CC BY
39
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
УДК 621.951.1
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
А. В. Вайлов, К. Р. Князева, В. А. Вавилин, Н. Ф. Янковская, Н. А. Амельченко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Применение специального осевого инструмента из твердых сплавов позволяет осуществлять обработку термоупрочненных сталей на производительных режимах резания при получении заданных параметров точности и качества поверхности.
Ключевые слова: режущий инструмент, твердый сплав, проектирование, заточка, обработка, термоупрочненные материалы, стойкость инструмента.
MANUFACTURE OF THE SPECIAL CUTTING TOOL FOR MECHANICAL TREATMENT OF TECHNOLOGICAL TOOLING
А. V. Vailov, K. R. Knyazeva, V. A. Vavilin, N. F. Yankovskaya, N. A. Amelchenko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The use of a special axial tool made of hard alloys allows processing heat-strengthened steels at productive cutting conditions when obtaining specified parameters of accuracy and surface quality.
Keywords: cutting tool, hard alloy, design, sharpening, processing, heat-strengthened materials, tool life.
Производство авиационной и ракетно-космической техники связано с применением труднообрабатываемых жаропрочных сталей, титановых и алюминиевых сплавов, а также композиционных материалов, что вызывает необходимость использования в процессе изготовления изделий значительного количества разнообразных режущих инструментов.
Основные направления развития инструментального обеспечения современных машиностроительных производств связаны с процессом проектирования новейших конструкций инструмента, с разработкой прогрессивных технологических процессов его изготовления и с определением оптимальных режимов резания при эксплуатации [1].
Функциональные свойства металлорежущего инструмента (качество и точность получаемых после обработки поверхностей, производительность инструмента и его стойкость) зависят в основном от способности материала режущей части инструмента сопротивляться изнашиванию и разрушению соответствий геометрических параметров инструмента условиям его работы, а также качества и точности поверхностей, образующих режущие кромки инструмента.
Инструменты из быстрорежущих сталей остаются востребованными при обработке легкоплавких сплавов благодаря совершенствованию инструментальных материалов, изменению физико-механических свойств и структуры поверхностного слоя, а также нанесению на режущую часть покрытий разного функционального назначения [2].
За рубежом и в большинстве отраслей отечественной промышленности твердые сплавы сегодня являются наиболее употребляемым инструментальным материалом для изготовления режущих инструментов, которые используются при обработке точением и фрезерованием термо-упрочненных материалов, деталей из жаропрочных сталей и титановых сплавов. Ярким примером этому является создание новых конструкций сменных режущих пластин, разработка
Секция « Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»
монолитного осевого инструмента с возможностью внутреннего подвода смазочно-охлаждающей жидкости под большим давлением и др. [3].
В производстве изделий РКТ весьма существенной проблемой является обработка отверстий малого диаметра в термоупрочненных материалах, например, при изготовлении технологической оснастки: штампов и пресс-форм. Поэтому наиболее рациональным направлением является изготовление осевого инструмента из твердосплавных материалов. В качестве заготовок в этом случае можно использовать спеченный калиброванный пруток из твердого сплава марок ВК6, ВК8, ВК8М или ВК10Х-ОМ.
Процесс проектирования осевого инструмента, например, сверл диаметром 3,2...3,5 мм, начинается с разработки его модели. В качестве заготовки используется калиброванный пруток из твердого сплава марки ВК8, диаметром 4 мм. В соответствии с алгоритмом проектирования на первом этапе задаются геометрические параметры инструмента: тип вершины, наружный диаметр сверла (03.2И9), угол при вершине (2ф = 120-135°), угол наклона винтовой канавки (ю = 20-35°) и ее длина, передний угол у = 5-12°, ширина калибрующей ленточки /, задний угол а, угол наклона перемычки у и др.
