CC BY
119
1. Несмотря на большие первоначальные капиталовложения в оборудование и инструмент, высокую мощность оборудования при обработке валов фрезоточением производительность может возрастать до 4,5 раза, а себестоимость снижаться до 3 раз по сравнению с токарной обработкой.
2. Для положительного экономического эффекта значение подачи при обработке валов фрезоточением не должно быть меньше 0,17 мм/зуб.
3. При обработке детали методом высокоскоростного фрезоточения годового экономический эффект может составить от 96 800 до 708 000 руб.
ЛИТЕРАТУРА
1. Селиванов А. Н. Обеспечение качества обработки валов из титановых сплавов методом высокоскоростного фрезерования и фрезоточения / А.Н. Селиванов, Т.Г. Насад // Вестник СГТУ. 2010. №3 (46). Вып. 1. С. 55-61.
2. Справочник технолога машиностроителя: в 2 т. Т. 1 / под ред. А. Г. Касиловой, Р. К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. 656 с.
3. Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. 4-е изд., перераб. и доп. Минск.: Выш. школа, 1983. 256 с.
4. http://www. согошап1 8апёуП<. сот
Селиванов Александр Николаевич -
аспирант кафедры «Технология электрофизических и электрохимических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета
Насад Татьяна Геннадиевна -
доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Технология электрофизических и электрохимических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в редакцию 13.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 621.91.01
А.Н. Селиванов, Т.Г. Насад, С.Я. Торманов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА МАРКИ ВТ 1-0 МЕТОДОМ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ОКРУЖНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Приводятся экспериментальные данные обработки валов методом высокоскоростного резания по схеме окружного фрезерования. Рассматривается процесс формирования качества обрабатываемой поверхности и стружкообразования.
Selivanov Aleksander Nikolaevich -
Postgraduate Student of the Department of «Technology of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University
Nasad Tatiyana Gennadievna -
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of «Technology and Equipment of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University
Валы, фрезерование, высокоскоростное резание, титан, качество поверхности, усадка стружки
A.N. Selivanov, T.G. Nasad, S.Y. Tormanov
DATA EXPERIMENTAL RESEARCH OF PROCESS SWAFT FORMATION IN TIME CUTTING TITANIUM ALLOY VT 1-0 BY METHODS HIGH SPEED
CIRCULAR MILLING
The article presents experimental data of shafts producing by high speed milling methods using circular milling shame. Processes of quality forming and chip formation are studding.
Shafts, milling, high speed cutting, titanium, quality of surfaces, chip formation
Обработка тел вращения многолезвийным инструментом в сочетании с высокими скоростями резания является одним из перспективных направлений развития машиностроительной отрасли. Применение такой комбинированной технологии способно повысить производительность процесса, стойкость режущего инструмента и улучшить ряд других технико-экономических показателей [1].
Проведённая оценка схем обработки тел вращения методом высокоскоростного фрезерования и фрезоточения выявила наиболее производительные и перспективные схемы обработки. Одной из них является схема окружного фрезерования [2].
Поставленная задача заключалась в получении экспериментальных данных с целью изучения процесса обработки деталей тел вращения из титанового сплава по предлагаемой технологии.
Рис. 1. Экспериментальная схема обработки:
1 - поворотный стол станка; 2 - угловая плита; Рис. 2. Общий вид наладки,
3 - трехкулачковый патрон; 4 - обрабатываемая станок мод. 2206ВМФ4 заготовка; 5 - режущий инструмент
Для этого проводились две серии экспериментов. Первый этап предполагал получение общей информации, касающейся процесса стружкообразования, формирования качества поверхности и влияния скорости резания. Второй этап подразумевал изучение влияния режимов обработки на процесс резания.
