CC BY
26
Ш FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY
I 1 (90), 2018-
УДК 669.187 Поступили 31.01.2018
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ СКОРОСТНОМ БЕСЦЕНТРОВОМ ТОЧЕНИИ ЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ 42CrMo4 В УСЛОВИЯХ ОАО «БМЗ - УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА «БМК»
О. Н. ФИЛОНЧИК, ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК», г. Жлобин, Гомельская обл., Беларусь, ул. Промышленная, 37. E-mail: on.filonchik@bmz.iron
Сегодня для успешного продвижения товара производителю необходимо соответствовать всем жестким требованиям потребителя к качеству продукции. На ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» был введен в эксплуатацию агрегат бесцентрового точения, что позволило предприятию выпускать новый вид продукции с большей добавленной стоимостью. Это механически обработанный пруток диаметром 19-79 мм с допуском на размер диаметра IT9. В результате проделанной работы на примере круга диаметром 80 мм из легированной стали 42СгМо4 был определен оптимальный режим резания на агрегате бесцентрового точения.
Ключевые слова. Режимы резания, бесцентровое точение, твердосплавные пластины.
DETERMINATION OF OPTIMAL CUTTING CONDITIONS FOR HIGH-SPEED CENTERLESS TURNING OF ALLOY STEEL BRAND 42CRMO4 AT OJSC «BSW - MANAGEMENT COMPANY OF HOLDING «BMC»
O. N. FILONCHIK, OJSC «BSW- Management Company of Holding «BMK», Zhlobin City, Gomel Region, Belarus, 37, Promyshlennaya Str. E-mail: on.filonchik@bmz.iron
The successful promotion of the product nowadays the manufacturer must meet all the strict requirements of the consumer in the quality of the products. At OJSC «BSW - Management Company of Holding «BMC» the centerless turning unit was put into operation, which allowed the company to manufacture a new type of product with a higher added value. This is a mechanically processed rod with a diameter of 19-79 mm and with a tolerance of a diameter ofIT9. As a result of the work done, the optimum cutting regime for the centerless turning unit was determined using a rod of diameter 80 of 42CrMo4 alloy steel.
Keywords. Cutting conditions, centerless turning, hard alloy plates.
Автоматизация производства и повышение производительности оборудования без снижения качества выпускаемой продукции является одной из основных задач современного машиностроения. Комплексное решение данной задачи снижает себестоимость изготовления детали. Агрегат бесцентрового точения, который обрабатывает прутки в автоматическом режиме на высокой скорости подачи, позволяет решить эту задачу.
Для освоения новых рынков и удовлетворения требований потребителей в качестве выпускаемой продукции на ОАО «БМЗ - управляющая компания холдинга «БМК» был запущен агрегат бесцентрового точения PUR 100 фирмы DANIELI (Италия) с диапазоном обработки прутков диаметром от 20 до 80 мм и длиной 6000-12000 мм. В Республике Беларусь аналог данного оборудования отсутствует.
Агрегат бесцентрового точения предназначен для удаления дефектного и обезуглероженного слоя с поверхности заготовки, а также для получения годной детали с низкой шероховатостью и ровной поверхностью. Достигаемая точность при точении составляет от 14-13-го до 9-го квалитета. Скорость резания - 90-130 м/мин, подача - 12-14 мм/об. Принцип работы основан на совмещении двух движений: вращение четырехрезцовой головки и поступательного движения заготовки с подачей смазочно-охлаж-дающей жидкости (СОЖ).
Наличие высокопроизводительного оборудования, совершенного режущего инструмента не обеспечивают изготовление изделия с высокой эффективностью, если их работа осуществляется на режимах,
Ë È ТГг^ È ГСШТМР ГГК fî
■ 1 (90), 2018
/107
I
Рис 1. Пластина LNGF2010-BML фирмы BOEHLERIT
не являющихся оптимальными. Оптимальными считаются режимы, при которых в результате наилучшего сочетания параметров резания обеспечивается обработка детали с наибольшей производительностью и минимальной себестоимостью детали. Также режимы обработки оказывают влияние на технические и экономические показатели производства.
Особое значение при расчете режимов резания имеет зависимость между стойкостью режущего инструмента, скоростью резания (V), подачей (5) и глубиной резания (t), а также геометрическими параметрами режущего инструмента. Согласно рекомендациям фирм, выпускающих твердосплавные пластины, а также нормативно-техническим документам, стойкость режущей кромки твердосплавной пластины составляет 30-90 мин. От стойкости твердосплавной пластины зависит величина вспомогательного времени (потеря времени на установку пластины в державку, настройка оборудования и т. п.), а следовательно, и затраты на изготовление продукции.
Для определения оптимальных режимов резания на агрегате бесцентрового точения PUR 100 в качестве примера рассмотрим вариант обработки круга диаметром 80 мм, сталь 42CrMo4 с применением твердосплавных пластин фирмы BOEHLERIT (Австрия). Форма пластины показана на рис. 1.
Исходные данные: глубина резания t = 1 мм; подача - 13 мм/об; заготовка - пруток диаметром 80 мм, марка стали - 42CrMo4, длина - 8000 мм.
Режущий инструмент выбираем по следующим критериям:
1. Определяем принадлежность обрабатываемого материала к одной из групп по квалификации машиностроительных материалов согласно международному стандарту ISO 513.
2. Выбираем сплав твердосплавной пластины, согласно рекомендации фирмы производителя, учитывая предел прочности и твердость (по Бринеллю) обрабатываемого материала (табл. 1).
