CC BY
234
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
УДК 621.9.025.1
О.И. Борискин, директор ПТИ ТулГУ, д-р техн. наук, (4872) 33-25-38, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
С.В. Зябрев, директор, (4872) 33-25-38, inna160366@yandex.ru (Россия, Тула, ОАО «РТО»),
С.Я. Хлудов, д-р техн. наук, (4872) 33-25-38, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩИХ ПЛАСТИН С ДИСКРЕТНЫМ ИСПОЛНЕНИЕМ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ
Описаны результаты экспериментального исследования режущих пластин с дискретным исполнением режущей кромки по функциональному назначению
Ключевые слова: фрезерование, режущий инструмент.
Проверка работоспособности СМП с дискретной режущей кромкой проводилась при точении сталей групп Р и М в условиях лаборатории резания ТулГУ.
Установление влияния формы дискретной режущей кромки на шероховатость обработанной поверхности при чистовом точении со скоростью резания V = 210 м/мин и глубине резания ? = 0,5 мм проводилось при обработке заготовок типа вал с диаметром 089 мм. Материал заготовок -сталь 30ХГСА. Для оснащения токарного резца использовалась экспериментальная режущая пластина СКМО 190608. Одна из вершин СМП имела стандартное исполнение с радиусом при вершине Я = 0,8мм. Другая вершина имела две ступени с режущей кромкой, выполненной по лекальной кривой, и радиусом Я = 10 мм формообразующего участка первой ступени (рис. 1).
Результаты измерения шероховатости обработанной поверхности приведены на рис. 2. При точении СМП СКМ0190608 стандартного исполнения шероховатость обработанной поверхности заготовки из стали 30ХГСА была выше шероховатости, полученной при точении СМП с дву-
мя ступенями, на всем диапазоне изменения подачи. При этом в области больших подач (у > 0,2 мм/об) параметр Яа шероховатости обработанной поверхности стандартной СМП был больше в 3 раза, чем параметр шероховатости обработанной поверхности СМП с двумя ступенями. Увеличение подачи в 8 раз при использовании СМП CNMG190608 стандартного исполнения привело к возрастанию шероховатости в 4,7 раза. При том же увеличении подачи для случая использования режущей пластины с двумя ступенями возрастание шероховатости имело место только в 1,38 раза. Для СМП стандартного исполнения с изменением подачи в диапазоне от 0,05 до 0,4 мм/об характерно нарастание интенсивности изменения шероховатости обработанной поверхности. При использовании СМП с двумя ступенями изменения подачи шероховатость была постоянной.
а
б
Рис. 1. Экспериментальная режущая пластина с дискретной режущей кромкой: а - фрагмент исполнения вершины; б - профиль режущей кромки
Ка,
мкм
Ч.2
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 а, мм/об
Рис. 2. Влияние подачи на шероховатости обработанной поверхности при точении стали 30ХГСА со скоростью резания V = 210 м/мин и глубине резания * = 0,5 мм резцом, оснащенным СМП:
1 - СХМЫ90б08; 2 - с двумя ступенями
Обработка с подачей 0,2 мм/об заготовок типа труба из стали 10 с наружным диаметром 030 мм и толщиной стенки 2,5 мм с консольным закреплением и длиной обработки 85 мм стандартной режущей пластиной сопровождалась вибрациями (рис. 3,а). При использовании СМП с дискретной режущей кромкой в аналогичной ситуации вибрации отсутствовали (рис. 3,б). Поверхность образца, обработанная резцом, оснащенным СМП со стандартной формой режущей кромки, имела действительное значение параметра Яа=3,28 мкм. При измерении шероховатости обработанной поверхности СМП с дискретной режущей кромкой ^<2=1,07 мкм.
Рис. 3. Образцы, полученные при чистовом точении стали 10 со скоростью V = 210 м/мин, подачей я = 0,2 мм/об. и глубиной резания * = 0,5 мм резцом, оснащенным СМП: а - СХМЫ90608; б - с двумя ступенями
При точении заготовок из стали 45Х1 со скоростью V = 181 м/мин, подачей ^ =0,2 мм/об и глубиной резания ? = 0,5 мм резцом, оснащенным СМП с двумя ступенями Яа= 1,15 мкм. При работе в аналогичных условиях резцом, оснащенным СМП СКМО 120408-НМ, значение параметра шероховатости в 2,2 раза было больше (рис. 4).
