CC BY
31
МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТРАНСПОРТ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ КОМПОЗИТОВ
УДК В21-.914
ЕА Кудряшов, д-р техн. н., профессор, зав. каф «Технология машиностроения»,
ЧитГУ
А.М. Никонов, генеральный директор ОАО «Силикатный завод», аспирант, ЧитГУ
Научные интересы: -эхнологая у.зшина-строения. обработка кзтаппэз резгнием в осложненных технологических условия):.
Проблеме повышения производительности процессов чистовой и о'делочнои обработка деталей лезвийными инсгрументами посвящено большее количество исследований. Одним из наиболее эффективных путей решения данной проблемы является применение инструментов из композитов. Однако большинство проведенных в этой, направлении работ посвящены исследованию резания гладких поверхностей. Что же <зсается инструментов из композитов, то при обработке прерывистых и,особенно., комбинированных поверхностей, зта область исследования остается малоизученной а
The problem of processes efficiency increasing of finishing parts with ecge tools has z-eei obsen/ed in a riLimoer of reseaThes. One of the nost effective methods of solving the problem mentioned abcve s application of tools made of composite materials. However, the amount of •‘esearcti carried out in this field mainly ceals wilh srrooth surface cutting iiwestigason As far as application of tools made of composite materials is concerned, the field of discontinuous and combined surfaces processing especially is poorly investigated ■
SPECIFIC TECHNOLOGY FEATURES OF TOOLS WADE OF COMPOSITE MATERIALS
APPLICATION IN INDUSTRY
* * *
ную роль играют пропсссьт лезвийной об- зпачи к-лыилх кгшкгн.ижтженкй п пе-
райотки, обладающие высокой производи- реетроГпси машиностроительного иро-
тельностоо и тшошисСй оелоытглм мето- из во детва. Поэтому знание специфики
дом достижения вдшшюП геометрической процессов лелшйпой обработки, ис-
и размерной ючиоеги, качества обрабоim пользование потенциальных резервов
«нстру^ектальносо обеспечения позволяет за относительно короткий промежуток времени получить росI производства и его экономических показателей.
11оставленные задачи осуществимы на основе комплекс кого подхода к проблеме обеспечения стабильной высокопроизводительной работы станков и станочных систем, в том числе и за счет развития современных инструментальных материалов и технологий.
Учитывая, что трудоемкость лез-вийпой обработки составляв! около 40 % трудоемкости всех видов технологических процессов машиностроения, научный и практический интерес представляет проблема технологического обеспечения и повышения эффиШ)И110-сти процессов обработки резанием. Такая обработка имеет ряд неоспоримых преимуществ перед другими конкурирующими МСЮДИМИ, что является важным фактором на фоне дальнейшего увеличения конструктивной сложности, точности и качества изготовления дета-
II ей.
Детали м;н 11иI юетроительного назначения имею г обширное разнообразие форм и размеров поверхностей с разного рода пазами, отверстиями и т.п., создающими прерывистость резания и определенные трудности, связанные с обеспечением заданною кичсста.
Применение композитов, обладающих уникальными физико-механическими свойствами, позволяет использовать лезвититуто обработку разнообразных конструкционных материалом и
поверхностей, заменяя операции шлифования-
Создаш'.ые в чайте»1; стране и за рубежом инструменты, ос пашенные искусственными сверх гкердмми материалам и на основе кубическою нитрида бора, характеризуются большим разнообразием.
В теории и практике чатериалове-дення композитом называют материал, не встречающийся в природе и соегоя-щий из двух н более различных по хи-мнческо.му составу компонентов. Гер-модинамнческие особенности полиморфизма нитрида бора обусловили появление большого количистка инструментальных материалов иа основе его плотных модификаций и различных технологии его получения.
Композитам снойсшепно уникальное сочетание физико-химических характеристик: исключительно высокая твердость, высокая теплостойкость и гсшюпроводность* близкая к теплопроводности шердых сплавов, не снижающаяся при иовытпсиии температуры. Г)ти инструментальные материалы не кступают в химическую реакцию с черными металлами на воздухе и при высокой температуре, что обуславливает их определенные преимущества по сравнению с алмазами и другими траднци-ош1ыми инструментальными материалами.
Фи <■ ЧССЬ'ИС свойства композитов определяю! тсведение режущего инст-руме>ма н процессе его эксплуатации, табл.1.
*
о
Г,
§
£
;->
£
*
й
£
?>
(О
Марка
Пределы прочности (на сжатие, растяжение и изгиб) и сравнительные данные для различных марок композитом приведены и табл. 2.
а 5 а 5 С п У. с к-сп
П1
, | | I | > I I • I
&: со £ = -4
Е *т* • 1 С ■ Хз У * Г-. 1 Л С5 1
Марка
композита
Модуль сдвига С, ГПа
коэффициент Пуассона, р,
Теплопроводность,
Вт/М'К
Удельная
теплоемкость,
Дж/кг-К
Плотность, Р ' 1$. кг/м1
Модуль упругости Е, ГПа
Устойчивость
1
^ (о 1ч!’1/^1 -т к т*1ичши/\,шо
° § В|§|о| к нагреву на воздухе,
".
•§
2
£
о
р|
£
с
р
Ш
л
о
$
к>
X
со
ю
с=>
о
^4
Кристаллическая структур* ком ПО'ИГГОВ В своей ОСИ'.>13« Зсег-Тй Л-Л1 1C
или иные дефекты, в юм числе п ын:ч-ротреицшы. Вследствие этою яри .обработке ИрСрЫБИСТЫХ nOTiepKJf.-iClVU ДО£
ь*мдеаетвй.е.\1 упарив-u.muv:иьснсй ии~
г}>. «км сил и температуры мтткрстре-ш1шы ьеличггваготса к возрастает ве* роят нос гь рагруптеоия iiiici-py ментально! о Mi- iCpHcfTS- » )че*Ш ДНО, чем ВЫllf;: Т)Х*Ш1ТНйс^оГ1косчъ композита, У >м 1?Ъ1Ше с' и paw ^способность i'iHCw. :■).
Габдица 3
1 рещш:астойкост ъ композитов
J1
№
05
09
4,5Х
4.70
10
5,83
(йвокутттюегь физшео-механнчео-ких и химическттх свойетп, иоеледова-иия гт промышленное использование убедите, П.НУ свидетельствую-! о высокой работое аособноети ! i и езрумси! ов
Ш КОМПОЗИТОВ,
Можно определить основные области рационального использования •з l их уникальных m ie фументальп«л,\ материалов: фи шинная обработка закаленных деталей, в том ппеле и при прерывистом резании; чистовое юченпе и раста' I ч нам 1 орцовое фрезерование
(как подготовительная операция под по-
следующую финишную обработку), чистовая обработка поверхностно закаленных материалов с мяпгои сердпеви-пой; числовая обработка носеi»uonлепных нашмвкоп п напылением гальвано-:н;>кртяй изношенных поверхностей деталей рис, 1.
Несмотря на широкое разнообразие, композиты практически ке создают между собой копкурениттп, успешно ДОПОЛНЯТО! друг друга и имеют собственную облаем, применения, определяемую условиями ре-
.Ч;ш И Я
Рис. 1. io’tewe композитом комбинированной г.ор.-рхиоспт • •-чугун-тлм касса».
при ттмни удорпай :иь:ру <?.-•/
Опытным путем определены четыре основные группы материалов. эффективно обрабатываемые комноштамп: 1) отбеленный чугун, белый чу гул при ИКС-, 50...65; 2) валенныестали п детали с поверхностной закалкой при НШС. 50 ..65; 3) некоторые упрочняемые сплавы при |[ЛС, 38...40; 41 серый чугун при 1ІП 200...220.
Композиты 01 тт 02 применяют для тонкого и чистового точения, преимущественно без удара деталей пч черных металлов любой твердости; композит 03 - для предварительного и окончательного точения чугунов .побои твердости; композиты 05 и ОС» - для чистового по-
лучпешвого точения без ударных погрузок закаленных сталей тт чутунои; композит 10 дія предвари тельпо го и окончательного точения (растачивании) е ударом и без удара сталей и чуіунов любой твердое 11'- для торцового фрезерования закаленных сталей и чуіунов. твердых сплавов группы В К: для оснащення разверток; дітя сверхскоростного (вихревого) нарезания резьб.
Эффективное использование инструментов из композитов доспи ас гея па высокоточных скироеггплх станках. обладающих жесткоеі $.іо тт виброуетоичиво-стыо? при тщательном контроле состояния режущей части композитов (рис. 2).
1 1 >|Ц.к КЗ ХС.Че-іОІ]КЖ7II и... іЖїгруоСКТОО. ВлОДЗОЙ кч-к-тро.м.
? 1
0№>*гиіи-« чикротрк'пкн к | МККрЧСКОЛОЗ
Н:Кіи-іпо тргбуемаЯ акрохлваттети ► Очі*» (
> І 'ЛКІІКІ»)Г.КЯ7.11Г-ГИС ЦСІ1.-.ГІ4ИВ*
'ч^якч! и уаркй |
пяетрумвппгдь* I ________________
\ гпк к— мкйфийл загшиькк
\»я ;рпаг.оз
ограничения
* Г^-лг.гдсс Е01У.-рчколц ___|_2
•* I т|>гбу;мо& гаих!Ы> обраСчпстт____________ _______ 3
1'№'фб Обряпіїі<П Т |
і -саооо.1 рсмана 1 5
1 иалхчхе СОЖ ЙІ
К<тр<ш«лло исдогашя ------------1
К»'П(»ЛЬЬ:
-і и~
ОПТИМАЛЬНЫЕ
Я.* Л", I г*--і сїпи>: І 14 _____ ______ЬУ-Л‘1Г?Ы _______ ^—
.1 I__________.-------- ляшссрия ріжущсй часта ,
I £• И *>*» I '__________I I_______ !
Композит
.10
I КНС-ТСумСЬ-ТС І ігсбч-емпг кзчас *
Н
трсоуемпг кпчас .ао а гуінілті. о6';а?о\Ч!ч
режимы V УСПОПИ» пкмя-а
I______________________
I
І і]чі*\«осііиі!'пшс .їсимгаап?
Рио, 2. Схема отбора режущих -.ілеменпюи из композитов
ЛИТЕРАТУРА
1. Кудрнииж, Е.А. Технология лезвийной обработки деталсО ионы шейной конструктивной сложности / F-.A. Кудряшов Фундаментальные и прикладные проблемы те» I шло) пи машиностроения. Технология, 2003. - Маюрналы \-1еждупаролной науч-но-техпической конференции, Орел. 25-27 сентября, 2003. - ОрГТУ, Open, 2003. - С. 209-213,
2. Кудряшов, Е.А. Обработка деталей инструментом из композитов в осложненных технологических ycjicrfiuix / li.A. Кудри -шое. - Чита: ЧитГУ, 2002. ’['. 1. 257 с.
3. Кудряшов, £.А. Обработка деталей ин-
струментом ия композитов п осложненных технологических условиях / Б,Д. Кудря-шон. - Мига: ЧитГУ, 2002. Т 2. 290 с.
4. Кудряшов, F..A. Влияние ударной ка-i-ручкн на качество обработки деталей резцами и; гексанит - Р ■ F..A. Кудряшоэ /7 Станки и ипсфумегты, - .984. - .N* 4 . - С 25-26.
5. Кудряшов, Е.А. Кинематика нарезания рсл.Г» ьрашающичн рейсами / К.Д. Кудряшов» И.М. Смирнов /.’ Инструмент Сибири. - Новосибирск. - 2000. - № 5. - С 10-11.
6. Кудряшов, £.А. О перснекшвпых направления ч применения композиционных материалов/ Е.А. Кудряшов, А.Г. Калинин !: В ef>. DfcNL - 2001. - Югославия: Кралье-во, техн. уи-т, 200!. - С. 59-62.
7. Кудрнииж, Е.А. Технологические особенности лелвнйплй обработки комбинированных поверх посте» ; детален композитами !' Е.А. Кудряшов Ь Обработка металлов. -Новосибирск. - 2002. - № 1(14).- С. 26-28.
