CC BY
69
In this article analyzed behavior features of carbon and oxygen during melting. This reactions are accompanied by intence interaction and a corresponding concentration decrease compared to the initial.
Key words: synthetic composite material, Synticom, carbon-oxygen interaction , carbon oxidation, solid oxidant.
Dorofeev Genrikh Alekseevich, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, OOO «NPMP Intermet-Service»,
Kharitonova Iuliia Vadimovna, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Protopopov Aleksander Anatolievich, doctor of technical science, professor, manager of department, protopopov@tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Jerzy Siwka, doctor of technical science, professor, head of department, [email protected], Poland, Czestochowa, Czestochowa University of Technology
УДК.621.9
ОСОБЕННОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ВИТКА СТРУЖКИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Д.С. Зябрева
Статья посвящена исследованию процесса разрушения витка стружки и его критериям. Указываются основные виды реагирования стружки при контакте с препятствиями. Описана зависимость относительной жесткости витка стружки от физико-механических свойств обрабатываемого материала.
Ключевые слова: разрушение витка стружки, сменные многогранные пластины, токарная обработка, передняя поверхность.
Особенностью современного машиностроения является использование для изготовления его изделий материалов, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками. При организации процесса обработки материалов с особыми свойствами в автоматизированном производстве усложняется решение задачи обеспечения дробления стружки.
Актуальности задачи в современном машиностроительном производстве обусловлена возрастанием роли лезвийных чистовых операций. Вместе с тем, стружкообразование в условиях чистового точения сопровождается высокими скоростями резания. При этом стружка имеет малую толщину и формируется при высоких температурах. Поэтому ее жесткость невелика, что затрудняет стружкодробление.
Анализ методов разрушения стружки показал, что при чистовом точении наиболее простым и достаточно эффективным является использование инструментов, оснащенных специальными сменными многогранными пластинами (СМП). Такие инструменты получили широкое распространение за рубежом. Разнообразие форм передней поверхности СМП, выпускаемых зарубежными фирмами-изготовителями указывает на то, что нет единого взгляда на процесс стружкоразрушения и общего теоретического обоснования их проектирования. В свою очередь отсутствие методик прогнозирования и управления процессом разрушения стружки снижает эффективность использования дорогостоящего инструмента и оборудования и не позволяет на этапе проектирования токарной операции оперативно решать данные вопросы
При обработке пластичных материалов на высоких скоростях резания образуется сливная, лентообразная стружка. Такая стружка наматывается на деталь и инструмент, вызывает вынужденные остановки оборудования, ухудшает качество обработанной поверхности и приводит к преждевременным поломкам режущего инструмента.
Существующие методы расчета геометрических параметров передней поверхности инструмента построены без учета взаимосвязи формы стружки, образующейся при резании, с параметрами процесса резания.
В реальных условиях стружка может принимать различные комбинации формы. Протекающие одновременно процессы стружкообразования и стружкодробления имеют разную физическую природу, но взаимосвязаны.
Разрушение витка стружки является следствием дополнительного воздействия на нее со стороны препятствий [1]. При первом же обороте заготовки стружка, перемещаясь по естественной траектории, сталкивается с препятствием или рядом препятствий, а именно: поверхностью резания, обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки и задней поверхностью резца. Установлено, что взаимодействие стружки с препятствиями является необходимым условием ее дробления.
Основными видами реагирования стружки при контакте с препятствиями являются:
- изменение начальной формы и направления движения стружки в результате изменения напряженно-деформированного состояния в зоне стружкообразования;
- торможение отдельных слоев стружки в месте контакта с препятствием;
- упругое и пластическое деформирование стружки за пределами зоны стружкообразования;
- разрушение стружки, вызванное предельной величиной ее деформации;
- изменение формы и направления движения стружки за пределами зоны стружкообразования, которое приводит к формированию неориентированных участков.
Необходимо отметить, что в большинстве опубликованных работ, посвященных разрушению стружки, препятствия рассматриваются как неподвижные, а условия контакта стружки с ними принимаются одинаковыми. В реальных условиях заднюю поверхность можно рассматривать как неподвижное препятствие, так как скорость перемещения стружки значительно превосходит скорость движения токарного резца. В других случаях, препятствия совершают движения, скорости которых превышают скорость движения стружки. Поэтому описание процесса дробления стружки необходимо осуществлялось с учетом особенностей ее контакта, как с подвижными, так и неподвижными препятствиями.
При этом установлено, что при чистовом точении стружка, разрушившаяся на короткие многовитковые спирали, является наиболее рациональной формой для достижения требуемого качества обработанной поверхности и обеспечения максимальной производительности и минимальной себестоимости токарной операции.
В зависимости от формы стружки реализуются разные схемы разрушения [2]. Однако, условия разрушения ее витка, которые являются необходимыми, одинаковы для всех случаев. Таким образом, для обеспечения разрушение многовитковой стружки, необходимыми условиями являются: контакт стружки с препятствиями в трех точках; внешнее воздействие на стружку, достаточное для возрастания силы реакции со стороны препятствия до величины, обеспечивающей торможение стружки в точке контакта с задней поверхностью СМП. Если стружка имеет только одну точку контакта с препятствием, даже при большой жесткости ее витка, дробление отсутствует.
Физико-механические свойства обрабатываемых материалов, например конструкционных и нержавеющих сталей, во многом определяют условия стружкообразования и, соответственно, процесс разрушения витка стружки. При обработке более твердых материалов виток стружки имеет большую жесткость и его разрушение осуществить более просто, а при точении, например, нержавеющих сталей, обладающих высокой пластичностью, возникает необходимость в увеличении жесткости витка стружки за счет геометрических параметров поперечного сечения и радиуса витка. В проведенных ранее исследованиях указывалось, что для каждого материала можно установить критерий относительной жесткости витка стружки, при превышении которого имеет место быть разрушение витка стружки. Было установлено, что для конструкционных сталей, например, стали 30ХГСА или стали 45Х, критерий относительной жесткости имеет меньшее значение, чем при точении нержавеющей стали 08Х18Н10Т. Поэтому при проектировании сложной формы передней поверхности СМП необхо-
димо таким образом располагать выступы и впадины, чтобы обеспечить большее значение критерия относительной жесткости витка стружи при точении сталей группы М.
Работа представлена на 3-й Международной Интернет - конференции по металлургии и металлообработке, проведенной в ТулГУ 1 мая - 30 июня 2014 г.
Список литературы
1. Зябрева Д.С., Борискина М.О. Необходимые и достаточные условия дробления стружки при точении // VII Молодежная научно-практическая конференция «Молодежные инновации», сб. док. / Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. Ч. 1. С.124
2. Управление качеством процесса чистового точения на основе выбора рациональной формы и геометрических параметров передней поверхности режущей пластины / А.В. Благовещенский, О.И.Борискин, Ю.А. Хайкевич, С.Я.Хлудов, В.С. Хлудов. Тула: Гриф и К, 2007. 208 С.
Зябрева Дарья Сергеевна, магистрант, tarkettaamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES CRUSHING OF METAL SHAVINGS FOR DIFFERENT MATERIALS
D.S.Zyabreva
The article is devoted to the process of destruction of metal shavings and its criteria. describes the types of response of metal shavings on the obstacles. describes the dependence of the relative stiffness of metal shavings on the properties of the material being processed.
Key words: metal shavings, indexable insert, turning, front surface.
Zyabreva Daria Sergeevna, magister, tarkettaa mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
