CC BY
7ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ИНСТРУМЕНТ
(Окончание. Начало на 28 стр.)
Известно, что операции точения, растачивания, торцового фрезерования и строгания относятся к «тяжело нагруженным». От конструкции станочного приспособления требуется простота, надежность, высокая точность установочных поверхностей, необходимая уделыая сила притяжения с возможностью регулирования, при легкости управления МТО.
В этом плане весьма перспективным является применение приспособлений, которые в технической литературе получили название электропостоянных магнитных плит (ЭПМП).
По данным зарубежной печати такие развитые страны как Англия, Франция, США и Японии серийно выпускают ЭПМП, как отдельно, так и в качестве неотъемлемой части станка. Такие приспособления обладают определенными технологическими преимуществами по сравнению с остальными типами магнитных приспособлений.
ЭПМП удачно сочетаю' о собо положительные качества электромагнитных плит и плит на постоянных магнитах. Основные достоинства:
Простота конструкции, большая жесткость, отсутствие подвижных элементов. Высокая удельная сила притяжения с возможностью регулировки, что позволяет их использование на тяжелых операциях механической обработки резанием. Незначительный нагрев плиты из-за наличия внутреннего источника тепловыделения. Простота и легкость в управлении. Прекращение подачи тока не приводит к отключению детали.
Учитывая перспективность и спрос на внутреннем рынке на МТО, Читинским станкостроительным заводом производятся опытно-экспериментальные работы по освоению новых типов станочной магнитной оснастки. Возник ряд трудностей, связанных с обеспечением требований качества и точности обработку установочной поверхности зеркала МТО и блоков переключения на финишных операциях. Зеркало магнитной технологической оснастки и блок переключения представляют собой конструкцию, сог.тпя-щую из чередующегося сочетания стальных полюсников и магнитных элементов ( феррит бария), различных размеров в зависимости от типа МТО, жестко связанных скрепляющими элементами.
Окончательная обработка поверхности зеркала по заводской технологии осуществляется на плоскошлифовальном станке. Чистовая обработка существенно отличающихся друг от друга по физико-механическим свойствам и химическому составу материалов (сталь-феррит бария-сталь и т. д.) представляет сложную технологическую задачу в плане выбора рационального метода обработки, инстру-
мента и назначения режимов резания.
Так, установление режимов резания по стали не исключает прижогов на обработанной поверхности, наблюдается расслоение и растрескивание магнитного материала вследствии его низкой теплопроводности и невозможности применения СОЖ.
Подбор режимов резания по ферриту бария приводит к ухудшению шррпхпяятости поверхности стальных полюсников, не обеспечивает заданных показателей поверхности зеркала и блоков по отклонение от плоскостности, сопровождается падением производительности процесса.
Как показали результаты производственных испытаний, одновременное обеспечение заданного качества изделий МТО и производительности процесса возможно путем применения финишной лезвийной обработки торцовыми фрезами, оснащенными композитом Ю.Для этих целей использован накопленный на кафедре «Технология машиностроения» ЧитГТУ опыт по внедрению инструментов из композитов, работающих в экстремальных условиях, при чистовом точении и растачивании прерывистых и наплавленных поверхностей деталей, скоростном резьбообразовании (вихревое нарезание резьб), [1, 2].
Эффективность такой обработки взамен плоского шлифования достигается повышением производительности и качества, благодаря обеспечению оптимального расположения режущей части инструмента относительно обрабатываемой поверхности зеркала приспособления, вследствие малого размерного износа композита 10 и незначительного нагрева изделия /3/. Применяемое оборудование: вертикально-фрезерный станок мод. 6М13П; режимы резания: скорость 8,5-9,0 м/с; подача 0,01-0,03 мм/зуб; глубина резания 0,1-0,2 мм.
Литература
1. Кудряшов Е.А., Смирнов И.М. Скоростное резьбона-резание резцами из композитов// Инструмент сибири.-2001.-№2(11)- с.15-16.
2. Кудряшов Е.А., Калинин А.Г. Применение восстановительных технологий для ремонта деталей машин// Современные материалы, технологии, оборудование и инструмент в машиностроении и приборостроении: Материалы Межд.на/чн. конф.- Киев: Ин-т сверхтвердых материалов, 2001.-С.38-40.
3. Кудряшов Е.А. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя при лезвийной обработке композитами // Новые идеи-новому тысячелетию: Материалы Межд.научн.конф.-Чита: Забайкальское отд. Академии наук, 2001 .-с.114-116.