Рис. 4. Влияние формы режущей кромки на шероховатость обработанной поверхности заготовок из стали 45Х1
Установление влияния на стойкость дискретной режущей кромки проводилось при использовании СМП ТКМО 120408. Одна из вершин режущей пластины имела две ступени, а другая выполнялась по радиусу (рис. 5).
Рис. 5. Экспериментальная режущая пластина с двумя ступенями
Для исключения влияния на условия стружкообразования формы передней поверхности использовались пластины с плоской передней поверхностью. Установочный угол в плане принимался приблизительно равным 90°. Точение заготовок из стали 45Х1 со скоростью резания V = 191 м/мин, с подачей ^ = 0,2мм/об и глубиной резания ? = 0,5 мм осуществлялось на токарном станке мод. 16К20.
Стойкость режущей пластины контролировалась по величине 8 износа задней поверхности. По полученным результатам построены графики изменения износа по задней поверхности в зависимости от времени работы резца (рис. 6).
0 5 10 15 20 25 Т, мин
Рис. 6. Изменение ширины фаски износа задней поверхности при точении стали 45Х1 при скорости резания V = 191 м/мин режущими пластинами: 1 - стандартное исполнение;
2 - на второй ступени; 3 - на первой ступени
Из графиков видно, что разделение тепловых потоков и уменьшение глубины резания обеспечили повышение стойкости на первой ступени в 2,5 раза по сравнению со СМП стандартного исполнения (рис. 7). При точении пластиной с двумя ступенями нарастание износа задней поверхности на первой ступени происходит равномерно вдоль всей активной части режущей кромки. При точении стандартной пластиной наблюдаются проточины по краям активной части режущей кромки, которых нет на первой ступени пластины специальной СМП.
Т, мин ------------------------------------------------------
30 -------------------------------------------------------
20 ------ ------------------------------------------------
10 ---- -------------- ------------- ----------
о ---------------------------------------------
1-я ступень 2-я ступень Стандартное отклонение
Рис. 7. Влияние формы режущей кромки на стойкость режущего инструмента
При измерении температуры резания методом естественно образующейся термопары [1] было установлено, что в процессе точения СМП стандартного исполнения температура на 10...15 % выше, чем при использовании СМП с двумя вершинами.
Измерение составляющих силу резания показало, что изменение формы режущей кромки оказывает существенное влияние на соотношение радиальной и осевой составляющих силы резания. Уменьшение радиальной составляющей силы резания при использовании СМП с двумя вершинами по отношению к результатам, полученным при точении СМП стандартного исполнения, составило 15.20 %, что позволяет предполагать о возможности повышения как виброустойчивости, так и точности процесса чистового точения.
Таким образом, экспериментальные исследования специальных СМП с рациональной формой дискретной режущей кромки с заданным функциональным назначением каждого из ее участков показали, что режущие пластины с двумя ступенями у вершины работают в более благоприятных условиях по сравнению с СМП стандартного исполнения.
Список литературы
1. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. 344 с.
O. Boriskin, S. Zyabrev, S. Hludov
Study of merchantability inserts the discrete performance cutting edges
The results of the pilot study inserts with a discrete implementation of cutting edge by their functional are presented.
Keywords: milling, cutting tool.
Получено 07.04.10
УДК 621.914.2
И.Э. Аверьянова, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-25-38, mna160366@vandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
О.И. Борискин, д-р техн. наук, проф. (4872) 33-25-38, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
С.Я. Хлудов, д-р техн. наук, проф. (4872) 33-25-38, imstulgu@pochta.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ЗА СЧЕТ ВАРЬИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ГЛАВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ
Рассмотрена зависимость главной составляющей силы резания от влияния переднего угла и угла наклона главной режущей кромки при резании с постоянной шириной срезаемого слоя и резании с постоянной длиной рабочего участка режущей кромки, предложено объяснение изменения такой зависимости.
Ключевые слова: фрезерование, режущий инструмент.
Выбор геометрических параметров режущего клина инструмента определяет условия стружкообразования и соответственно влияет на точность размеров, формы обработанной поверхности и на качество поверхностного слоя. Передний угол у и угол X наклона главной режущей кромки являются важнейшими геометрическими параметрами инструмента, определяющими силу резания.
Углы у и X взаимосвязаны и изменение, например, угла X приводит к изменению угла у, т.к. меняется положение плоскости, нормальной к режущей кромке.
Н.Н. Зорев и Г.И. Грановский связывали передний угол с направлением схода стружки по передней поверхности, что с точки зрения механики стружкообразования, несомненно, является обоснованным.
