CC BY
146
3. Исследование обрабатываемости стали 75ХГФС/ Р.Б. Волков, А.В, Голобоков, В.А. Кузнецов, А.А. Черепахин: Известия МГТУ «МАМИ», 2012, т. 2, № 2 (14) - с. 51-55.
Принципы выбора смазочно-охлаждающих технологических сред для
обработки металлов резанием
к.т.н. Кущева М.Е., к.т.н. Клауч Д.Н., д.т.н. Кобелев О.А.
ГНЦРФ ОАО НПО "ЦНИИМАШ" 8(495) 675-85-05 [email protected] Аннотация. В статье рассмотрены принципы выбора смачно-охлаждающих технологических сред для обработки металлов резанием. Рациональное применение эффективных СОТС является важным фактором повышения производительности и качества обработки металлов. Эффект от действия СОТС зависит от их рационального выбора с учетом конкретных условий резания, преобладающего вида износа инструмента, инструментального и обрабатываемого материала. В ГНЦ РФ ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" проведен комплекс работ по испытаниям широкой номенклатуры СОТС и разработаны рекомендации по их применению.
Ключевые слова: смазочно-охлаждающие технологические среды, резание, испытания, рекомендации по применению
Применение эффективных СОТС является важным фактором интенсификации процесса резания и обеспечения высокого качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей.
За счет рационального выбора СОТС обеспечивается: повышение производительности обработки; увеличение стойкости режущего инструмента; улучшение качества поверхностного слоя за счет снижения шероховатости, формирования остаточных напряжений сжатия; повышение точности обработки в результате снижения интенсивности износа инструмента, уменьшения температурных деформаций заготовки, инструмента, элементов оборудования; эвакуация стружки из зоны резания, что особенно необходимо при обработке глубоких отверстий; улучшение санитарно-гигиенических условий труда и экологии окружающей среды; сокращение себестоимости производства за счет увеличения производительности и снижения расходов на режущий инструмент.
Эффективность действия СОТС при лезвийной обработке зависит от их рационального выбора с учетом влияния охлаждающего и смазочного действия СОТС на механизмы пластической деформации в зоне резания, изнашивания инструмента и образования микронеровностей.
Следует учитывать, что зависимости стойкости инструмента от скорости резания имеют немонотонный характер (рисунок 1).
В зоне низких скоростей резания, когда V < Vo; где: Vo - минимальная целесообразная скорость резания, преобладает адгезионно - усталостный износ инструмента.
Температура резания мало влияет на интенсивность износа инструмента. В этих условиях основную роль играет смазочное действие СОТС.
При использовании СОТС на поверхностях контакта режущего инструмента с обрабатываемым материалом образуются разделительные пленки, что вызывает снижение сил адгезии и уменьшение размеров и устойчивости нароста.
Уменьшение сил адгезии приводит к снижению интенсивности износа твердосплавного инструмента, так как твердый сплав имеет низкое сопротивление растягивающим напряжениям. Уменьшение размеров нароста может привести к увеличению интенсивности износа быстрорежущего инструмента вследствие ослабления защитной роли нароста. В связи с этим для быстрорежущего инструмента в зоне низких скоростей резания наиболее эффективными являются СОТС с умеренной смазочной активностью, которые не ослабляют в значительной мере защитное действие нароста, а для твердосплавного инструмента наиболее эффективны самые активные СОТС, уменьшающие силы адгезии.
Рисунок 1. Зависимость стойкости инструмента от скорости резания
В зоне высоких скоростей резания, когда У<Уо и температура резания оказывает решающее влияние на интенсивность износа, наибольшее значение имеет охлаждающее действие жидкостей. При непрерывном резании в этом диапазоне скоростей для снижения интенсивности износа целесообразно применение СОТС с высокими охлаждающими свойствами как для быстрорежущего так и для твердосплавного инструмента.
На рисунке 2 показано влияние СОТС на стойкость быстрорежущего и твердосплавного инструмента при точении жаропрочного сплава на никелевой основе ЭИ893 при применении жидкостей с различным содержанием активных присадок.
Рисунок 3. Влияние скорости
резания на шероховатость обработанной поверхности при работе с различными СОТС: 1 - всухую; 2 - умеренно активная СОТС; 3 - активная СОТС
Скорость резания: м мин
Рисунок 2. Влияние СОТС на стойкость быстрорежущих и твердосплавных резцов при точении заготовок из жаропрочного сплава на никелевой основе ЭИ893 ($=0,2 мм/об; t = 1,5 мм): быстрорежущие резцы (1 - СОТС с высоким содержанием присадок; 2 - воздух; 3 - СОТС с
умеренным содержанием присадок); твердосплавные резцы: (4 - воздух; 5 - СОТС с высоким содержанием присадок)
Из графика видно, что применение сильнодействующей СОТС в зоне низких скоростей резания до 10 раз снизило стойкость быстрорежущего инструмента и до двух раз повысило стойкость твердосплавного инструмента.
Влияние СОТС на шероховатость поверхности при точении в широком диапазоне скоростей резания представлено на рисунке 3. В зоне низких скоростей резания при интенсивном наростообразовании применение наиболее активных СОТС приводит к значительному уменьшению нароста и, как следствие этого, к снижению шероховатости обработанной поверхности.
Таким образом, при выборе рациональной СОТС следует учитывать ее влияние как на стойкость, так и на шероховатость поверхности, особенно при работе быстрорежущим инструментом в зоне низких скоростей резания.
Следует выбирать среду, которая, обеспечивая требования шероховатости поверхности, повышает стойкость инструмента.
При выборе СОТС необходимо учитывать характер процесса резания.
В условиях прерывистого резания твердосплавным инструментом с высокими скоростями использование СОТС на водной основе может привести к повышению интенсивности износа и разрушению инструмента вследствие увеличения циклических термических напряжений.
В связи с этим, при прерывистом резании твердосплавным инструментом в случае необходимости следует применять пластичные или твердые смазки.
В некоторых случаях, например, при фрезеровании жаропрочных сплавов как твердосплавным, так и быстрорежущим инструментом, целесообразно применение СОЖ на водной основе с активными присадками.
Исследование влияния пластичных смазок на стойкость твердосплавного инструмента при фрезеровании заготовок из жаропрочного сплава привело к выводу, что максимальный эффект от действия смазок проявляется в условиях резкого выхода режущих кромок из металла, при этом стойкость твердосплавного инструмента повышается до 10 раз по сравнению с работой без СОТС. При работе с плавным выходом эффект несколько снижается, что связано с уменьшением адгезионного износа вследствие уменьшения максимальных давлений в момент плавного выхода. Однако и в этом случае использование смазок позволяет до 5 раз повысить стойкость твердосплавных фрез (рисунок 4).
6 5 10 12 18 2А 30 36 Скорость резания, м мин
Рисунок 4. Влияние СОТС на стойкость твердосплавного инструмента при торцовом фрезеровании заготовок из жаропрочного сплава ЭИ893 в условиях резкого и плавного выхода режущих кромок из металла (»г = 0,2 мм/зуб; Т =1,5 мм; В = 45 мм): резкий выход: (1 - воздух; 2 - пластичная смазка); плавный выход (5 - пластичная смазка; 4 - воздух).
Заключение
В ГНЦ РФ ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" проведены испытания широкой номенклатуры СОТС при резании труднообрабатываемых жаропрочных и тугоплавких материалов и разработаны рекомендации по рациональному применению СОЖ и смазок на различных операциях механической обработки конструкционных материалов в условиях непрерывного и прерывного резания быстрорежущим и твердосплавным инструментом (1-4).
Литература
Применение новых конструкций режущего инструмента и смазочно-охлаждающих сред в энергомашиностроении / Клауч Д.Н., Кущева М.Е.: Энергомашиностроение. 1986. №7. с. 47-48.
Эффективность новых смазочно-охлаждающих технологических сред при резании труд-
1.
2.
нообрабатываемых материалов / Кущева М.Е., Блинкова Т.Ю.: Труды ЦНИИТМАШ. №196. 1986. с. 64-68.
3. Рекомендации по применению смазочно-охлаждающих сред при резании металлов в энергомашиностроении / Кущева М.Е.: М. НИИ ЭИНФОРМэнергомаш, 1985. - с.32
4. Рациональное применение смазочно-охлаждающих сред при обработке сталей лезвийным инструментом / Ташлицкий Н.И., Кущева М.Е.: Вестник машиностроения. 1976. №12. с. 73-75.
Обработка торцевых канавок на деталях автомобиля
д.т.н. Гречишников В.А., Пивкин П.М.
ФГБОУ «СТАНКИН», Москва [email protected]
Аннотация. В статье предложен подход к проектированию резцовых головок уникальной формы, имеющих возможность обрабатывать группу канавок на широком диапазоне диаметров и углов наклона образующей канавки относительно перпендикуляра к оси.
Ключевые слова: канавка, резцовая головка, интерференция, угол наклона Подшипники, уплотнители, сальники повсеместно распространены во всех областях машиностроения, особо важное значение они имеют в автомобильной промышленности. Для их базирования в деталях машин применяются торцевые канавки, также существуют канавки с коническими образующими, применяемые для крепления деталей машин между собой; также примером канавок с конической образующей может служить канавка для сохранения постоянного профиля резьбы (рисунок 1).
Рисунок 1. Типовые детали с торцевыми канавками и канавками с конической
образующей
Для обработки торцевых канавок и канавок с конической образующей используется специализированная конструкция резцовых головок, имеющая дуговую форму (рисунок 2).
Проблематикой данного типа операций является врезание резцовой головки в обрабатываемую поверхность канавки. В дальнейшем будем называть этот процесс интерференцией рабочих поверхностей инструмента.
Интерференция происходит вследствие того, что кривизна поверхности по большему диаметру канавки превышает кривизну резцовой головки по внешней поверхности, а так же в обратном случае - если кривизна резцовой головки по внутренней поверхности превышает кривизну поверхности канавки по меньшему диаметру.
Поэтому для обработки группы канавок на широком диапазоне диаметров необходимо применять набор различных типоразмеров резцовых головок.
В результате чего проектирование и отработка технологии производства резцовых го-
