CC BY
12
Технология и оборудование механической и физико-технического обработки
УДК 621.9.02
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МНОГОВЕРШИННАЯ РЕЖУЩАЯ ПЛАСТИНА
М.О. Борискина, A.B. Хоменко, А.О. Чечуга
Рассмотрены существуюгцие формы передней поверхности сменных пластин и предложена конструкция пробной многовершинной режущей пластины с различными формами передней поверхности на каждой вершине. Представлены два варианта выбора формы передней поверхности сменной многогранной пластины.
Ключевые слова: многовершинная режущая пластина, форма, стружколома-ние, радиус, вершина, режущая кромка, материалы.
В работе [1] описана конструкция сменной многогранной пластины (СМП) с многовершинным исполнением, отличающаяся от режущей пластины круглой формы-тем, что режущая кромка выполнена по лекальной кривой из сопряженных дуг и прямых участков и имеетпвершин.
Каждая вершина СМП формируется по дуге окружностей с равными радиусами или их значения находятся в зависимости:
Я4 * * Я2 * ... * Rn, (1)
Методика проектирования СМП включает дискретное представление профиля режущей кромки с учетом диаметра заметающей круглой режущей пластины, выбор количества вершин и значений ихрадиусов Я,при вершине (рис. 1).
Одним из критериев эффективности использования СМП является коэффициент^, использования режущей кромки:
Ka=J, (2)
где 1а- длина активной части режущей кромки, мм; /- полная длина режущей кромки СМП, мм.
Рис. 1. Профиль СМП с многовершинным исполнением режущей кромки по лекальной кривой с п равного: а — 6; б —12.
Для CMQCNMG 190608, работающей в условиях чистового точения, длина /^активной части режущей кромки, составляет менее 10% от всей ее длинны/.СМПК№УЮкруглой формыимеют наибольшее значение коэффициента Ка~ 0,95[2].
При износе активной части режущей кромкиЛjC/, режущая пластина поворачивается вокруг точкиОее центра на некоторый угол /Д который определяется по следующей зависимости (рис. 2):
/? = arccos (l — + arcsin (j^j, (3)
где R - радиус окружности круглой платины, мм; t- глубина резания, мм; s- подача, мм/об.
При повороте круглой пластины активная часть режущей кромки занимает положение дуги окружности иЛ;С/, то есть не изношенного участка режущей кромки. Количество ^допустимых поворотов режущей пластины рассчитывается по формуле:
Л = (4)
1 ч
1 л,
/ ' ' '] С
У\>' «J f V / / / \ \ % \ \ V \
/ \ Г 1 \ ' \\ 1 о / __/ /
X у у
Рис. 2. Границы активной части режущей кромки СМИ круглой формы
Количество N допустимых поворотов режущей пластины определяет ее ресурс. Из зависимостей 3 и 4 видно, что количество допустимых поворотов определяется радиусом R режущей пластины и глубиной резания t. Влияние подачи snpn этом не значительно. Так при точении с глубиной резания t равной 0,5 мм СМП RNMG 150600 с радиусом R равным 7,5 мм при увеличении подачи 5 от 0,15 мм/об до 0,3 мм/об, количество допустимых значений поворотов TV будет равно 10. Если пластина двусторонняя, ее ресурс удваивается.
Исполнение режущей кромки по дуге окружности большого радиуса ограничивает возможности использования С Ml 1RNMG 150600, так как при точениис глубиной резания /равной 0,5 мм ф главный угол в плане принимает значение меньше 4°. В этом случае отношение ^радиальной и 1\ осевой составляющих силы резания значительно возрастает, что увеличивает вероятность возникновения в процессе точения вибраций, которые влияют на качество обработанной поверхности и стойкость инструмента.
Режущие пластины с многовершинным исполнением обладают равнымс пластиной круглой формы ресурсом, а так как вершина формируется с меньшим радиусом, чем у круглой режущей пластины, вероятность возникновения вибраций уменьшается.
В условиях реального производства одной из задач, которые решаются на этапе инструментального обеспечения технологического процесса изготовления изделий машиностроения, является обеспечение разрушения витка сливной стружки как процесса стружкол омания.
Обеспечение разрушения стружки как процесса стружколоманиядостигается управлениемформой, параметрами витка и траекторией его движения за счет использования специальных форм передней поверхности СМП. Каждая фирма, например, Sandvik Coromant, Mitsubushi, Korloy, Iscar предлагает свою форму передней поверхности для конкретной группы обрабатываемых материалов. Причем для условий чистового точения материалов группы Р, например Шведской компании SandvikCoromant, рекомендуются для пластины в форме ромба с углом при вершине 80°пять форм передней поверхности с обозначением:WF, PF, MF, LC, XF. При обработке материалов группы М той же фирмой предлагаются СМП с формой передней поверхности MF, SF, LC, XF.
Разнообразие форм передней поверхности объясняется невозможностью обеспечения разрушения витка сливной стружки для всего диапазона материалов групп Р иМ.
Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
В группу материалов Р, например, входит и сталь 20, и сталь 60С2А. Физико-механические свойства стали 20: Высококачественная конструкционная сталь, Бе-до 98%, С - 0.2%. Плотность стали 7850кг/м3. Удельная теплоемкость 490 Дж/кг- К. Коэффициент линейного расширения равен 11,6-10-6 1/град. Сталь обладает высокой пластичностью с модулем упругости 200 МПа. Предел выносливости составляет 14 кг/мм2, а ударная вязкость 780 кДж/м2.
Физико-механические свойства стали 60С2А: сталь конструкционная, С -0,6%, Бе - 96%, - 2%. Твердость НВ 10-1 = 269 Мпа. Удельная теплоемкость 510 Дж/кг- град. Коэффициент линейного расширения равен 11,8-10-6 1/град. Сталь обладает высокой пластичностью с модулем упругости 212 МПа. Плотность стали 7660кг/м3. Сталь имеет модуль упругости 212 МПа. Предел выносливости составляет 49 кг/мм2, а ударная вязкость 390 кДж/м2.
При точении данных сталей условия стружкообразования и стружкозавивания значительно отличаются и, соответственно, параметры витка стружки и его форма будут разными. Разными будут и условия разрушения витка. Поэтому фирма изготовитель режущей пластины при отсутствии разрушения витка стружки на конкретной операции при обработке конкретного материала предлагает использовать иную форму передней поверхности СМП. Для реального производства такая ситуация приводит к дополнительным затратам на приобретение СМП с другой формой передней поверхности.
Данную ситуацию можно исключить, если использовать многовершинную режущую пластину, у которой на каждой вершине формируется уникальная топография передней поверхности (рис. 3). Такая режущая пластина выполняет функцию пробной режущей пластины В процессе точения разными вершинами СМП определяется та форма передней поверхности, которая обеспечиваетполучениестружки требуемой формы и размеров, устраивающей конкретное производство. Предприятие заказывает в этом случае СМП установленной формы передней поверхности.
Рис. 3. Эскиз пробной многовершинной пластины с различными вариантами
исполнения передних поверхностей
Во втором случаи предлагается не только использовать.
Рис. 4. Многовершинная режущая пластина, разделенная на сектора разного радиуса и формы передней поверхности
Выбор величины радиуса при вершине СМП стандартного исполнения осуществляется с учетом величины шероховатости обработанной поверхности и подачи В конструкции пробной многовершинной режущей пластины для этого случая предлагается использовать разные радиусы при вершинах, которые разделены на сектора. В одном секторе пластины, будут находиться вершины с разными радиусами, но при этом одной формы передней поверхности. (рис. 4).
На рис. 4 указаны различные радиусап, тг, гз, при вершине у одного из секторов пластины. Количество вершин в секторе зависит от количества ряда радиусов пластины с выбранной формой передней поверхности.
Использование пробных многовершинных режущих пластин гарантирует снижение затрат за счет исключения случайного выбора рациональной формы передней поверхности и радиуса при вершине СМП стандартного исполнения.
Список литературы
1. Борискина М.О., Хлудов А.С. Универсальная конструкция СМП с дискретной режущей кромкой с многовершинным исполнением // Молодежный вестник политехнического института: сб. статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. С 16-18.
2. Хлудов С.Я., Борискин О.И., Зябрев С.В., Нуждин А.В. К вопросу о проектировании прогрессивных конструкций многофункциональных сменных многогранных пластин / Фундаментальные проблемы техники и технологии. Орел, Изд-во ФГБОУ-ВПО Госуниверситет - УНПК, 2012. № 2-6 (292) С.13-19.
3. Хлудов А.С. Универсальные сменные многогранные пластины прогрессивных конструкций для токарной обработки // Известия тульского государственного университета. Технические науки, 2016.Вып. 8. Ч. 1. С. 328-334.
Борискина Маргарита Олеговна, магистр, инженер, polyteh2010@,mail. ru, Россия, Тула, ФБУ«Тульский ЦСМ»,
Хоменко Ангелина Владиславовна, магистр, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чечуга Антон Олегович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
EXPERIMENTAL MULTIVERTEXCUTTING PLATE M. O. Boriskina, A. V. Khomenko, S. Y.Khludov
The existing forms o f the front surface o f replaceable plates are considered and the design of a test multi-vertex cutting plate with different _ forms of the _ front surface at each vertex is proposed. There are two options for choosing the shape of the front surface of a replaceable polyhedral plate.
Key words: multi-cutting cutting plate, shape, chip breaking, radius, tip, cutting edge, materials.
Boriskina Margarita Olegovna, master, engineer, _polvteh2010@,mail.тu, Russia, Tula, FBU "Tula CSM",
Khomenko Angelina Vladislavovna, master, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Chechuga Anton Olegovich, student, chechugaanton@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
