CC BY
8ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ИНСТРУМЕНТ
Совершенствование конструкции инструмента и технологии обработки однолезвийными развёртками
Е. А. КУДРЯШОВ, профессор, доктор техн. наук, ЧитГУ, г.Чита
Появление в середине семидесятых годов прошлого века стандартных вставок к резцам с режущими элементами из композитов явилось толчком развития идеи использования их для оснащения разверток. Сутэ новшества заключалась в конструктивной доводке стандартного режущего элемента переточкой его торца под определенным углом и созданием на боковой поверхности плоской лыски для ориентации и крепления режущего элемента в корпусе инструмента.
Создается ряд конструкций многолезвийных и однолез-вийных разверток, оснащенных стандартными режущими элементами токарных проходных и расточных резцов из композита 01. Первоначально приоритет отдавался конструкциям инструмента с паянным вариантом крепления режущих элементов. Однако паянные развертки, как и инструменты с механическим креплением режущих элементов из композита 01, имели ряд существенных конструктивных и технологических недостатков. Например, пайка осуществлялась в полузакрытый паз державки бессеребряным припоем с температурой плавления в пределах 700°С, на установке ГВЧ. При удовлетворительной работоспособности инструмента оказалось, что температурный режим пайки способен вызвать появление на режущем лезвии микротрещины и резко повысилась сложность переточки, трудоемкость и себестоимость изготовления разверток.
Вариант механического крепления оказался более предпочтительным из-за возможной быстрой смены режущего ножа, но относительно малые размеры не благоприятствовали надежному креплению в корпусе инструмента. Этот же конструктивный недостаток не позволил переточкой в полной мере создать оптимальные размеры и геометрические параметры рабочей части, калибрирующего и цилиндрического участков развертки.
Физико-механические свойства, форма и размеры заготовок из композитов определяют конструкцию инструмента и технологию его изготовления. Поэтому общим и весьма существенным технологическим недостатком практически всех разработанных разверток является то, что в конструкциях использованы стандартные элементы из композитов с размерами и геометрией режущей части, предназначенной для оснащения инструментов, применяемых на операциях точения, растачивания или торцового фрезерования. Необходимое перетачивание режущих элементов на геометрию развертывания существенно ограничивает технологические возможности инструмента из-за уменьшения стойкости вследствие небольших размеров режущей части. Практически оказалась, что перетачиванием невозможно воспроизвести оптимальную геометрию режущей части и сложно обеспечить ориентацию инструмента в обрабатываемом отверстии. #
Отсутствие научнообоснованных рекомендаций по эксплуатации инструментов из композитов, особенно при обработке прерывистых отверстий, (наличие на обрабатываемой поверхности разного рода пазов, выточек и пересечений с другими отверстиями) ослабленной, вследствие переточки, режущей частью, привело к выкрашиванию режущего лезвия, невозможностью обеспечить заданную точ-
ность и качество отверстий (УТ 6; Ра < 0,32 мкм).
Перечисленные причины конструктивного и технологического характера привели к тому, что развертки из композитов практически исчезли из технологии механической обработки, а их место заняли процессы шлифования. В авторском варианте конструкции инструмента за основу взяты два известных решения: 1) однолезвийная конструкция развертки с механическим креплением режущего ножа (многогранная пластина композита 10 двух типов: без год-ложки и с твердосплавной подложкой, повышающей прочность режущего нпжа) и наличием двух или трех направляющих (калибрующих) пластин из композита 10; 2) возможность тонкой регулировки режущего ножа на требуемый размер и угол встречи с обрабатываемой поверхностью отверстия, исключающей вероятность первоначального удара.
Как известно, наряду с высокой твердостью все марки композитов обладают значительной хрупкостью и поэтому первоначальная встреча режуцей кромки композита с обрабатываемой, и чаще всего, прерывистой поверхностью отверстия (удар при врезании) ииприьождается микросколами режущей части инструмента. Возможно и интенсивное разрушение режущей части развертки, если врезание осуществляется ее вершиной.
Впервые вопрос повышения работоспособности инструмента за счет особого расположения его режущей части относительно обрабатываемой поверхности (на примере торцового фрезерования) был рассмотрен проф. Н.И. Резниковым в 1947 году и нашел развитие в трудах проф. Н.Н. Зорева, М. Кроненберга, Б.А. Кравченко, В.Н. Подураева и других известных отечественных ученых.
Однако, к инструментам из композитов вследствие значительной хрупкости (показатель, по которому композиты уступают твердым сплавам и который долгое время являлся причиной отказа от использования композитов в условиях чистового прерывистого резания) требуется особый подход.
Разработан теоретический метод определения работоспособности инструмента, оснащенного различными марками композитов на операциях чистового точения, раста-чива- ния, торцового фрезерования, вихревого нарезания резьб и обработки наплавленных поверхностей деталей из разнообразных конструкционных материалов [1-7].
В зависимости от варианта первоначального контакта встреча режущей части инструмента с обрабатываемой поверхностью детали может произойти в одном из девяти положений режущей пластины из композита с боковой поверхностью паза отверстия: а) точечный контакт А, Е, С, О: б) линейный контакт АВ, ВС, Сй; ОА\ в) плоскостной контак" АВСР, рис. 1.
Естественно предположить, что наиболее благоприятным будет являться плоскостной контакт АВСЭ с моментом встречи лезвия с боковой поверхностью паза в точке С.
