС1 и высотой СС1 предельно устойчивого вертикального обнажения пород, делят на ряд одинаковых по ширине а вертикальных полос (рис. 10.2). В качестве точек приложения массы полос Q условно выбирают точку средней их высоты. Разлагая массу полос Q на касательные и нормальные составляющие к поверхностям скольжения, получают Тi и Ni.

Просуммировав раздельно вектора касательных и нормальных компонент (с учетом масштаба) и определив длину линии скольжения L, получают отмеченное выше соотношение запаса устойчивости откоса:

Рис. 10.2. Схема к расчету устойчивости откоса при кругло-цилиндрической поверхности скольжения

В верхней части откоса выделяется вертикальный отрезок СС1 линии скольжения. Эта поверхность (линия) отрыва при поверхностной части откоса формируется в результате воздействия напряжений растяжения (разрыва). Величину ее, обозначенную hπ/2, Г.Л. Фисенко рекомендует определять по зависимости:

Однако, при расчетах устойчивости откосов по изложенной методике сложности возникают при определении местоположения круглоцилиндрической поверхности скольжения. Делают это методом последовательных приближений или с помощью соответствующих графиков и таблиц.

Проведение подземных горных работ в зоне влияния карьера (под дном и в бортах) вызывает перераспределение напряжений в подработанном массиве и существенно изменяет условия устойчивости откосов.

Изменение напряженного состояния массива горных пород вызывает, в свою очередь, перераспределение величин и направлений действия (и соотношения) сдвигающих и удерживающих сил. Уменьшение устойчивости подработанных откосов происходит в большинстве случаев за счет снижения удерживающих сил, которые могут уменьшаться врезультате:

♦ снижения прочностных характеристик массива пород в борту;

♦ изменения геометрических параметров откоса борта (увеличение высоты, изменение формы массива борта, увеличение угла наклона откоса и т.д.);

♦ изменения направления действия удерживающих (часто и сдвигающих) усилий.

Степень снижения прочностных характеристик (разупрочнения пород) в результате подработки может быть различной и зависит от конкретных условий месторождения:

интенсивности структурной раздробленности массива;

ориентировки плоскостей ослабления относительно подземных очистных выработок и элементов карьера;

начальной прочности массива;

стадии развития зоны сдвижения;

степени подработки массива;

скорости подработки и др.

Массивы скальных, достаточно упругих, средней трещиноватости пород могут снижать прочность при подработке (в зоне сдвижения) в 1,5—2 раза.

С.Т. Колбенков и Н.И. Митичкина отмечают, что на Ткварчельском угольном месторождении наблюдалось несколько случаев оползней склонов гор, подработанных очистными выработками. Установлено, что оползню предшествует значительное снижение прочностных свойств пород. Нарушение структуры массива в этом случае привело к уменьшению углов внутреннего трения в среднем на 18—20%, а величины сцепления — на 45%.

Можно предположить, что в пластичных, хорошо деформирующихся породах степень разупрочнения массива при подработке несколько ниже. Однако, несомненно, что во всех случаях подработка существенно снижает прочность массива, приводит к его разуплотнению. Учет ослабляющего действия на устойчивость откосов бортов и уступов в результате изменения структуры и прочности массива не вызывает особых трудностей и заключается в определении структурных, прочностных и других характеристик массива общеизвестными полевыми и лабораторными методами.

Более опасны и сложны для учета и прогнозирования два других фактора, определяющих ослабление откосов карьера. Эти факторы проявляются совместно, так как изменение геометрии борта карьера неизбежно вызывает перераспределение действующих в нем напряжений, в частности, изменение величин, направлений действующих напряжений и в соответствии с этим деформаций массива пород борта. Нагляден в этом отношении механизм деформирования откосов и массивов борта, представленный С.Г. Авершиным. Он указывает, что здесь, при прочих равных условиях, решающее значение имеют соотношения горизонтальных составляющих векторов деформации (рис. 10.3).

Рис. 10.3. Сдвижение пород при подработке откосов (по С.Г. Авершину).

Штриховой линией показано положение, к которому будет стремиться подрабатываемый откос. МОН – эпюра напряжений в откосе.

При сдвижении горных пород подработанный откос будет стремиться к положению, показанному штриховой линией, вызывая растягивающие напряжения на участке АО и сжимающие — на участке ВО. И то, и другое в общем случае приводит к снижению устойчивости откоса в целом. Возможно такое взаимное положение откоса и выработки, когда последняя практически не снизит устойчивость откоса.