Таблица 1. Область применения твердосплавной пластины в зависимости от предела прочности и твердости
обрабатываемого материала
Учитывая свойства (табл. 2) обрабатываемого материала для стали марки 42СгМо4 (см. табл. 1), можно использовать твердосплавные пластины из сплавов LCP15P или LC218.
Таблица 2. Свойства обрабатываемого материала
Диаметр прутка, мм Марка стали, DIN Содержание углерода, % Твердость HB Предел прочности, МПа Пластина Материал пластины
80 42CrMo4 0,36-0,44 240 850 LNGF2010-BML LCP15P, LC218
Определение оптимальных режимов резания прутка производили на одинаковой подаче 13 мм/об и разных скоростях резания Vc в диапазоне 90-130 м/мин двумя комплектами твердосплавных пластин, различных по составу сплава. Основным критерием отбора пластин для дальнейшего использования на
108 /
FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY
1 (90), 2018-
производстве была производительность и стойкость режущей кромки твердосплавной пластины с получением диаметра проточенного прутка в допуске h9. Результаты испытания приведены в табл. 3.
Режимы резания определяем по формулам: скорость резания:
V =
d
-пк,
1000
где d - диаметр прутка, мм; п - число оборотов шпинделя, об/мин; Vc - скорость резания, м/мин; обороты шпинделя:
1000V
n =
d к
скорость подачи:
где f - подача на оборот.
Объем удаляемой стружки:
где t - глубина реза.
Стойкость одной грани пластины:
Vf=fn,
Q = V
т =
-L Ы
Nl
Wf
где N - количество обработанных прутков в допуске h9; l - длина заготовки; Vf- скорость подачи.
Таблица 3. Точение прутка диаметром 80, сталь 42CrMo4 на агрегате бесцентрового точения PUR 100
при разной скорости резания
Номер Материал твердосплавной пластины LNGF2010-BML Скорость резания VC, м/мин Подача f мм/об Обороты шпинделя п, об/мин Скорость подачи Vf м/мин Пруток, проточенный в допуске h9, N, ед. Стойкость одной грани пластины Ти, мин Объем удаляемой стружки Q, см3/мин Примечание
1 LCP15P 90 13 358 4,7 112 47,6 1,17 Стружка сливная. Пластины изношены
2 LC218 90 13 358 4,7 98 41,7 1,17 Стружка сливная. Пластины изношены
3 LCP15P 100 13 398 5,2 123 47,3 1,3 Стружка сливная. Пластины изношены
4 LC218 100 13 398 5,2 119 45,7 1,3 Стружка сливная. Три пластины изношены
5 LCP15P 110 13 438 5,7 138 48,4 1,43 Стружка сливная и сегментная. Пластины изношены
6 LC218 110 13 438 5,7 140 49,1 1,43 Стружка сливная и сегментная. Пластины изношены
7 LCP15P 120 13 478 6,2 164 52,9 1,56 Стружка сегментная. Одна пластина изношена
8 LC218 120 13 478 6,2 145 46,7 1,56 Стружка сегментная. Пластины изношены
9 LCP15P 130 13 518 6,7 125 40,3 1,69 Стружка сегментная. Пластины изношены
10 LC218 130 13 518 6,7 118 40,6 1,69 Стружка сегментная. Пластины изношены
Из табл. 3 видно, что полученный результат № 7 является целесообразным для дальнейшего применения на производстве, так как при данном режиме проточили наибольшее количество заготовок в сочетании с хорошей стойкостью пластины. Для определения оптимального режима была изменена подача (табл. 4).
^К^П^ТРГКfî /то
-1 (90), 2010/ IVv
Таблица 4. Точение прутка диаметром 80 мм, сталь 42CrMo4 на агрегате бесцентрового точения PUR 100
при одинаковой скорости резания и разной подаче
Номер Материал твердосплавной пластины LNGF2010-BML Скорость резания Vc, м/мин Подача f мм/об Обороты шпинделя n, об/мин Скорость подачи Vf м/мин Пруток, проточенный в допуске h9, N, ед. Стойкость одной грани пластины, Ти, мин Объем удаляемой стружки Q, см3/мин Примечание
1 LCP15P 120 12 478 5,7 170 59,6 1,44 Стружка сегментная. Пластины изношены
2 LC218 120 12 478 5,7 154 54,0 1,44 Стружка сегментная. Три пластины изношены
3 LCP15P 120 14 478 6,7 123 36,7 1,96 Стружка сегментная. Пластины изношены
4 LC218 120 14 478 6,7 119 35,5 1,96 Стружка сегментная. Пластины изношены
Анализируя полученные результаты (табл. 3, 4), можно сделать вывод, что при обработке круга диаметром 80 мм, сталь 42СгМо4 наиболее оптимальным является режим № 7 (см. табл. 3) с использованием твердосплавных пластин LNGF2010-BML из сплава LCP15P. Стойкость кромки твердосплавной пластины на данном режиме удовлетворительная, при этом отсутствует налипание металла на пластину. Шероховатость поверхности обработанной заготовки находится в пределах 4-5-го класса.
Выводы
При обработке прутка на агрегате бесцентрового точения необходимо учитывать множество факторов, влияющих на процесс резания, такие, как подача, скорость резания, марка обрабатываемого материала и т. п. Все эти факторы значительно сказываются на производительности процесса обработки, стойкости режущего инструмента, качестве обрабатываемой поверхности и т. д.
Проведенная работа показала, что для обработки прутка диаметром 80 мм, сталь 42СгМо4 оптимальный режим будет при скорости резания Vc = 120 м/мин и подаче - 13 мм/об, что дает наибольшую производительность.
В дальнейшем будет проводиться работа по определению режимов резания для легированных сталей, таких, как 15Х2ГМФ, 40ХН2МА.