На основе созданной 3Б-модели и составленного технологического маршрута выбирается комбинация кругов, собирается инструментальная наладка, назначаются режимы обработки. На этапе привязки производится оцифровка заготовки. Последовательность операций технологического маршрута изготовления сверла показана на рис. 1. Режимы заточки приведены в таблице. В качестве оборудования для изготовления сверл из твердых сплавов использовали 6-ти координатный станок Еа810ппё с УЧПУ.
а б в г д
Рис. 1. Технологический маршрут изготовления сверла из сплава ВК8
Режимы заточки осевого инструмента на станке с УЧПУ
Операции обработки Подача F, мм/мин Шлифовальные круги алмазные, (размеры в мм) Режимы заточки
Окружная скорость VK, м/с Частота вращения Б, мин-1 Скорость резания V, м/мин
1. Круглая шлифовка (а) 1 1А1 (D100, B10) 19 3 800 1 193,2
2. Канавка из целого (б) 140 1А1 (D75, B10) 20 5 200 1 224,6
3. Вд спинка (в) 160 11V9 (D75, B30) 20 5 200 1 224,6
4. Подточка торца (г) 158
5. Фасет торец (д) 110
Форма заточки лезвия и ленточек разнообразны и представляют собой сочетание определенных геометрических элементов сверла. К ним относятся: задний угол а на главной режущей кромке, задний угол а1 на корпусе сверла, подточка поперечной кромки, фаска вдоль режущей кромки для твердосплавных сверл.
Наиболее распространенными методами заточки сверл, как известно [3], являются одно-плоскостная, двухплоскостная, коническая, цилиндрическая и винтовая.
При изготовлении сверл самой трудоемкой операцией является шлифование винтовой канавки, глубина врезания распределяется неравномерно. Для изготовления инструмента применяли плоские, профильные и чашечные алмазные круги.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
На рис. 2 показаны варианты задания глубины резания при шлифовании винтовых канавок для сверла.
Рис. 2. Задание числа проходов и глубины резания при шлифовке канавок
Испытания изготовленного инструмента проводили в процессе обработки матрицы пресс-формы из стали марки 7Х3, предварительно термообработанную до твердости 37...45 HRC. Для оценки стойкости и режущей способности инструмента использовали оборудование НОЦ РКТ -станок с ЧПУ DMU 50 ecoline.
При формообразовании отверстий назначали цикл глубокого сверления G83 и режимы резания S1000 (мин-1) и подачу F40 мм/мин. Стойкость инструмента предварительно оценивали по суммарной длине обработки. По мере затупления проводили замену.
Характер разрушения и износа инструмента оценивали на приборе для настройки инструмента VIO 210 Microvizion III. Как следует из рис. 3, основной причиной выхода инструмента из строя является выкрашивание твердого сплава по основной режущей кромке, что вызывает необходимость проводить подточку инструмента. Эта операция также выполняется на станке после оцифровки и привязки инструмента.
а б в
Рис. 3. Характер износа режущей кромки инструмента при сверлении: а - суммарная длина сверления 685 мм; б, в - суммарная длина сверления 580 мм
Таким образом, на основе предварительных испытаний осевого инструмента было выявлено, что применение твердых сплавов при обработке термоупрочненных материалов позволяет использовать производительные режимы резания и получать высокое качество обработки поверхности и геометрической точности. Однако далее следует провести оптимизацию режимов резания, направленных на повышение стойкости инструмента.
Библиографические ссылки
1. Корниенко А. А. Тенденции развития металлорежущего инструмента // Техно Мир. 2005. № 3. С. 20-22.
2. Локтев Д., Ямашкин Е. Основные виды износостойких покрытий // Наноиндустрия. 2007. № 5. С. 24-30.
3. Каталог фирмы Hoffmann Group. GARANT. Справочник по обработке резанием [Электронный ресурс]. 2016. 857 с. URL: www.garant-tools.com.
© Вайлов А. В., Князева К. Р., Вавилин В. А., Янковская Н. Ф., Амельченко Н. А., 2017
