CC BY
1
станки и оборудование
Machines and equipment
УДК 621.914 DOI 10.25960^.2019.4.59
технологическое обеспечение качества направляющих металлорежущих станков
В. В. Максаров, А. Д. Халимоненко, И. В. Горшков, И. А. Бригаднов
Рассмотрены особенности изготовления и проблемы, возникающие при механической обработке направляющих металлорежущих станков. Результаты исследований показали, что точность поверхности и качество поверхностного слоя значительным образом влияют на точность, долговечность и работоспособность металлорежущих станков. Также было установлено, что традиционные технологии изготовления подобных деталей (торцовое фрезерование твердосплавными пластинами и шлифование) устарели и не обеспечивают требуемой точности при необходимой производительности. Взамен этих технологий были предложены метод торцового фрезерования с использованием металлокерамических режущих пластин и новый метод компоновки фрез керамическими режущими пластинами, гарантирующий работоспособность инструмента.
Ключевые слова: режущая керамика, стойкость инструмента, фрезерование, качество обработки, направляющие металлорежущих станков.
Постановка проблемы
В настоящее время все больше и больше возрастает значимость инноваций в технологии машиностроения, так как традиционные технологии и методы производства уже не позволяют добиваться требуемых характеристик изготавливаемого оборудования или не дают необходимой производительности, что ухудшает экономическую эффективность производства.
Одной из фундаментальных отраслей машиностроения является станкостроение. Станки — это краеугольный камень любого производства, непосредственно от них зависят качество изготавливаемой продукции и ее себестоимость. В связи с этим к конструкции и изготовлению станков предъявляются высокие требования. Станок должен быть в разы точнее, чем изготавливаемые детали. Отсюда возникает множество сложностей в их производстве, и одной главных проблем при этом является изготовление станин и направляющих станков.
Главная функция станин станков — это обеспечение взаимного расположения узлов
и рабочих органов станка с высокой точностью и сохранением жесткости конструкции под нагрузкой, поэтому для изготовления этих узлов, как правило, используют серый чугун, так как он обладает высокой твердостью и хорошими литейными свойствами. Направляющие станин станков либо являются неотъемлемой частью самой станины, либо выполняются в виде ее сменных элементов. Они изготавливаются из чугунов и сталей высокой твердости, поскольку в процессе эксплуатации могут подвергаться сильному фрикционному износу. Помимо этого, к станинам и направляющим станков предъявляются высокие требования по точности и качеству обработки поверхности. Эти факторы делают механическую обработку подобных деталей сложной задачей.
Главными параметрами технологического оборудования, в том числе и станочного, являются производительность и точность. Для разных технологических машин значимость этих параметров может меняться, в каких-то случаях больше важна производительность, и высокая точность не играет решающей роли,
~Л1-1 X
11ЕТШШ РАБОТКА
а в каких-то случаях — наоборот. В случае металлообрабатывающих станков эти параметры имеют одинаково большое значение, и они напрямую связаны друг с другом. Современные станки независимо от класса точности способны изготавливать детали высокой точности, но чем выше точность и жесткость станков, тем выше производительность без потери качества обработки деталей.
Основой любого металлорежущего станка является станина. В зависимости от расположения основных узлов и передвижных элементов их разделяют на горизонтальные и вертикальные. Так как каждый рабочий узел станка базируется на станине, она должна выдерживать большую нагрузку без потери жесткости и обеспечивать износостойкость контактирующих поверхностей. От этих факторов напрямую зависят долговечность и точность всего станка. Также, если говорить о точности, именно станина задает верное расположение узлов и агрегатов относительного друг друга. Наиболее нагруженными и ответственными частями станин являются направляющие, эти элементы обеспечивают равномерное и точное движение подвижных узлов относительно других рабочих элементов станка.
Большинство металлорежущих станков в своей основе имеют чугунную литую станину, для изготовления таких деталей обычно используют чугуны таких марок, как СЧ15, СЧ20, СЧ21, СЧ32. Станины наиболее нагруженных и сложных станков часто изготавливают из модифицированного чугуна МСЧ28 и МСЧ38. Эти марки имеют большую износостойкость и лучшие литейные и прочностные свойства благодаря своей структуре, допускающей меньший отбел [11].
Для изготовления станков, станину которых не рекомендуется подвергать большим нагрузкам, допускается использовать сварные станины из стали. Такие конструкции изготавливаются из сталей Ст20, Ст3, Ст4 и др. Несмотря на невысокую цену и низкую массу, сварные рамы зачастую обеспечивают жесткость не хуже, чем у литых чугунных конструкций [13].
Для обеспечения точных перемещений узлов станка используются направляющие. Направляющие металлорежущих станков представляют собой опоры, обеспечивающие необходимую точность и взаимное расположение относительных перемещений узлов и различных частей станка. По сути, направляющие — это совокупность поверхностей скольжения двух сопрягаемых корпусных деталей (например, стола — станины), совершающих в процессе работы вращательное или линейное движения [13].
Эти детали обеспечивают как прямолинейное, так и круговое движение элементов станка. В зависимости от принципа действия направляющие делятся на направляющие скольжения и направляющие качения.