Найдем особое положение режущей части пластины при котором первоначальный контакт произойдет по плоскости АВСй. Регулируем положение режущей части пластины П расклинивающими элементами развертки развора-
26 № 4 (25) 2004
«
ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
<5*
чивая ее до тех пор, пока вершина инструмента не упрется в боковую поверхность паза (положение Э), рис.1.
Fnc. 1. Схема контакта режущей пластины развертки с боковой поверхностью паза 2-3
Из рис. 1 следует, что угол поворота пластины до касания с боковой поверхностью паза р = я/2-8-а Из треугольника бов".
0В\__М; (1)
^я2+хг-(ов')2 '
где 05 = /?- /; при условии sr = х: or= J(R-t)2 -х\ из < sor следует:
У
tga=tgZSOR=-
(2)
JUTÏ)2 -х>
Так как р=(я/2-б-а) по формуле тангенса разности углов
,_ tg(itv-b)-tga _ R OB'-XylR° + X>-{OB'y
teß- — откуда следует:
ß=arctg
R • OB'-X yjR' + Xa - (OBJ
(3)
где Р, мм - радиус отверс-ия, I, мм глубина резания; X, мм - смещение вершины инструмента поворотом пластины на угол р касанием с боковой поверхностью паза.
Определяя по формуле 3 угол поворота режущей пластины однолезвийной развер-ки можно, с учетом конструктивных особенностей обрабатываемой поверхности отверстия, находить такое особое положение вершины инструмента, при котором вероятность удара практически исчезает.
Испытания показали высокую эффективность принятого решения. Сравнение технологических возможностей различных конструкций однолезвийных разверток с конструкцией регулируемой однолезвийной развертки подтверждает, что авторский вариант конструкции инструмента позволяет создавать в момент встречи режущего лезвия с прерывистой поверхностью отверстия плоскостной контакт существенно уменьшающий период приработки и повышающий стойкость инструментального материала на 20...25 процентов. В сравнении с конструкцией и технологией применения инструментов из твердых сплавов увеличивается производительность процесса развертывания до пяти раз, стабильно обеспечивается точность обработки не грубее седьмого квалитета при шероховатости поверхности обработанного отверстия Rа < 0,63 мкм, экономится машинное время и инструментальные материалы.
Литература
1. Кудряшов Е.А., Горбов А.И. Технология лезвийной обработки деталей повышенной конструктивной сложности // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения. Технология - 2003. Материалы Международной научно-техничес-кой конференции, Орел, 25-27 сентября, 2003. - ОрГТУ, Орел, 2003.-С. 209-213.
2. Кудряшов Е.А. Обработка деталей инструментом из композитов в осложненных технологических условиях - Чита: ЧитГУ, 2002. Том 1.-257 с.
3. Кудряшов Е.А. Обработка деталей инструментом из композитов в осложненных технологических условиях - Чита: ЧитГУ, 2002. Том 2. - 290 с.
4. Кудряшов Е.А. Влияние ударной нагрузки на качество обработки деталей резцами из гексанита - Р И Станки и инструмент. - 1984. - №4.-С. 25-26.
5. Кудряшов Е.А., Смирнов И.М. Кинематика нарезания резьб вращающими резцами // Инструмент Сибири. - Новосибирск. -2000. - №5.-С. 10-11.
6. Кудряшов Е.А., Калинин А.Г. О перспективных направлениях применения композиционных материалов// В сб. DEMI - 2001 : Материалы Международной научной конференции, Banja Luka, апрель 2001г. - Югославия : Кральево. техн. ун-т, 2001. - С. 59-62.
7. Кудряшов Е.А., Карпов С.Е. Технологические особенности лезвийной обработки комбинированных поверхностей деталей композитами // Обработка металлов. - Новосибирск. - 2002. - №1 (14). - С. 26-28.
Технология пайки буровых резцов
Б. И. КОГАН, профессор, доктор техн. наук, КузГТУ, г. Кемерово
Основным изготовителем буровых резцов, породных и угольных, является ОАО «Кузнецкгормаш». Их выпуск достигал 1,5 млн. штук в год. Область применения указана в работе [1]. Заготовкам/1 корпусов резцов являются отллвки из стали 55 л и 60 (РУ6) и штамповки из стали 60 и 30 ХГСА. Корпуса резцов армируются твердосплавными пластинками пайкой, технология кбторой в основном определяет надежность резцов.
На основании известных исследований можно предположить об эффективности замены традиционной технологии пайки диффузионной сваркой в вакууме [2]. Однако конструкция буровых резцов для этого процесса недостаточно технологична. Практический интерес пред-
ставляет перспективная технология пайки буровых резцов на установках роторного типа с применением таблетиро-ванного припоя, взамен ручной пайки, на установках ТВЧ типа ВЧГ1-60/0,06644 по ТУ 16.529.839-73 с использованием припоя на основе меди Пр МНМц 68-4-2 по ТУ48.21.674-80, а в качестве флюса - буры технической по ГОСТ 8429-77. Корпуса резцов армируются твердосплавными пластинками ВК8 ГОСТ 3882-74. Прочность паяного шва на сдвиг ста_ической нагрузкой долхна быть >130-150 МПа, а гарантированная наработка на 1 резец - не менее 88-95 п. м. шпура. По технологическим условиям допускается суммарный непропай по периметру паяного шва не более 10%.
№4(25)2004 27