С.Г. Авершин рекомендует во всех случаях осуществлять подработку откосов в направлении от массива. Эта схема предпочтительна, но она не гарантирует от деформации и обрушения подрабатываемого откоса. Следовательно, во всех случаях необходимо оценивать устойчивость подработанных откосов расчетными методами. Тем не менее, в практике совместной разработки рудных месторождений имеются убедительные подтверждения справедливости приведенной рекомендации С.Г. Авершина.

Опыт совместной разработки месторождения «Норильск-1» карьером «Угольный ручей» и подземным рудником «Заполярный» детально рассмотрен Б.П. Юматовым. Горные работы карьера и рудника движутся навстречу друг другу. Наблюдения за сдвижением массива горных пород и уступов карьера показали, что как в процессе развития зоны обрушения в массиве, так и после выхода ее на поверхность существенных деформаций откосов борта и уступов карьера не отмечалось. Результирующий угол наклона откоса борта составлял 20 — 22° при 35 — 40° по предельному контуру.

При расчетах устойчивости подработанных откосов используются те же методы, что и для оценки неподработанных откосов. Однако при этом следует учитывать указанные ранее факторы, ухудшающие устойчивость откоса.

При определении потенциальной поверхности скольжения откоса в условиях подработки прежде всего необходимо рассмотреть поверхности, проходящие через характерные зоны и точки мульды сдвижения пород, образуемые на поверхности от проведения подземных очистных работ (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Формы сдвижения горных пород при подработке склонов (по Г.Л. Фисенко):

а — при выемке пологих пластов, залегающих в прочных породах; б — то же, в слабых и средней прочности породах; в — то же, под склонами, покрытыми мощным чехлом слабых (или рыхлых глинистых) пород

Г.Л. Фисенко считает, что характер деформирования подрабатываемых откосов зависит также от соотношения геометрических и прочностных параметров участвующих в сдвижении массивов пород. Если массив борта сложен прочными породами, то это соответствует условию

Читать еще:  Как чертить крутизну откоса

наблюдается другая схема сдвижения (см. рис. 10.4 б), обусловленная возникновением площадок скольжения в зонах опорного давления очистной выработки и недостаточным сопротивлением сдвигу по подошве призмы в нижней части откоса. Характерно, что целики, оставленные в выработанном пространстве, в этом случае будут разрушаться от сжатия со сдвигом. Несущая способность целиков в данном случае предполагается значительно ниже, чем при одной вертикальной нагрузке сжатия.

Возможна и третья схема, отмечает Г.Л. Фисенко, которая характеризуется наличием мощной толщи рыхлых пород (наносов) на откосе (склоне). В этом случае подработанная толща пород с наносами прогибается, вследствие чего уменьшается боковой распор в рыхлых породах и нарушается их равновесие.

Способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых. Способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах включает отработку пород послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура карьера и транспортирование вскрыши во внешние отвалы. При отработке пород первый уступ его верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости. На берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород, и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с упомянутым внутренним отвалом соответствовал требованиям к длительной устойчивости откосов бортов карьеров. Отсыпку внутреннего отвала могут начинать с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород. Задачами данного способа являются сокращение затрат на формирование нерабочего борта карьера в рыхлых и глинистых породах и уменьшение вероятности возникновения деформаций в глинистых породах при их интенсивном обводнении. 1 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке полезных ископаемых.

Известен способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку приконтурной полосы послойно уступами с разделением каждого уступа на подуступы, поочередное доведение каждого подуступа до проектного контура, эаоткоску подуступов на проектном контуре до проектного угла наклона в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров. При этом, чтобы заоткосить откос уступа под углом 30 o , применяя, например, экскаватор ЭКГ-5, высоту уступа принимают не более 3 м, а вскрышу глинистых пород транспортируют во внешние отвалы [1].

Недостатками способа являются его трудоемкость, малая производительность, большие затраты на выполнение работ.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы. При этом применяют, например, экскаватор типа драглайн. Прототип [2].

Недостатками прототипа являются его большая трудоемкость на выполнение работ по выполаживанию борта под углом 30-35 o , низкая производительность драглайна, большие затраты на его приобретение и содержание, способ не решает вопросы сдваивания или страивания уступов в проектном контуре и не предусматривает формирование нерабочего борта карьера уступами с крутыми углами откосов.

Общим недостатком как в первом, так и во втором приведенных способах является то, что вероятность возникновения деформации борта, несмотря на заоткоску, остается высокой, особенно при обводнении глинистых пород.

Заявляемое изобретение позволит достичь технический результат, выраженный в снижении трудоемкости при формировании нерабочего борта карьера и повышении устойчивости откосов в рыхлых породах.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающем отработку карьера послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура, транспортирование вскрыши во внешние отвалы, при отработке пород первый уступ его верхней бровкой совмещают с верхней проектной бровкой карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород, и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами, причем запас устойчивости откоса борта с упомянутым внутренним отвалом принимают в соответствии с требованиями длительной устойчивости откосов бортов карьеров; отсыпку внутреннего отвала начинают с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород.

Новыми признаками в предлагаемом способе являются: — углы откосов отдельных уступов при постановке их в предельный контур сохраняют значение рабочих, т.е. 60-70 o ; — исключается технологическая операция по выполаживанию углов откосов до 25-35 o ; — принятый угол для борта карьера в глинистых породах при кратковременной устойчивости регулируется бермами между уступами на смежных горизонтах, а не выполаживанием откосов уступов; — введена новая технологическая операция при формировании борта — отсыпка внутреннего отвала скальных пород.

Преимуществами предложенного способа являются: — сокращение затрат на формирование нерабочего борта карьера в рыхлых и глинистых породах; — уменьшение вероятности возникновения деформаций в глинистых породах при их интенсивном обводнении.

Предлагаемый способ отличается от прототипа вышеизложенной последовательностью операций. Изложенные в данной совокупности признаки отсутствуют в известных решениях и обеспечивают получение положительного эффекта. Предлагаемый способ обладает свойствами, не совпадающими со свойствами отличительных признаков известных решений.

Анализ известных решений показал, что сущность заявляемого решения в них не раскрыта, она не очевидна, характеризуется новой совокупностью признаков, что позволяет считать его соответствующим критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг. 1 изображен план участка борта карьера; на фиг.2 и 3 изображены разрезы борта карьера соответственно с рабочими и нерабочими уступами; на фиг. 4 изображен разрез борта карьера с нерабочими уступами и внутренним отвалом скальных пород.

Способ осуществляется следующим образом.

Первый уступ 1 верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера 2 (фиг.1, 3), откос которого расположен под углом , а откосы уступов 3 оставляют под рабочими углами , между уступами смежных горизонтов оставляют бермы 4 такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берме, расположенной на границе скальных и глинистых пород, отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3].

Пример конкретного выполнения способа.

С целью полного раскрытия технической сущности и преимуществ предлагаемого изобретения применительно к уральским медно-рудным карьерам приведен пример, где приняты следующие исходные данные: Высота глинистой толщи борта, м — 36 Высота рабочего уступа, м — 12 Угол откоса рабочего уступа , град — 60
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при длительной устойчивости , град — 30
Угол откоса борта карьера в рыхлых породах при кратковременной устойчивости , град — 40
Угол откоса внутреннего отвала , град — 35
Расстояние транспортирования вскрыши, км;
— во внешние отвалы — 4
— во внутренние отвалы — 1
Стоимость одного тонно-километра, руб. — 1,8
Плотность пород, т/м 3 : глинистых — 1,8
скальных — 2,7
Объем дополнительной вскрыши, м 3 — 372
Коэффициент разрыхления — 1,3
Объем внутреннего отвала, м 3 — 650
Стоимость экскавации 1 м 3 глинистых пород, руб. — 5
Первый уступ под рабочим углом откоса 60 o верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура борта карьера, бермы между уступами смежных горизонтов выбирают таким образом, чтобы результирующий угол составлял 40 o , что соответствует кратковременной устойчивости борта карьера в глинистых породах.

Читать еще:  Сколиоза откос от армии

На образовавшуюся берму на границе глинистых и скальных пород отсыпают предохранительный вал 5 из скальных пород, затем на эту же берму и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород 6 (фиг.4) под углом откоса отвала одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с внутренним отвалом соответствовал требованиям к долговременной устойчивости. Параметры берм и углов наклона борта карьера при кратковременной и длительной устойчивости определяют известными методами [3].

Оценку устойчивости глинистого борта карьера проводили для высоты откоса 24 м известными методами [3]. Полученные значения коэффициента запаса устойчивости приведены в таблице.

Экономические расчеты ведутся на 1 м по простиранию борта. Затраты на экскавацию дополнительной вскрыши глинистых пород
3725=1860 руб.