Кинематика схемы обработки была смоделирована на многоцелевом станке модели 2206ВМФ4 (рис. 2) с применением функции круговой интерполяции. Образец закреплялся неподвижно в трехкулачковый патрон, установленный на угловой плите поворотного стола станка (рис. 1). В качестве обрабатываемого материала использовался круглый прокат из ти-
танового сплава ВТ 1-0 твёрдостью HV 150 и ов 510 МПа. Инструмент - концевая фреза. Материал режущей части Т5К10. Обработка производилась на режимах, приведенных в табл. 1 (серия №1) без применения СОТС.
Таблица 1
Режимы обработки титанового сплава ВТ 1-0
№ Схема подачи инструмента Скорость резания Vp, м/мин Подача Sо, мм/мин Глубина резания t, мм Ширина b, мм
1 Встречная 15 30 3 3
2 Попутная
3 Встречная 70 120 3 3
4 Попутная
5 Встречная 120 200 3 3
6 Попутная
В ходе проведения эксперимента выяснено, что при обработке титанового сплава со скоростью резания 15 м/мин при встречной и попутной схеме подачи инструмента качество обработанной поверхности отличалось незначительно. При увеличении скорости резания при встречной схеме подачи инструмента качество поверхности снижается за счет налипания стружки на обработанную поверхность. При попутном фрезеровании наблюдалась чистая поверхность и происходило качественное удаление стружки из зоны резания (рис. 3).
: If
а б
Рис. 3. Внешний вид обработанных поверхностей. Схемы подачи инструмента: 1 - встречное фрезерование; 2 - попутное фрезерование
1
Полученные образцы стружки при встречной схеме подачи инструмента сильно деформированы, и с увеличением скорости резания деформация усиливается. При попутной схеме обработки полученная стружка имеет менее деформированное состояние (рис. 4).
Изучение экспериментальных образцов под микроскопом показало, что даже со скоростью 15 м/мин качество обработанной поверхности детали при встречной схеме обработки хуже, чем при попутной (рис. 5): наблюдается налипание материала в небольшом количестве.
Линии, образующиеся на поверхности, являются следами режущего инструмента (вертикальные (рис. 6)), параметры которых зависят от точности и качества изготовления режущих пластин, а горизонтальные - вершины огранки, образующейся на поверхности детали в процессе резания (рис. 5).
*
* »%
* *
ь *
1
« %ч
№ ♦ % +
#
9*
а
*
\Чь V
\4 ^
б
| ч
л
V
=. »Ж. -
л
' Щ
>
* »
Рис. 4. Образцы стружки, полученные в процессе обработки а - попутное фрезерование; б - встречное фрезерование:
Ур = 70 м/мин; Бг = 0,13 мм/зуб; в - попутное фрезерование; г - встречное фрезерование: _ _ур = 120 м/мин; Бг = 0,13 мм/зуб _
('IЛ I ■
а б
Рис. 5. Образцы поверхности при увеличении в 50 раз: а - встречное фрезерование; б - попутное фрезерование Ур = 15 м/мин; Бг = 0,13 мм/зуб
в
г
а б
Рис. 6. Образцы поверхности при увеличении в 100 раз (попутное фрезерование) в - Ур = 70 м/мин; Бг = 0,13 мм/зуб; г - Ур = 120 м/мин; Бг = 0,13 мм/зуб
Результаты исследования полученных образцов стружки приведены на рис. 7. Видно, что наибольший коэффициент усадки стружки наблюдается при скорости резания 80 м/мин.
Скорость резания Ур
Рис. 7. Зависимость коэффициента усадки стружки К от скорости резания Ур
Вторая серия экспериментов проводилась с режущими пластинами марки ВК 15. Обработка производилась на режимах, приведенных в табл. 2, без применения СОТС с использованием встречной и попутной схем подачи инструмента.
