СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ РОТАЦИОННЫМ ТОЧЕНИЕМ МНОГОГРАННЫМИ РЕЗЦАМИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК621.91.01

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ РОТАЦИОННЫМ ТОЧЕНИЕМ МНОГОГРАННЫМИ РЕЗЦАМИ

Д. Е. Шенцев1, Д. Б. Коризно1, А. С. Бинчуров1'2*, Н. С. Индаков2, Ю. И. Гордеев2

1Аэрокосмический колледж Сибирского государственного университета науки и технологий

имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31.

2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26.

*Е-шай: mexanixs@mail.ru

Ротационное точение многогранными резцами позволяет получить стружку в виде частиц малоразмерных сложно пространственных форм для порошковой металлургии и композиционных материалов из различных конструкционных материалов, в том числе из вязких, пластичных металлов.

Ключевые слова: ротационное точение, многогранный ротационный резец, круговая подача, дробление стружки, отвод стружки, частицы порошка.

WAY POWDERED MATERIAL PRODUCTION ROTARY TURNING BY MULTIFACETED CUTTERS

D. E. Shentsev1, D. B. Korizno 1, A. S. Binchurov1,2*, N. S. Indakov2, Y. I. Gordeev2

1Aerokosmichesky College of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation.

2Siberian Federal University 26, Kirenskogo Str., Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation.

*Е-mail: mexanixs@mail.ru

Rotational turning by many-sided cutters allows receiving shaving in the form of particles of small-sized difficult spatial forms for powder metallurgy and composite materials from various constructional materials, including from viscous, plastic metals.

Keywords: rotational turning, versatile rotary cutter, circular pitch, chip control, chip removal, the powder particles.

Способы получения порошков делятся на физико-химические и механические. К физико-химическим методам относят технологические процессы производства порошков, такие как восстановление солей и окислов твердыми или газообразными восстановителями, диссоциация кар-бонилов и неустойчивых соединений, металлотермия, связанные с физико-химическими превращениями исходного сырья. В результате получаемый порошок по химическому составу существенно отличается от исходного материала. Механические методы обеспечивают превращение исходного материала в порошок без заметного изменения его химического состава. К основным механическим методам получения порошков относятся: дробление и размол твердых материалов; диспергирование расплава; грануляция расплава; обработка твердых (компактных) металлов резанием. Однако, размол вязких пластичных металлов (цинк, алюминий, медь) затруднен, так как они в основном расплющиваются, а не разрушаются [1].

Исследования направлены на разработку способа получения частиц порошка малоразмерных сложно пространственных форм для порошковой металлургии и композиционных материалов из

Секция «Молодежь, наука, творчество (направленияСПО)»

различных конструкционных материалов, в том числе из вязких, пластичных металлов (цинк, алюминий, медь), при помощи механической обработки металлов резанием. Порошки алюминия, применяют в черной и цветной металлургиях, химической промышленности, пиротехнике, сварочной технике и других промышленных отраслях экономики. Важную роль порошки алюминия выполняют в производстве стали, где их применяют не только в качестве раскислителей, но и как легирующие добавки, модификаторы в жаропрочные стали, а также при сварке и в пи-рометаллургических процессах получения ряда цветных металлов и ферросплавов методом алюмотермии. Для протекания таких процессов необходимы порошки с размером частиц не более 3 мм.

Перспективными наполнителями для композиционных материалов являются порошки вязких, пластичных материалов, а также легированных и жаропрочных сталей. Одним из перспективных методов получения порошков из данных материалов, по всей видимости, будет, является метод ротационного точения многогранными резцами, в котором одно из двух вращательных движений сообщается инструменту 1, а другое обрабатываемой заготовки 2 (рис. 1). При этом ось вращения инструмента устанавливается перпендикулярно оси вращения заготовки и находится на линии оси центров. Режущая кромка резца многогранная и состоит из N режущих лезвий. Резец совершает принудительное вращение вокруг своей оси, что приводит к постоянному обновлению режущей кромки в зоне резания. Главным движением является вращение инструмента. Причем скорость вращения инструмента должна быть как минимум на порядок больше скорости вращения заготовки. Обработка ротационным резцом производится таким образом, что основное направление деформации стружки происходит вдоль режущей кромки резца [2, 3].

а б

Рис. 1. Ротационное точение многогранными резцами: а - кинематическая схема; б - схема обработки многогранным ротационным резцом

Так как представленный метод изготовления наполнителя для композиционных материалов можно отнести к четвертой группе механического метода получения порошковых фракций, возникает необходимость определения формы и размеров продукта. Размер элементарных стружек, частиц можно охарактеризовать тремя параметрами: шириной, толщиной и длиной (рис. 2).

Ширина стружки (частиц): В = 25' ;

пР гр

длина стружки (частиц): Ь = 2 Бкр + ^;

толщина стружки (частиц): г = гст - № = гт -д/р2 ■ этг2 + + . (3)

где ¡1 - длина участка, зависящая от глубины резания, \мм ]; 1 - глубина резания в каждом положении режущей кромки находящейся в зоне резания, \мм ]; г ст — глубина резания в плоскости оси центров, \мм ]; 5 — продольная подача на грань резца, \мм]; БКр — круговая подача

заготовки на грань резца, [мм]; р — радиус-вектор контура режущей кромки, [мм]; АН - высота

возможных остаточных неровностей, [мм]; Ядт1п — радиус обработанной заготовки, [мм];

к — угол между осью центров и прямой к точке контакта режущей кромки и обрабатываемой поверхности.

Рис. 2. Форма и размеры сечения стружки: а - расчет; б - эксперимент

Из приведенной кинематико-геометрической схемы следует, что толщина срезаемого слоя является величиной переменной и изменяется от 0 до величины, равной глубине резания. Аналогичный характер имеет зависимость ширины срезаемого слоя. Использование положений модели позволяет прогнозировать размеры и форму срезаемого слоя. Значительный интерес представляют результаты изучения морфологии элементной стружки алюминиевого сплава. При обработке алюминия вершинными резцами формируется длинная сливная стружка, а при использовании метода РТМР на аналогичных режимах элементная мелкодробленая с размерами от 0,05 до 1,5мм.

Библиографические ссылки

1. Шаламов В. Г., Савельев Д. А., Сметанин С. Д. Получение порошковых материалов ротационным резанием // Вестник машиностроения. - 2011. - №11. - С. 56-58.

2. Индаков, Н.С. Бинчуров, А.С. Особенности ротационного точения многогранными резцами // Вестник машиностроения. - 2013. - №10. - С. 56-58.

3. Индаков, Н.С. Бинчуров, А.С. Особенности геометрии многогранных резцов для ротационного точения// Вестник машиностроения. - 2013. - №11. - С. 38-41.

© Бинчуров А. С., Шенцев Д. Е., Коризно Д. Б., Индаков Н. С., Гордеев Ю. И. 2019