Затраты на транспортирование дополнительной вскрыши во внешние отвалы
43721,81,7=4553 руб.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внутренние отвалы
1,06502,81,8:1,3=2520 руб.

Всего затрат на формирование нерабочего борта карьера заявляемым способом
1860+4553+2520=8933 руб.

Затраты на транспортирование скальной вскрыши во внешние отвалы (по прототипу)
4,06502,81,8:1,3=10080 руб.

Экономия затрат при использовании заявляемого способа по сравнению с прототипом
10080-8933=1147 руб.

Экономия затрат на формирование нерабочего борта карьера протяженностью 1 км и высотой 24 м составит
11471000=1147000 руб.

Дополнительный эффект от внедрения предлагаемого способа состоит в уменьшении вероятности деформирования борта карьера в глинистых породах при его интенсивном обводнении.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют, что заявленный способ может быть использован в горной промышленности. Его внедрение технически возможно и экономически целесообразно. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Источники информации
1. Ильин А.И., Будков В.П., Кузнецов В.Ф. Опыт управления устойчивостью откосов на карьере Качарского ГОКа. Сборник научных трудов Института горного дела МЧМ СССР. Устойчивость и технология формирования бортов и отвалов на глубоких карьерах. Свердловск, 1987, 83, с.27-33.

2. Киргинцев В.А., Паршаков А.Т., Иржанов A.Ш. Использование мобильного оборудования при заоткоске уступов в рыхлых и скальных породах. Сборник научных трудов института «Унипромедь» — Совершенствование технологии добычи руд цветных металлов открытым способом и методов их обогащения. Свердловск, 1981, с.35-46.

3. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. ВНИМИ, С.-Петербург, 1998 г.

1. Способ формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах, включающий отработку пород послойно уступами, поочередное доведение рабочих уступов до проектного контура карьера, транспортирование вскрыши во внешние отвалы, отличающийся тем, что при отработке пород первый уступ своей верхней бровкой совмещают с верхней бровкой проектного контура карьера, откосы первого и последующего уступов оставляют под рабочими углами, а между уступами смежных горизонтов оставляют бермы безопасности такой величины, чтобы запас устойчивости борта карьера в глинистых породах с результирующим углом наклона откоса соответствовал требованиям к его кратковременной устойчивости, на берму, расположенную на границе скальных и глинистых пород и на оставшиеся между уступами смежных горизонтов бермы отсыпают внутренний отвал скальных пород одним или несколькими ярусами такого объема, чтобы запас устойчивости откоса борта карьера с упомянутым внутренним отвалом соответствовал требованиям к длительной устойчивости откосов бортов карьеров.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отсыпку внутреннего отвала начинают с отсыпки на бермы предохранительного вала из скальных пород.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.11.2004

Что такое результирующий угол откоса

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Лекция 1.2.

Элементы конструкции и геометрические параметры режущей части

инструмента (на примере токарного резца)

Геометрия токарного резца ( Продолжительность видео 10 минут )

Понятие о процессе резания (Продолжительность видео 30 минут)

Токарные резцы (Продолжительность видео 34 минуты)

Текст для чтения вслух (Microsoft Edge) и с мобильных устройств

Любой режущий инструмент нужно рассматривать с двух точек зрения: как некоторое геометрическое тело определенной формы и размеров или как орудие труда, с помощью которого осуществляется определенный вид обработки. В соответствии с этим и геометрические параметры инструмента целесообразно разделять на параметры инструмента как геометрического тела, необходимые при изготовлении инструмента (так называемые инструментальные углы или углы заточки), и параметры инструмента в процессе резания, которые определяют условия протекания процесса (так называемые рабочие углы или кинематические). Придав инструменту в ходе его работы те или иные движения или изменив соотношение скоростей этих движений, можно при неизменных углах заточки получить различные по величине кинематические углы.

Для определения положения поверхностей и режущих кромок инструмента в различных условиях используют три прямоугольных системы координат – инструментальную (ИСК), статическую (ССК) и кинематическую (КСК) (рис. 1.13), каждая из которых состоит из следующих координатных плоскостей: P vосновная и P nрезания . Кроме того рассматриваются плоскости: P Sрабочая ; P τ – главная секущая , P н – нормальная секущая , P c секущая плоскость в направлении схода стружки , а также вспомогательная секущая .

Инструментальная система имеет начало в рассматриваемой точке режущей кромки и ориентирована относительно элементов режущего инструмента, принятых за базу в ходе изготовления или контроля; статическая – относительно скорости главного движения резания V ; кинематическая – относительно скорости результирующего движения резания V e .

