СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СБОРНОГО СВЕРЛА СО СМЕННЫМИ МНОГОГРАННЫМИ ПЛАСТИНАМИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИНСТРУМЕНТ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

- с повышением твёрдости обрабатываемой заготовки эффективная мощность шлифования (l/Ve, Вт) уменьшается на 5...25%;

- с повышением зернистости от 63 к 80 эффективная мощность (WQt Вт) увеличивается на 4... 14 %.

Таким образом, исследования показали, что наряду с параметрами режима обработки на эффективную мощность процесса обдирочного шлифования активно влияет фактор формы зерен, находящихся в круге. Так, используя зёрна изометрической формы [Кф~ 1,28), можно снизить мощность, затрачиваемую на шлифование, в среднем на 5...21%. С другой стороны, применение игольчатых и пластинчатых разновидностей (/(ф=2,3) требует большей затраты мощности на шлифование (в зависимости от марки обрабатываемого материала и зернистости круга - в среднем на 2...21%).

Список литературы

1. Дубинкин Д.М., Креков O.A., Кадралеев С.Ю., Коваленко В.А. Экспериментальная установка для оценки работоспособности обдирочных шлифовальных кругов // Сборник лучших докладов студентов и аспирантов по результатам 51-й научно-практической конференции // КузГТУ. - Кемерово, 2006.-С. 167-170.

2. Адлер Ю.П. Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Науко, 1076. - 270 с.

'СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СБОРНОГО СВЕРЛА СО СМЕННЫМИ МНОГОГРАННЫМИ ПЛАСТИНАМИ

A.A. БАКАНОВ, инженер, 777У, Г. И. КОРОВИН, техн. директор, ООО «ПК МИОН», г. Томск

18 декабря 2000 г. принят и введен в действие новый стандарт ГОСТ Р 51685-2000 «Рельсы железнодорожные» (общие технические условия) взамен ГОСТ 24182-80 (CT СЭВ 4983-85) «Рельсы железнодорожные широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50 из мартеновской стали» (технические условия). В связи с этим металлургическими комбинатами Российской Федерации стали выпускаться объемно-закаленные рельсы (твердость шейки рельса у которых достигает 388 НЕ по сравнению с 280 HB у нетермоупрочнен-ных рельсов). Это привело к невозможности использования быстрорежущее инструмента для их сверления и к переходу на использование сборных сосрл с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП) из твердого сплава. Общий вид и схема крепления пластин такого сверла приведены на рис. 1 и 2. Первые результаты использования такого инструмента показали его низкую работоспособность, так как сверление производится в полевых условиях переносными рельсосверлильными машинками модели СТР-1, СТР-2, 3023, 3028 с низкой жесткостью технологической системы. Поэтому совершенствование конструкции этих инструментов имеет актуальное значение для практики.

№ 2 (35)2007

К Вт

1,52 1,81

■ Сварной шов 09Г2С (229НВ)

■ Сварной шов СтЗ (250НВ)

□ Сварной шов 12Х18Н10Т (285НВ)

Рис. 2. Влияние коэффициента формы (Кф) зёрен 13А80 на эффективную мощность шлифования (им

Анализ приведённых данных (рис. 1 и 2) показывает, что:

- при переходе от зёрен изометрической формы (/Сф-1,28) к зёрнам игольчатой формы {Кф~2,3) эффективная мощность шлифования (И^, Вт) возрастает для стали 09Г2С на 32...34 %, для стали СтЗ - на 21 ...32 %, для стали 12Х18Н10Т - на 8...22 % (в зависимости от номера зернистости);

Рис. /. Общий вид сверла с СМП

Рис. 2. Схема крепления СМП на сверле

CJyj обработка металлов

ИНСТРУМЕНТ

При проектировании данных инструментов необходимо учитывать специфическое свойство их конструкции, заключающееся в том, что получаемые геометрические параметры для каждой точки режущей кромки определяются способом ориентации СМП заданной формы в корпусе. Дополнительная трудность анализа геометрии связана с тем, что чем ближе рассматриваемая точка режущей кромки к оси инструмента, тем больше изменится положение сгагичеикуй основной плоскости и соответственно статической плоскости резания.

Анализ геометрических параметров показал, что в области, близкой к оси сверла, происходит резкое колебание статического переднего (ус), заднего (ас> угла и угла наклона режущей кромки (кс), что ухудшает заданные условия резания [2,3].

Для анализа причин выхода из строя рассматриваемого инструмента необходимо было определить нагрузки, воспринимаемые им в процессе обработки - величину и направление составляющих силы резания. С этой целью была разработана методика определения силы резания при сверлении сверлами с СМП, основанная на удельной нагрузке, приходящейся на 1 мм длины режущей кромки [1,3]. Режущая кромка разбивается на участки равной длины (рис. 3) и для каждого участка, с учетом статических геометрических параметров, определяется направление действия составляющих силы резания.

Рис.3. Схема разбиения режущей кромки пластины для определения элементарных составляющих силы резания

Суммарные составляющие силы резания на всей длине режущей кромки определяются по формулам

тает при наличии радиальной силы, что отрицательно созывается на его работоспособности и точности обработки при нежесткой технологической системе. Для уменьшения этого отрицательного влияния нами были предложены варианты изменения геометрических параметров сверла.

На рис. 5 представлен вариант изменения геометрических параметров сверла за счет выдвижения периферийной пластины на 0,24 мм (вдоль осиХ) ниже центральной. При этом достигается минимальный эксцентриситет е (при достаточно низком значении суммарной силы Ру ~ 470 Н).

На рис. 6 представлен вариант изменения геометрических параметров сверла за счет поворота пластин на угол ух при котором достигается минимальная суммарная сила Ру = 264 Н: периферийная ух = -5, центральная ух=+5, при этом с = 0 - величина смещения пластин вдоль оси у (на рис. 2) у исходного сверла для периферийной пластины с = 0,25, для центральной с = -0,3).

I I

Рис.4. Эпюры распределения радиальной составляющей силы резания Ру на лезвиях СМП

ось сверла

иентролонря пластина

+АХ

периферийная пластина

°ис.5. Схема взаимного выдвижения пластин

^cc^-sinY^-P^ cosy^;

/=i

Ру = Ъ Py,cos%l cosyyi+Pzi smyylt

i=i

(1)

где Р Рг1 - соответственно радиальная и тангенциальная составляющие силы резания в инструментальных координатах, приходящиеся на единицу длины режущей кромки.

Используя данную методику, рассчитали составляющие силы резания на сборном сверле с СМП. Анализ изменения радиальной Ру, тангенциальной Р/ составляющих силы резания в процессе врезания сверла, крутящего момента Мкр, и величины эксцентриситета е, возникающего из-за несовпадения оси действия момента пары сил от составляющих Рг на каждой пластине с осью сверла, показал, что основной причиной выхода сверла из строя является потеря работоспособности СМП из-за дисбаланса сил, возникающего при сложении радиальной Ру и тангенциальной Рг составляющих силы резания от каждой пластины. Спецификой данного инструмента является не ззаимная компенсация, а сложение составляющих Ру от каждой из пластин (рии. 4), суммарная составляющая Р=722 Н. При этом сверло постоянно рабо-

32 №2(35)2007

ЛйtK&eouQHoa

Лмтролоиоа

Рис.6 .Схема поворота пластин на угол ук вдоль оси X

Список литературы

1. Баканов A.A. Определение силы резания при сверлении сверлами с СМП // Фундаментальные исследования. - 2006. -N86. -С.49.

2. Баканов A.A. Статические геометрические параметры сверла с СМП // Современные наукоемкие технологии. - 2006. - №6. - С. 43.

3. Бакгнов A.A., Петрушин С. И. Работоспособность сверл с СМП при сверлении железнодорожных рельсов // Современные проблемы машиностроения. Труды III Международной научно-технической конференции. - Томск: Изд-воТПУ, 20Э6. - С. 186-189.