CC BY
15
ВЕСТНИКХНТУ№2(41), 2011 г_ИНЖЕНЕРНЫЕ НАУКИ
УДК 621.01
Ю.П. Белоус, О.Ф. Трифонова
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ РАЗВЕРТОК ПРИ ОБРАБОТКЕ МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Введение. В практике машиностроительных предприятий при обработке отверстий в заготовках из прочных сталей хорошо зарекомендовали себя твердосплавные развертки. При оптимальных условиях их эксплуатации достигается значительное повышение производительности и долговечности разверток. Сравнительно редко используются твердосплавные развертки при обработке мягких углеродистых сталей (типа ст.3, сталь 45) с относительно малыми скоростями резания. Объяснение этому находят в том, что твердосплавные инструменты менее эффективны при малых скоростях, применяемых при развертывании отверстий небольшого диаметра в мягких сталях. Результаты экспериментального исследования относительной износостойкости разверток, изготовленных из большого числа инструментальных материалов (твердых сплавов ВКЗМ, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, Т14К8, Т15К6, Т30К4 и быстрорежущих сталей Р6М3, Р6М5,Р6М5К8, Р9К10Т, Р18Ф2К8М), при обработке заготовок из ст.3 и стали 45 в диапазоне скорости резания до 10 м/мин позволили установить в качестве оптимальных марок твердого сплава: ВК8 и ВК6М. Развертки, оснащенные этими сплавами, превосходят изготовленные из быстрорежущих сталей по размерной стойкости в 8-55 раз и по производительности в 1,5-2 раза..
Постановка задачи. Оптимизация геометрических параметров режущей части разверток, оснащенных твердым сплавом ВК8, при обработке отверстий в заготовках из малоуглеродистых конструкционных сталей. С этой целью проводили опыты методом многофакторного планирования экспериментов, где в качестве параметра оптимизации принята площадь поверхности, обработанной за срок службы режущего инструмента.
Решение задачи. Для решения данной задачи принят обрабатываемый материал - сталь Ст.3. Режим резания : скорость резания V = 3,5 м/мин; подача 87 = 0,2 мм/зуб; глубина резания 1 = 0,125 мм.
Смазывающе - охлаждающая жидкость - 10%-ый раствор эмульсола. Геометрические параметры режущей части разверток изменяли в следующих пределах: главный угол в плане (р от 5 до 30о ;
передний угол У от -12о до
+ 12о ; задний угол (Хот 4 до 16о . В качестве характеристики интенсивности износа режущей части развертки принят его удельный износ И з.о.п. в мкм/103 х см2 по задней поверхности.
Износ измеряли на инструментальном микроскопе с ценой деления 0,005 мм. Площадь поверхности Бсум., обработанной за полный срок службы инструмента определяли по формуле:
Бсум = БК,
где Б- площадь поверхности, обработанной за период стойкости развертки,м2 К- число переточек инструмента. Число переточек определяли по формуле [1]:
а X Ьк
к = -Г" ,
А + 8
где Ьк - длина калибрующей части развертки, мм;
а - коэффициент, определяющий длину участка ленточки, стачиваемого при переточках (а = 0,75);
А - величина износа вдоль калибрующей ленточки развертки, мм; 8 - условный припуск вдоль калибрующей ленточки, снимаемый при заточке сверх поврежденного износом слоя (8= 0,1 мм).
Рис.1. «Надиры» на поверхности отверстия, обработанного развертыванием
ВЕСТНИК ХНТУ №2(41), 2011 г
ИНЖЕНЕРНЫЕ НАУКИ
Критерием стойкости инструмента служило появление на обработанной поверхности «надиров», являющихся следствием наростообразования (рис.1). Величина предельного износа задней грани на режущей части зубьев развертки [к3 ], при достижении которой появляются «надиры», зависит от
геометрии инструмента, параметров режима резания и состава смазывающе - охлаждающей жидкости. План эксперимента и результаты опытов представлены в табл.1.
Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующую зависимость:
Бсум = (- 0,245 + 0,03ф + 0,084а - 0,000884ф2 - 0,0017у2 - 0,0042а2 ) Ьк [м2 ] Приравнивая частные производные этой зависимости к нулю
й^сум й^сум й^сум -— =0065 0, -— = 0, -— = 0,
дф ду да
и решая эти уравнения, получаем оптимальные значения углов:
ф опт = 17о ; уопт = 0о ; ^^ опт = 10о , при которых Б сум, а следовательно и число обработанных за срок службы развертки заготовок имеют максимальное значение.
_Таблица 1
№ град. у, град. а, град. Б сум, М2 [к ], мм А, мм А К3 И з.о.п., мкм/103 х см2
1 7 -10 5 0,036 Ьк 0,05 0,18 3,6 74
2 27 -10 5 0,052 Ьк 0,11 0,80 7,3 86
3 7 +10 5 0,102 Ьк 0,21 0,90 4,3 76
4 27 +10 5 0,123 Ьк 0,48 3,00 6,3 84
5 7 -10 15 0,047 Ьк 0,04 0,20 5,0 53
6 27 -10 15 0,068 Ьк 0,09 0,55 6,1 62
7 7 +10 15 0,073 Ьк 0,17 0,90 5,3 58
8 27 +10 15 0,109 Ьк 0,45 3,80 8,4 60
9 5 0 10 0,263 Ьк 0,16 0,60 3,8 18
10 30 0 10 0,296 Ьк 0,42 3,10 7,4 28
11 17 -12 10 0,112 Ьк 0,06 0,30 5,0 18
12 17 +12 10 0,208 Ьк 0,44 2,80 6,4 39
13 17 0 4 0,267 Ьк 0,48 0,80 1,7 118
14 17 0 16 0,243 Ьк 0,39 2,60 6,7 27
15 17 0 10 0,495 Ьк 0,40 2,20 5,5 25
Вывод. Полученная в результате экспериментального исследования эмпирическая зависимость позволяет установить оптимальное значение геометрических параметров режущей части твердосплавных разверток при обработке малоуглеродистых конструкционных сталей.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Молохов И.Ф. Особенности износа твердосплавных разверток, «Станки и инструменты»,1966, № 1.
БЕЛОУС Юрий Павлович - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии машиностроения, Новокаховский политехнический институт.
Научные интересы: повышение долговечности режущих инструментов.
ТРИФОНОВА Ольга Филипповна - кандидат технических наук, доцент, зав.кафедры технологии машиностроения, Новокаховский политехнический институт.
Научные интересы: повышение качества обработки материалов.