Использование отходов инструментального производства для изготовления гранулирующих ножей по переработке полимеров
О. М. УТЬЕВ, ассистент, Ю. П. ЕГОРОВ, доцент, канд. техн. наук,
А. Г. БАГИНСКИЙ, ассистент, ТПУ, г. Томск
В инструментальном производстве при изготовлении режущего инструмента методом резания в отходы уходит от 40 до 60% легированной стали. Эти отходы возвращаются на металлургические заводы для переплавки, при этом
возникают большие транспортные расходы и расходы на получение сортового проката.
На кафедре «Материаловедение и технология металлов» Томско'о политехнического университета разработа-
на технология изготовления режущего инструмента (рис.1) для переработки (грануляции) полимеров из отходов инструментального производства.
ИНСТРУМЕНТ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
Рис.1. Ножи для перэработки полимеров
Наиболее проблемным участком в грануляторе является пара нож-фильера. Проведенные исследования показала, что ножи для резки пластмасс работают в условиях значительного износа в результате контактного трения с поверхностью фильеры вс время работы, особенно в перисд притирки ножей к поверхности фильеры. Вэемя притирки зависит от износостойкости материала и точности изготовления ножей, например, для ножей из ферроти-ка оно составляет от 8-15 часов до суток [1]. Износ режущих лезвий носит абразивный характер и сопровождается нагрезом лезвийной части ножа в месте его контакта с фильерой. Соответственно, материалы, применяемые для изготовления ножей, должны обладать не только высокой износостойкостью, но и хорошей теплостойкостью, "вер-дость ножей более 56-58 НРС приводит к повышенному износу дорогостоящей и сложной фильеры.
При переработке полиэтилена высокого давления чаще всего применяются стали типа Х12, и только фирма «Тру-зиома» (Германия) применяла сталь типа Р6М5К5 [1]. При переработке полипропилена в последние годы стал применяться сплав ферротик, полученный методом порошковой металлургии. Стойкость ножей из ферротика на Томском нефтехимическом заводе составила 500-600 часов. Высокая стойкость импортных ножей из ферротика обусловлена большой износостойкостью сплава, содержащего окопо 40% по объему карбидов титана с очень высокой твердостью (более 2600 НУ).
Материал с таким количеством карбидов можно получить не только методом порошковой металлургии, но и литей-юй технологией.
В настоящей работе рассматривается возможность создания литого варианта высо<окарбидного сплава с твердостью 56-58 НРС и высокой стойкостью против абразивного износа. Стойкость предпопагили получить засчет большого количества твердых карбидов ванадия (Н\/=1800) и хрома (суммарно более 20% го объему). В ходе предварительных экспериментов выбран сплав на базе отходоз инструментальной стали Х6ВФ или ХВГ с повышенным содержанием ванадия (до 5-6%) и углерода (до 1,6-1,7%). Исследования по выбору материала и термическая сбра-ботка приведены в работе [2]
Для изготовления гранулирующих ножей использовалась литейная технология с формовкой в оболочковую форму и по выплавляемым моделям.
Ножи простой фор- . > . . .....-; ч
мы (без резьбового соединения) (рис.1 ,а) целесообразнее изготавливать в оболочковых формах (рис.2). Метал- >
лические модели для уменьшения трудоемкости изготавливались из алюминиевого сплава. Формовка велась ШШШ?'-' ..'"ТЗДГ' при температуре 340- ^^В* .; 360(С. В качестве формовочной смеси бралось 10 частей кварце- ■ вого песка и 1 часть пульвербакелита. Мо- Я дели распила! ались ёшЯ радиально от литнико- Я
системы от 4 до 8 моделей к стояку. За
смену один фэрмов- Рис.2. Оболочковая форма щик формует 50-60
форм. Это - очень экономичный метод, и отливки получаются достаточно высокого качества. Но в связи с большим содержанием фенола в пульвербакелите данная технология не является экологически чистой.
Ножи сложной геометрии (рис.1,6) получали литьем в форму, изготовленную по выплавляемым моделям, а модели отливок изготовливались прессованием в пресс-форме. В качестве модельного состава использовалась пара-фино-стеариновая смесь ПСС 50-50. Парафино-стеарино-вые модели готовили к пайке в модельные блоки (рис.3) (убирали заусенцы, затупляли острые кромки, обезжиривали ацетоном). В качестве литниковой системы и основы модельного блока была выбрана следующая модель: алюминиевый четырехгранник с круглой литниковой чашей, покрытый модельным составом. Использование такой модели литниковой системы позволило крепить к каждой грани по 2 модели ножей, а всего один модельный блок дает возможность получить 8 отливок ножей. _ .
Огнеупорное по- Рис'3' Модельныи 6лок
крытие моделей -
гидролизованный раствор этилсиликата с маршалитом. В качестве наполнителя использовался кварцевый песок. Для сушки применялся воздушный способ. Обсыпка песком производилась з псевдокипящем слое песка.
Выплавление модельного состава из форм проводилось
№4(21)2003 ЯЖ 31
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
в ванне для выплавки модельной массы с последующей сушкой оболочек форм.
Для прокаливания и заливки формы были помещены в опоки из жаропрочной стали и засыпаны песком. Прокаливание проводилось в шахтной печи Ц-105А при температуре 900°С с выдержкой в течение 1,5 часов.
После проведения прокаливания и выдержки опоки были размещены на металлическом плацу и залиты износостойким сплавом. Отливки подвергались отжигу и дальнейшей механической обработке.
Такая технология литья позволила значительно сократить затраты на механическую обработку и снизи_ь количество возвратных отходов до 10%.
Рис.4. Нож с пробкой
а) пробка;
б) НОЖ
В случае необходимости применения в гранулирующих ножах резьбового крепления был применен следующий технологический прием - пэред запрессовкой парафина в пресс-форме закреплялись шестигранные пробки из стали 45 (рис.4,а). Полученная парафино-стеариновая модель
Фиксатор
ножа с металлическим шестигранником после получения отливок из износостойкой стали позволила снизить затраты на сверление крепежных отверстий ножей и нарезание резьбы (рис.4,6). Для точности установки пробок в пресс-форме на шестигранниках с двух сторон протачивались фиксаторы, которые вставлялись в отверстия, просверленные в пресс-форме.
Шестигранная форма пробки была выбрана для того, чтобы в случае несваривания стали 45 с износостойким сплавом при заливке пробка не проворачивалась в корпусе ножа.
Далее проводилась окончательная термическая обработка: закалка с температуры 1020-1040°С и отпуск при температуре 530°С в течение двух часов [2].
Окончательная механическая обработка заключалась в шлифовке базовых и контактных плоскостей инструмента.
Инструмент, изготовленный по этой технологии, широкс применяется на ОАО «Ангарский завод полимеров», ОАО «Томский нефтехимический завод», ООО «Ди-тапласт» (г. Москва). Стойкость данных ножей часто превышает зарубежные аналоги [1].
Литература
1. Утьев О.М. Анализ и разработка материала для гранулирующего инструмента по переработке пластмасс// Сборник трудов «Механика и машиностроение». -Томск: ТПУ. 2000. С.250-253.
2. Егоров Ю.П., Утьев О.М. Термическая обработка литых сплавов с ванадием для гранулирующего инструмента// Обработка металлов. -2003, №1 (18). С.34-36.
К вопросу определения шероховатости обработанных поверхностей при чистовом торцевом фрезеровании
М. П. ЖУРАВЛЕВ, гл. технолог, канд. техн. наук, ОАО «УралНИТИ»,
г. Екатеринбург
Известно, что значения фактической шероховатости обработанных поверхностей, особенно после чистовых операций резания, существенно отличаются от их расчетных величин. Поэтому в работе [1] показано их определение на основе рассмотрения составляющих высоты микронеровностей в результате физических процессов, сопровождающих резание, т. е.
Яг = ДНг + ДНк + ДНд + ДНш (1)
и обусловлены формой инструмента и кинематикой его перемещения АНг, колебаниями инструмента ДНк, деформациями материала в зоне контакта АНд, шероховатостью рабочей частью инструмента АНш.
Экспериментальная проверка позволила установить, что доминирующее влияние на высоту профиля микроне-роеностей при чистовом торцевом фрезеровании оказывают параметры АНг, АНш, АНк, а также торцевое биение АНб для многозубого инстэумента. Обычно определение величин первых двух слагаемых не вызывает затруднений, сложнее с определением злияния колебаний, так как их
механизм достаточно не изучен. Часто их значения определяют с помощью эмпирических зависимостей. Но они имеют место, естественно только в тех условиях, где проводился эксперимент.
Вместе с тем влияние колебаний на шероховатость можно выразить, пользуясь общими законами механики. При чистовом торцевом фрезеровании превалирующими являются автоколебания. Если принять за основу модель автоколебаний, которая учитывает ударное взаимодействие зуба фрезы с заготовкой, как условие для возникновения собственных затухающих колебаний, выводящих систему из состояния роопооссия и работу по «следу», оставленному на поверхности резания предыдущим зубом многолезвийного инструмента или на предыдущем обороте- однолезвийным, как условие для возбуждения и поддержания автоколебаний [2], то математическая модель движения системы в рассматриваемом направлении может быть представлена в виде:
ту(0 + пу(0 + Су(0 = Р, (2)
