CC BY
21
Хоменко Ангелина Владиславовна, студентка, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
SCHEMES SREZANIYA PRIPUSKA UNDER LEZVIYNOY PROCESSING S.Y. Khludov, V.A. Igoshina, S.S. Savilkina, A,V. Khomenko
Installed intercoupling the scheme of the cutting with output parameter of the process лезвийной processing. The Considered possibilities of the discrete performance of the cutting edge of the cutting plate for equipping incisor for turning processing. The Broughted dependencies of the determination amount steps of the multistage cutting plate from scheme срезания припуска.
Key words: scheme срезания припуска; the form of the cross-section, cutting edge, cutting plate, stability.
Khludov Sergei Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, poly-teh2010@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Igoshina Valeriya Aleksandrovna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Savilkina Svetlana Sergeevna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Khomenko Angelina Vladislavovna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.96
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ВИТКА СТРУЖКИ
Д.Н. Жарков, Д.С. Зябрева, А.С. Хлудов
На основе анализа процесса разрушения витка стружки при точении материалов групп P дана классификация способов, относящихся к процессам дробления, разделения и ломания. Описаны основные виды реагирования стружки при контакте с препятствиями, ограничивающими ее свободное движение.
Ключевые слова: стружка, разрушение витка, режущая пластина, стружко-образование, стружкозавивание.
Стружколомание - это процесс разрушения уже сформированной стружки [1].
В современном металлообрабатывающем производстве при использовании станков с ЧПУ при обработке пластичных материалов одним из требований, которое предъявляется к режущему инструменту, является обеспечение разрушения витка стружки.
23
В условиях современного производства возрастает актуальность проблемы разрушения витка сливной стружки [2, 3]. Современный инструмент, оснащенный сменными многогранными пластинами их твердого сплава с износостойкими покрытиями, работает с высокими скоростями резания при чистовом точении срезает припуск с небольшой глубиной резания. Полученная стружка имеет высокую температуру и малую жесткость витка. Непрерывная сливная стружка не позволяет автоматизировать процессы загрузки заготовки и выгрузки готовой детали, контроля состояния режущего инструмента в процессе работы (рис. 1, а).
Рис. 1. Образцы сливной стружки при точении стали 30ХГСА: а - непрерывная путанная; б - при разрушении витка на кольцо
Непрерывная стружка может привести к поломке дорогостоящего инструмента и появлению брака при изготовлении изделия. Отсутствие разрушения витка стружки вызывает невынужденную остановку станка и тем самым снижает его производительность.
В соответствии с европейской системой классификации лома статуса «товарная», стружка должна обладать удобством транспортировки от мест ее получения в специализированные подразделения и подвергаться переработке, т.е. дроблению, обезжириванию и брикетированию с минимальными затратами времени. Решению вопросов, связанных с получением БФС (благоприятная форма стружки) посвящено значительное количество научных работ (рис. 1б) [1, 4 - 6].
Разрушение формирующейся при обработке стружки на части удобные для ее удаления из зоны резания является самостоятельной задачей, решению которой посвящены многие работы как отечественных, так и зарубежных исследователей.
Стружкообразование при точении с использованием твердосплавных режущих пластин с износостойкими покрытиями сопровождается высокими скоростями резания и, как следствие, стружка формируется при высоких температурах, что затрудняет разрушение ее витка.
24
Сложность проблемы получения благоприятной формы сливной стружки в конкретных условиях производства привело к созданию множества способов разрушения ее витка, которые условно можно разделить на процессы: дробления, ломания и разделения. (рис. 2).
Рис. 2. Классификация способов разрушения витка стружки
Дробление - разрушение витка стружки в процессе резания как результат воздействия механизма или устройства на виток стружки. Разрушение витка происходит в месте приложения воздействия. К процессу дробления можно отнести метод ОПД (опережающей пластической деформации), предполагающий создание на поверхности резания концентраторов напряжений путем воздействия на нее специальных роликов. Нанесение на обрабатываемую поверхность различных по форме и размерам канавок, получившие название метода предварительные подготовки обрабатываемой поверхности так же следует считать стружкодроблени-ем, т.к. разрушение витка осуществляется именно в том месте, где сформирована канавка.
Разделение - разрушение витка стружки в процессе резания с помощью управления параметрами режима обработки. В этом случае разрушение целостности витка обеспечивается за счет использования специальных устройств или программ для станков с ЧПУ, которые позволяют изменять параметры срезаемого слоя. Стружка разрушается на отдельные участки, длина которых зависит от соотношения скорости резания и числа циклов движения инструмента. По кинематике этот способ можно рассматривать в двух вариантах:
- дискретное резание с периодическим выключением или изменением подачи при непрерывном вращении изделия;
- осциллирующее точение, когда инструменту с непрерывным движением подачи сообщается возвратно-поступательное движение в направлении подачи.
В процессе обработки изменение глубины срезаемого слоя приводит к разрушению целостности витка. Однако колебания глубины резания, например, при обработке тонкостенных не жестких деталей, могут привести к возникновению вибраций, что, в свою очередь, отрицательно скажется на качестве обработанной поверхности.
Ломание - разрушение витка стружки в процессе резания как результат воздействия на него со стороны препятствий. Разрушение происходит в результате создания в теле стружки напряжений превышающих предел прочности материала стружки за счет дополнительного воздействия на виток. При этом место разрушения находится на некотором расстоянии от места воздействия. Дополнительного воздействия на виток является результатом контакта стружки с препятствиями. В качестве препятствий в процессе точения могут выступать: поверхность резания, задняя поверхность резца, обрабатываемая и обработанная поверхности заготовки.
Необходимым условием процесса стружколомания является процесс стружкозавивания, который обеспечивается за счет формирования на передней поверхности режущей пластины специальных стружкозавиваю-щих элементов. Место положения и геометрические параметры стружкоза-вивающих элементов в сочетании с режимами обработки предопределяют форму и размеры витка стружки.
Процесс стружколомания имеет место только в том случае, когда сформированная стружка принимает форму «винтовой», «цилиндрической», «плосковинтовой» или «плоской» спиралей (рис. 3 - 6).
При формировании стружки в форме прямой (см. рис. 1 а), процесс стружколомания отсутствует.
Рис. 3. Стружка, сформированная в форме «винтовой» спирали
ЧИП
Рис. 4. Стружка, сформированная в форме «цилиндрической» спирали
26
Рис. 5. Стружка, сформированная в форме «плосковинтовой» спирали
Рис. 6. Стружка, сформированная в форме «плоской» спирали
На этапе проектирования режущей пластины конструктором разрабатывается такая форма передней поверхности, которая обеспечивает желаемые направление схода стружки и радиус ее витка. Наиболее естественным образом управление траекторией движения стружки, ее видом и формой осуществляется путем выбора или разработки специальных форм передней поверхности инструмента. Разнообразие видов и типов стружко-завивающих поверхностей у различных производителей объясняется отсутствием единой точки зрения на механизм стружкообразования и влияние геометрических параметров канавок и уступов на выходные характеристики процесса резания. Тем не менее, естественность способа делает его наиболее привлекательным и распространенным по сравнению с другими способами. Согласно патентным исследованиям 64,8 % всех изобретений приходится на этот вид управления процессами завивания и разрушения витка стружки.
При первом же обороте заготовки стружка, перемещаясь по естественной траектории, сталкивается препятствиями: поверхностью резания; обрабатываемой поверхностью; обработанной поверхностью или задней поверхностью резца.
Любые другие препятствия, расположенные достаточно далеко от площадки контакта стружки с передней поверхностью, например, выступающие части станка (суппорт, резцедержатель, поддон, кулачки шпинде-
№1
€
ля и т.д.), также могут оказывать влияние, как на условия стружкообразо-вания, так и на процесс разрушения витка стружки. Взаимодействие стружки с такими препятствиями носит случайный характер и во внимание не принимается.
Основными видами реагирования стружки при контакте с препятствиями, ограничивающими ее свободное движение, являются:
- изменение начальной формы и направления движения стружки в результате перераспределения напряженно-деформированного состояния в зоне стружкообразования в соответствии с условиями схода;
- 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.
В реальных условиях взаимодействие стружки с препятствиями имеет разные условия. В одном случае, например, при контакте с задней поверхностью, она может рассматриваться 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. При этом одни препятствия могут тормозить движение стружки, а другие, напротив, способствовать его увеличению.
Таким образом, взаимодействие стружки с препятствиями является необходимым условием разрушения ее витка как процесса ломания.
Список литературы
1. Аверьянова И.Э., Борискина М.О., Зябрева Д.С., Хлудов А.С. Исследование процесса разрушения витка стружки в условиях токарной обработки пластичных материалов // IV Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум» 15 февраля - 31 марта 2012 года. [Электронный ресурс] URL: http://www.rae.ru/forum2012/. (дата обращения: 10.07.2018).
2. Васин С. А., Васина Л. А, Иванов В.В. , Хлудов С.Я. Концепция проектирования передней поверхности современных СМП // Известия ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника, 2003. Вып. 1. С. 73-80.
3. Михайлов С.В. Моделирование и оптимизация процесса формообразования стружки при резании металлов // Кострома: КГТУ, 2005. 180 с.
4. Васин С.А., Хлудов С.Я. Управление процессом стружкодробле-ния на этапе проектирования режущих поверхностей СМП // Приложение. Справочник. Инженерный журнал, 2004. №8. С. 2 - 4.
5. Иванов В.В. Повышение эффективности процессов точения на основе обеспечения стабильного стружкодробления: автореф. дис. д.т.н // Тула: 2001. 23 с.
6. Хлудов С.Я. Стружкообразование при точении резцом, оснащенным СМП со сложной формой передней поверхности // Известия Тульского государственного университета. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Тула: ТулГУ, 2004. Вып. 1. Ч. 2. С. 149-154.
Жарков Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, [email protected], Россия, Тула, ПАО «НПО «Стрела»
Зябрева Дарья Сергеевна, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хлудов Алексей Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MODERN CONDITION OF THE PROBLEM OF THE ENSURING THE DESTRUCTION OF
THE WHORL OF THE SHAVING
D.N. Zharkov, D.S. Zyabreva, A.S. Hludov
On base of the analysis of the process of the destruction of the whorl of the shaving at group material sharpening P is given categorization of the ways, referring to process of the crushing, division and breaking. The main types of the reaction of the shaving is Described at contact with obstacle, limiting her(its) free motion.
Key words: shaving, the destruction of the whorl, the cutting plate, chip formation, chip shaking.
Zharkov Dmitriy Nikolaevich, candidate of tehnicale sciences, [email protected], Russia, Tula, STEP "NPO "Dart",
Zyabreva Darya Sergeevna, postgraduete, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Khludov Aleksey Sergeevich, postgraduete, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