Таблица 2
Режимы обработки титанового сплава ВТ 1-0
№ Скорость резания Ур, м/мин Подача во, мм/зуб Глубина резания 1, мм Ширина Ь, мм
1,2
1 50 1,5 1 4
1,8
1,2
2 75 1,5 1 4
1,8
1,2
3 100 1,5 1 4
1,8
После исследования стружки были построены графики (рис. 8). В данном случае при встречной схеме подачи инструмента, скорости резания от 50 до 75 м/мин и подаче от 1,2 до 1,5 мм/зуб степень пластической деформации стружки увеличивается (рис. 8в, г), при дальнейшем увеличении режимов обработки деформация стружки уменьшается. При попутной схеме обработки с увеличением режимов резания коэффициент усадки стружки уменьшается. При этом наибольшее влияние на изменение усадки стружки оказывает величина подачи - для попутной схемы обработки и скорость резания - для встречной схемы. Во всех случаях наблюдается тенденция к уменьшению деформации стружки с увеличением режимов резания. Также на основании полученных данных можно предположить, что наибольшее налипание стружки будет проявляться в точках экстремума.
Выводы
Для проведения эффективной обработки тел вращения из титановых сплавов методом высокоскоростного окружного фрезерования необходимо соблюдать следующие рекомендации:
1. Использовать попутную схему подачи инструмента.
2. Для повышения производительности использовать максимально возможные режимы резания (Б и Ур).
3. Скорость резания должна находиться в диапазоне от 80 м/мин и выше.
4. Использовать режущие пластины с ровными режущими кромками.
£
s
т
I
I-z Ф s J
I
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55
1,2 1,5 1,8
Величина подачи Sz мм/зуб
а
♦ 50 м/мин
■ 75 м/мин
—▲— 100 м /мин
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
50 75 100
Скорость резания Ур м/мин
б
попутная схема подачи инструмента ^ 0,85 и 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55
50 м/мин 75 м/мин 100 м/мин
s
£
а н
о s
X
Ч
а
0 >
н
1
о s
s fr fr о о
1,2 1,5
Величина подачи Sz мм/Зуб
в
1,8
50 75 100
Скорость резания Vp м/мин
♦ 1,2 мм/зуб ■ 1,5 мм/зуб а 1,8 мм/зуб
1,2 мм/зуб 1,5 мм/зуб 1,8 мм/зуб
встречная схема подачи инструмента
Рис. 8. Зависимость коэффициента усадки стружки от режимов резания а, в - зависимость коэффициента усадки стружки К от величины подачи Бг;
б, г - зависимость коэффициента усадки стружки К от скорости резания Ур;
г
ЛИТЕРАТУРА
1.Ермаков Ю.М. Комплексные способы эффективной обработки резанием: библиотека технолога / Ю.М. Ермаков. М.: Машиностроение, 2005. 272 с.
2.Селиванов А.Н. Обеспечение качества обработки валов из титановых сплавов методом высокоскоростного фрезерования и фрезоточения / А.Н. Селиванов, Т.Г. Насад // Вестник СГТУ. 2010. №3 (46). Вып. 1. С. 55-61.
Селиванов Александр Николаевич -
аспирант кафедры «Технология электрофизических и электрохимических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета
Selivanov Aleksander Nikolaevich -
Postgraduate Student of the Department of «Technology of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University
Насад Татьяна Геннадиевна -
доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Технология электрофизических и электрохимических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета
Nasad Tatiyana Gennadievna -
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of «Technology and Equipment of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University
Торманов Сергей Яковлевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология электрофизических и электрохимических методов обработки» Энгельсского технологического института (филиала) Саратовского государственного технического университета
Статья поступила в
Tormanov Sergei Yakovlevich -
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of «Technology and Equipment of Electro-chemical and Electro-physical Processing Methods» of Engels Technological Institute (branch) of Saratov State Technical University
щю 13.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 621.9.06.08
Е.А. Сигитов, М.В. Виноградов
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ФРИКЦИОННЫХ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ СВЕРХПРЕЦИЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ
Рассмотрены состояние и перспективы применения многоступенчатых фрикционных передач для сверхпрецизионной обработки.
Фрикционная передача, сверхпрецизионная обработка, точность