В том случае, когда направляющие изготовлены в виде накладной планки, в качестве материала для изготовления используются цементируемые (20Х) и шарикоподшипниковые (ШХ9, ШХ15) стали с твердостью поверхности 58-62 ИИС. Когда конструктивно направляющие станин станков представляют собой часть станины (рис. 1), они изготавливаются из чугуна, и их твердость должна находиться в пределах 200-250 ИВ [13].
Направляющие металлорежущих станков являются наиболее ответственными деталя-
Рис. 1. Направляющие металлорежущих станков Fig. 1. Machine tool guides
Шероховатость
Рис. 2. Дефекты изготовления направляющих станин и требования по качеству обработки Fig. 2. Defects of manufacturing guides and requirements for processing quality
ми станка, от работы которых зависит последующая точность изготовления деталей. Направляющие должны соответствовать следующим техническим требованиям: точность относительного перемещения, долговечность по точности, отсутствие вибраций в процессе резания, равномерность медленных движений и точность установочных перемещений, малые силы трения, ремонтопригодность [13].
Нарушение любого из этих требований ведет к неправильной работе станка, а следовательно, к ухудшению качества изготавливаемых деталей и уменьшению производительности оборудования.
Так как направляющие являются одной из самых ответственных и нагруженных частей станка, к ним предъявляются и соответствующие высокие требования по обработке (рис. 2):
• отклонения плоскостности не должны превышать 3 мкм на участке 100 X 100 мм;
• отклонения параллельности не должны превышать 6 мкм на длине 100 мм;
• шероховатость Яа должна находиться в пределах 0,6-1,6 мкм.
Направляющие должны обеспечивать заданную точность с высокой плавностью перемещений, иметь высокую износостойкость и допускать компенсацию износа. Для направляющих необходимы эффективность смазывания, простота сборки и регулирования, надежная защита от загрязнения и попадания стружки на поверхность трения [9, 12].
Станины и направляющие станков требуют высокого качества обработки поверхности,
что возможно только при использовании высококачественного технологического оборудования, оснастки и инструментов. Стандартная технология изготовления подобных деталей предусматривает то, что их поверхности доводят до необходимого качества фрезерованием с последующим шлифованием, а это требует больших затрат. Чтобы снизить затраты целесообразно использовать более прогрессивные технологии обработки, включающие использование инструментальных материалов нового поколения.
В работе рассмотрен процесс изготовления направляющих из серого чугуна, так как из этого материала изготавливаются станины большинства металлорежущих станков, а направляющие являются частью этих станин.
Многие из проблем, возникающих при эксплуатации направляющих, обусловлены технологической наследственностью, закладываемой на стадии изготовления. Основными дефектами изготовления направляющих металлорежущих станков при традиционной технологии обработки являются прижоги, риски, выхваты, задиры, канавки, бороздки, боковые сколы и другие механические повреждения рабочей поверхности направляющих. Каждая глубокая и протяженная канавка или бороздка ускоряет износ направляющих и снижает плавность перемещений [4, 5].
Вследствие неточности изготовления направляющих при работе станка может быть увеличена амплитуда автоколебаний, возникающих в процессе резания.
[^^БРАБОТКА
СТАНКИ И ОБОРУДОВАНИЕ
Автоколебания являются одной из главных проблем, усложняющих механическую обработку деталей. Направляющие скольжения создают автоколебания из-за возникновения сил полужидкостного трения. Такие колебания, называемые фрикционными, возникают при рабочих движениях узлов станка и оказывают вредное влияние на заданный закон движения [14].
В большей степени это явление возникает при медленных и точных перемещениях. Подобные малые и медленные перемещения применяются во многих станках и технологических машинах. Например, на шлифовальных и фрезерных станках очень часто необходимо обеспечить точное перемещение рабочего инструмента на несколько микрометров или обеспечить подачу заготовки с той же точностью.
Рассмотрим явления, происходящие при включении привода подач в тот момент, когда скорость подачи мала.
Когда привод подач только начинает движение и скорость подачи мала, элементы, участвующие в этом движении, деформируются до тех пор, пока не смогут преодолеть силу трения покоя. После этого силы, препятствующие движению, значительно снижаются и скорость стремительно растет. Обратная ситуация происходит при остановке движения, деформация элемента уменьшается, а сила трения увеличивается. Таким образом, медленные и короткие движения рабочих узлов станка представляют собой, условно говоря, «прыжки». Такие движения неминуемо приводят к образованию релаксационных автоколебаний, которые при росте скорости либо исчезают, либо становятся гармоническими колебаниями. Качество обработки поверхности в этом процессе также играет важную роль: чем хуже качество обработки, тем больше сила трения и, как следствие, больше автоколебания [14].
Возникновение таких дефектов обусловлено технологией изготовления. Сегодня, как уже отмечалось ранее, основной технологией получения таких высокоточных поверхностей, как направляющие металлорежущих станков является шлифование. Этот метод не всегда позволяет добиваться необходимого качества обработки, является сравнительно низкопро-
изводительным и требует особой подготовки участка механической обработки из-за распространения частиц абразивного материала вокруг станка. Переход от шлифования к чистовому фрезерованию может решить эти проблемы.
Таким образом, для обеспечения качества работы и долговечности направляющих станин металлорежущих станков необходимым условием является качественная механическая обработка с достижением необходимой шероховатости, плоскостности и параллельности поверхности. Вопросам торцевой обработки поверхностей многолезвийным инструментом были посвящены работы А. У. