РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ИНСТРУМЕНТ

Последний зуб многозубой режущей пластины имеет, в отличие от предшествующих зубьев, полный профиль резьбы, поэтому всем зубьям, включая последний, необходимо выйти из контакта с деталью в конце резьбонарезания. Это требует обеспечения свободного выхода инструмента по окончании продольного прохода, либо наличия достаточной по длине канавки под выход инструмента. В противном случае обработанная деталь будет иметь увеличенный сбег резьбы, соответствующий количеству зубьев с неполным профилем режущей пластины. Если это недопустимо конструкцией детали и резьба должна быть обработана в упор или без сбега, целесообразно применять однозубые режущие пластины или пластины вертикального расположения (рис. 5), позволяющие при этом производить обработку резьбы с использованием заднего центра, между буртами, а также и за буртом со стороны

Сравнительные характеристики пластин различных типов по результатам проведенных производственных испытаний и квалиметрического анализа приведены в табл. 2. Исходные данные при проведении испытаний и анализе следующие: тип резьбы - метрическая, наружная, правая - М100х2мм; обрабатываемый материал - сталь хромомолибденоалюминиевая марки 40ХМЮА; испыты-вавшиеся пластины - стандартные, типа Ъ и типа Т; направление поперечной подачи инструмента - отклоненное врезание (1°) вдоль боковой стороны профиля резьбы; производитель резьбовых пластин - компания Уагдиэ; число проходов инструмента - нормируемое с учетом свойств обрабатываемого материала согласно [6].

Результаты сравнительных испытаний различных типов зменных режущих пластин резьбовых резцов и проведенный квалиметрический анализ свидетельствуют о преимуществах многозубых пластин по сравнению с однозубыми, что выражается в существенном (кратном) увеличении производительности резьбонарезания и соответствующем

Таблица 2

Характеристики пластин Стандартные пластины Пластины типа Z Пластины типа Т

Количество зубьев пластинь 1 2 8

Число чеэновых проходов 12 8 1

Число чистовых проходов 2 2 1

Скорость резания, м/мин 120 120 120

Основное время, мин 1,75 1,25 0,25

Количество деталей на режущую кромку 200 500 2500

Увеличение производительности - 40% 700%

сокращении основного времени обработки, многократном повышении времени резания (стойкости), улучшении л обеспечении стабильности качества обрабатываемых резьб в течение всего периода стойкости инструмента. Изложенное позволяет рекомендовать применение многозубых сменных режущих пластин резьбовых резцов практически во всех случаях, где обеспечивается свободный выход пластины по окончании продольного прохода инструмента (достаточный его перебег), или допускается увеличенный сбсг нарезаемой на детали резьбы, а такжэ используются для резьботочения технологические системы средней и повышенной жесткости.

Литература

1. Азгальдов Г.Г. Количественная оценка качества продукции-квалиметрия. - М.: Знание, 1986. - 116 с.

2. Хвастунов P.M. Экспертные методы квалиметрии. -М.: Академия экономики и права, 1998, 120 с.

3. Токарный инструмент. Каталог фирмы Sandvik Coromant. С - 1UÜÜ:/, 2ÜUU, bf'¿ с.

4. Токарный инструмент. Каталог фирмы Seco Tools. ST 025017, 2002, 496 с.

5. Обзорный каталог продукции 1SCAR, 2001, 600 с.

6. Резьботокарный и резьбофрезерный инструмен-. Каталог фирмы Vargus. 002 ЕЕ, 2002, 190 с.

7. Общий каталог. Каталог фирмы Mitsubishi Carbide. CR 001,2301,501 с.

8. Режущий инструмент. Каталог фирмы Korloy Inc., 2002. 269 с.

Разработка инструмента для электромеханически обработки

Д.Н.ФИНАТОВ, доцент, канд.тех.наук, БрянГТУ, г.Брянск

Одним из основных направлений современной технологии машиностроения является совершенствование как традиционных технологических процессов, так и создание новых высокоэффективных. Для увеличения производительности обработки и повышения качества поверхностного слоя деталей разрабатываются новые, в том числе и комбинированные технологии.

Развитие инструментального обеспечения неотрывно звязано с развитием технологий машиностроения. Для новой технологии создается новый инструмент, точно также, как для нового инструмента необходима новая техно-

логия. Развитие электромеханической обработки (ЭМО) позволяет выявлять все новые области ее применения [1]. ЭМО основана на сочетании термического и сило вого воздействия на поверхность обрабаты ваемой детали, что приводит к изменению физико-механических и геометрических пока зателей поверхностного слоя деталей. С использованием этого свойства научные исследования направлены на расширения возможностей ЭМО, таких как упрочнение поверхностного слоя, восстановление (увеличение) размера детали, как с применением добавочного материала, так и без него, нанесение покрытий, получение

ИНСТРУМЕНТ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

декоративных поверхностей и т.д. Все это указывает на необходимость создания нового инструмента или доработки существующего, то есть развития инструментального обеспечения для ЭМО.

При разработке нового инструмента были проанализированы существующие схемы обработки и инструментальное обеспечение к ним [2]. В каждой схеме и в каждом инструменте были найдены как положительные момешы, так и отрицательные. Учитывая это. а также опыт работы с ЭМО на кафедре «Автоматизированные технологические системы» Брянского государственного технического университета была разработана сдвоенная инструментальная головка (рис. 1). Основные особенности инструменталэной головки складываются из-за принятых в ходе проектирования решений.

крышка

шток

направляющая

охлаждения •токопроводящая шина Рис.1 Сдвоенная инструментальная головка

Решение 1. Подвод электрического тока к месту контакта инструмента и заготовки бывает (рис. 2): а) от неподвижное контакта, закрепленного на станке; б) от неподвижного контакта через вращающиеся элементы оборудования; в) через катящийся ролик; г) через катящееся сдвоенные ролики и т.д. Схемы а, б, в - имеют недостаток в том, что токопроводящими частями являются элементы технологического оборудования. Из-за соображений электробезопасности и потери энергии, особенно при обработке кругных деталей, подвод тока был принят через два роликаэлектрода. Так как горизонтальное положение роликов (эис. 2 г) не обеспечиьаы обработку в начале дета-

ли (контактирует только один ролик) и значительно увеличивает ширину инструмента, было выбрано их вертикальное расположение головок.

Решение 2. Инструмент может катиться относительно детали (ролики, шарики) и скользить (штыри, колодки). При трении скольжения в зоне контакта, особенно при высоких значениях токах, происходит мгновенный износ инструмента. При трении качения существует свой недостаток -скользящие токопроводящие элементы. В связи с этим было принято решение увеличить посадочный диметр ролика до 60 мм и применять токопроводящую смазку на основе графита. Шарики не применяют из-за возможного заклинивания, которое приводит к скользящему контакту с деталью.

Решение 3. В некоторых конструкциях недостатком является люфт ролика относительно оси направляющей. Это бывает при сменных вилках г. роликами и при шпоночной ориентации направляющей. При уменьшении зазоров в составляющих и общего люфта резко усложняется конструкция. Малые допуски и точные посадки оказываются не эффективными при малейшем износе. Большой люфт приводит к заклиниванию ролика в процессе обработки, а следовательно к скользящему контакту и быстрому износу. В нашей конструкции направляющей является цилиндр со снятым сегментом. Плоскость образованная от сегмента прижимается пластиной. Эта плоскость обеспечивает минимальный люфт штока. К штоку, базируясь по плоскости, крепится токопроводящая шина, в которую вкручивается ось ролика. Это исключает люфт оси ропика и штока.

Решение 4. Изоляция токоподводящих шин от штоков. Под напряжением находятся только токоподводящие шины, оси роликов и сами ролики. Направляющие, корпус, резцедержатель, станок изолированы.

Решение 5. При упрочнении на жестких режимах, а особенно при наплавке инструмент перегревается. Ролик начинает оплавляться и быстро изнашивается. Длл отвода тепла оси роликэв сделаны полые. В эти полости подводится проточная вода для охлаждения.

Решение 6. Очень много конструкций в которых токоподводящие прозода крепятся на ось роликов. Это упрощает конструкцию и убирает дополнительные переходные сопротивления. Но крепление проводов, а их сечение должно быть не менее 1 кв.см., ограничивает возможности инструмента. Для того, чтобы убрать -окопроводящие провода как можно дальше от зоны обработки были применены токоподводящие шины.

б)

к

V,

?+

I

Рис. 2 Схемы подвода электрического тока в зону контакта

№ 2(27)2005

33

«

ORPAROTKA MFTAJinOB

ИНСТРУМЕНТ

Рис. 3 Инструментальная головка в работе

Решение 7. Материал роликов является самым важным моментом в инструменте для ЭМО. Были проведены исследования по применению различных материалов для роликов [3, 4]. Рассматривались: медь, латунь Л62, бронзу БрАЖ, сталь 40Х, твердый сплав ВК8 и серый чугун СЧ 25. Результаты исследований подтвердили то, что инструментальный материал должен иметь маленькое удельное элек-тросопротивление, высокую теплопроводность и высокую -вердость. Медь и латунь имеют хорошие удельные элект-росопративления и теплопроводности, но из-за своей мягкости мгновенно изнашивались. Твердый сплав имеет хорошую твердость, но более чем в 25 раз уступает меди

по первым двум показателям. Оптимальным вариантом для изготовления роликов являетзя бронза. Но используя достоинства меди и твердого сплава можно получить материал по своим характеристикам лучше чем бронза. В данном случае использовался псевдосплав состоящий из 45% карбида вольфрама и 55% меди от общего объема.

В результате вышеизложенных решений инструмент был разработан, изготовлен и испытан на станке (рис.3). Масса головки 9 кг., габариты 300X86X123, ход штоков 15мм., диаметр обрабатываемой детали от 15 мм., прижатие роликов 25-5-100 Н., диаметр роликов 90 мм.

Литература

1. Горгенко А.О. Электромеханические методы обработки //Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет: К.В. Фролов (гред.) и др. - М.: Машиностроение. Технология изготовления деталей машин, т. III-3 / A.M. Дальский, А.Г. Суслов, Ю.Ф. Назаров и др. / Под общ. ред. А.Г. Суслова, 2000.-С. 356-361.

2. Справочник технологамашиностроителя. В 2-х т. Т.2/ Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерекова - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение - 1, 2001 г. 944 е., ил. (с.553-562).

3. Финатов Д.Н., Инютин В.П. Выбор инструментального материала для электромеханической обработки (ЭМО) //Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. - Донецк: ДонГТУ, 2002. Вып. 22. - 295 с. (с. 123 - 127).

4. Финатов Д.Н., Боровков В.М. Влияние инструментального материала на качество поверхности при электромеханической обработке (ЭМО) //Обработка металлов №1(12), 2001 г.(с.35-37).

Использование композиционного материала на основе карбида титана для деревообрабатывающего инструмента

П.В. БУРКОВ, доцент, канд. техн. наук, ТПУ, г. Томск

Главным рабочим органом рубильной многорезцовой машины является резей. Неудовлетворительная работоспособность и низкая износостойкость, выявленная при работе инструмента, объясняется наличием двухкарбид-ных фаз составляющих компонентов и наличием игольчатого мартенсита з микроструктуре композитов. Термоциклическое воздейевие с частотой 105с на материал резца и отсутствие теплопоглощения древесным веществом (в 200 раз меньше, чем у металлов) приводит к "вымыванию" связки и выпадению карбидных фаз под влиянием аккумуляции импульсных тепловых и механических напряжений. Отсутствие однокарбидного фазового и эвтектоидного составов композиционного материала послужили причиной низкой работоспособности деревообрабатывающих ножей, сопровождаемой смятием и выкрашиванием кромки лезвия резца, выпускаемого серийно ГОПМЗ из стали 8Х6НФТ и стали 7Х15ВМФСН (ЧС-93) [1-3].

С целью устранения указанного выше недостатка, необходимо создание принципиально новых видов двухслойных материалов, позволяющих значительно повысить надежность и долговечность высоконагруженньх деталей

машин и механизмов, создать производства высокоэффективного инструмента [4, 5].

Актуальность решения поставленной задачи постоянно возрастает в связи с потребностью эксплуатации высокопроизводительных машин и механизмов.

Наиболее эффективным путем решения задачи повышения надежности и долговечности машин и режущего инструмента различного назначения является нанесение покрытий, придающих изделиям -ребуемые эксплуатационные свойства. В настоящее время наиболее значительные результаты получены при нанесении покрытий из композиционных порошков. Решение проблемы возможно путем формирования на поверхности обычной конструкционной стали износостойкого режущего слоя методом электрошлаковой наплавки из новых композиционных материалов [6, 7].

В качестве легирующих присадок использовали стандартные порошки быстрорежущей стали ПР-10Р6М5, высокохромистого порошка ФБХ-6-2, порошка карбида титана ТЮ, предварительно спеченного с порошком быстрорежущей стали и приготовленного для применения в качестве присадочного материала в электрошлаковом процессе.