Инструментальная система координат (ИСК) применяется при изготовлении и контроле инструментов. Именно углы, определенные в ИСК, указываются на рабочих чертежах инструментов.

Статическая система координат (ССК) является чаще всего используемой на практике. Применяется для приближенного определения углов лезвия в процессе резания и для учета изменения этих углов при установке инструмента на станке.

Кинематическая система координат (КСК). Применяется для определения действительных (рабочих) углов лезвия, которые имеют место непосредственно в процессе резания.

Координатные плоскости любой системы координат взаимно перпендикулярны, а центр их пересечения лежит в рассматриваемой точке А на режущей кромке. На рис. 1.14 показано расположение координатных плоскостей для процесса продольного точения (обтачивания). Для всех других видов обработки резанием определение их расположения проводится по нижеуказанным правилам:

· P vосновная плоскость ( 1 ) – это координатная плоскость, проведенная через заданную точку А режущей кромки, перпендикулярно направлению скорости главного V (ССК) или результирующего V e (КСК) движения резания в этой точке;

· P nплоскость резания ( 2 ) – это координатная плоскость, касательная к режущей кромке в точке А и перпендикулярная к основной плоскости;

· P Sрабочая плоскость , в которой размещены векторы скоростей главного движения резания V и движения подачи V S ;

· P τ – главная секущая плоскость ( 3 ) – это координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания в точке А ;

Геометрические параметры режущих лезвий инструментов рассматривают: в основной плоскости P v (так называемые углы в плане – j, j 1 , e); в главной секущей плоскости P τ , (углы g, a, b); в плоскости резания P n (угол l) .

· φ главный угол в плане – это угол между плоскостью резания P n и рабочей плоскостью P S ;

Читать еще:  Откос от армии помощь

· φ 1 – вспомогательный угол в плане – это угол между рабочей плоскостью P S и проекцией вспомогательной режущей кромки на основную плоскость P v ;

· ε – угол при вершине лезвия . Очевидно, что j+e+j 1 =180 0 ;

· γ – главный передний угол – это угол между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью;

· α – главный задний угол – это угол между главной задней поверхностью лезвия и плоскостью резания P n ;

· β – главный угол заострения – это угол между передней и задней поверхностями лезвия;

· λ – угол наклона главной режущей кромки – это угол между главной режущей кромкой и основной плоскостью P v .

В обозначениях координатных плоскостей и параметров лезвия применяются индексы, которые отвечают системе: «и» – в ИСК; «с» – в ССК; «к» – в КСК. Например, P v с – основная плоскость ССК, P v к – основная плоскость КСК. γ с – передний угол в ССК, γ к – передний угол в КСК, γ и – передний угол в ИСК.

Инструментальные геометрические параметры лезвия резца в ИСК представлены на рис. 1.15, рис 1.16, рис 1.17.

При заточке резцов на некоторых моделях заточных станков необходимо знать величину передних и задних углов в сечениях плоскостями P–P и P 1 –P 1 (рис. 1.18).

Плоскость P–P расположена перпендикулярно к основной и параллельно боковой плоскостям. Ее называют продольной секущей плоскостью. Плоскость P 1 –P 1 еще называют поперечной секущей плоскостью. Углы резца, расположенные в отмеченных плоскостях, соответственно, называют продольными и поперечными.

Определение продольных и поперечных передних γ пр.и и γ поп.и и задних α пр.и и α поп.и углов аналогично определениям углов γ и и α и .

В некоторых случаях необходимо знать величину переднего и заднего углов, расположенных не в главной секущей плоскости P τи , а в плоскости P ни , перпендикулярной к главной режущей кромке резца. На рис. 1.18 эти углы обозначены γ ни , α ни .

В соответствии с определением базой для ориентации статической системы координат является направление вектора скорости главного движения резания. Как правило, режущие инструменты устанавливаются таким образом, чтобы осевая плоскость заготовки, которая проходит через рассматриваемую точку режущей кромки (вершину) лезвия инструмента, была параллельной опорной плоскости 1 резца (см. рис. 1.15). В этом случае вектор скорости главного движения перпендикулярен и к опорной плоскости, и к основной, а, значит, ИСК и ССК совпадают между собой, как и инструментальные, и статические углы режущей части.

Иногда преднамеренно или в результате погрешности установки вершина лезвия инструмента устанавливается выше или ниже оси вращения заготовки. Например, при растачивании небольших отверстий, чтобы разместить в отверстии резец больших размеров, его вершину устанавливают выше оси заготовки (рис. 1.19). Для приведенного случая возникает разница между статическими и инструментальными углами ξ с , вызванная установкой вершины резца выше оси вращения заготовки.

В некоторых случаях резцы устанавливают боковой плоскостью не перпендикулярно к направлению подачи, а под углом ξ S , изменяя тем самым положение ИСК по отношению к ССК в основной плоскости (рис. 1.20).

Результатом этого будет отличие между значениями инструментальных и статических углов в плане j и φ 1 :

В современных условиях задача определения статических углов режущей части приобрела особенную актуальность с применением инструментов, оснащенных сменными неперетачиваемыми пластинами (СНП). Как правило, такие пластины представляют собой сформированную режущую часть инструмента и в своем большинстве не имеют инструментального заднего угла. Углы α с и α 1с у них обеспечиваются установкой пластины под соответствующими углами по отношению к осевой плоскости детали. Вследствие этого статические углы режущего инструмента γ с и λ с определяются как формой режущего лезвия самой пластины, так и ее установкой относительно заготовки. Для их расчета рационально использовать метод ортогонального проектирования.

В процессе резания, когда реализуются все движения инструмента и заготовки, кинематические (рабочие) углы режущей части инструмента определяются с помощью КСК, ориентированной относительно направления вектора скорости результирующего движения инструмента V e . В процессе отрезания (рис. 1.21) необходимо учитывать главное движение резания D r и движение подачи D S . В этом случае основная плоскость P v к располагается перпендикулярно вектору результирующей скорости V e , то есть поворачивается на угол скорости резания h. Поэтому кинематический передний угол g к будет большим, а кинематический задний угол a к меньшим соответствующих статических углов g с и a с (или в данном случае равных им углов заточки) на угол h.

При точении фасонной поверхности копировальным резцом (рис. 1.22) происходит изменение направления движения подачи D S , а, значит, и положение плоскости P S к . В результате такого движения, кинематические углы в плане φ к , φ 1к в каждой рассматриваемой точке соответствующей режущей кромки будут переменными. Причем, по сравнению с позицией 1 в позиции 2 угол φ к уменьшается, а φ 1к увеличивается; в позиции 3 угол φ к увеличивается, а φ 1к уменьшается.

Основным условием при такой обработке является недопущение нулевого значения углов φ к или φ 1к поскольку это приведет к подрезанию профиля детали.

Плоская передняя поверхность резца, изображенная на рис. 1.15, во многих случаях резания не является оптимальной. Если режущая часть инструмента изготовлена из быстрорежущей стали или твердого сплава, то в зависимости от вида обрабатываемого материала

и условий работы рекомендуют три формы передней поверхности (рис. 1.23): криволинейная с фаской; плоская с фаской; плоская с положительным или отрицательным передним углом.

Для каждой из указанных форм передней поверхности существуют рекомендованные области их эффективного применения.

Величина заднего угла a мало зависит от механических свойств материала обрабатываемой заготовки и определяется величиной подачи S или максимальной толщиной срезаемого слоя.

Величина главного (j) и вспомогательного (φ 1 ) углов в плане зависит от назначения резца и жесткости технологической системы резания. Обычно j = 30…90°, а φ 1 = 5…30°.

При λ ≠ 0 меняется положение передней поверхности относительно направления скорости резания и направления схода стружки (рис. 1.24). Когда λ = 0, стружка сходит перпендикулярно режущей кромке. Если же λ ≠ 0, то стружка кроме указанного движения V с получает движение вдоль режущей кромки V с1 от высших ее точек к более низким: к вершине (при λ > 0) или от вершины (при λ 0 (вершина инструмента – самая низкая точка режущей кромки) стружка отклоняется в сторону обработанной поверхности (задней бабки токарного станка). Она меньше поддается запутыванию и поэтому считается более безопасной. Следовательно, инструмент с λ > 0 рекомендуется при черновой обработке, когда стружка толстая и хуже ломается.

Угол наклона главной режущей кромки l определяет место расположения точки А на режущей кромке, где происходит первый контакт (удар) со срезаемым слоем (припуском) (см. рис. 1.17). При λ всегда положительный (l = 0…5°). При прерывистом резании, независимо от вида инструментального материала, резцы имеют положительный угол наклона главной режущей кромки, величина которого лежит в пределах l = 10…30°.

При непрерывном резании резцами из быстрорежущей стали при черновой обработке рекомендуется l = 0…4°, а при чистовой обработке l = 0…–4°.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector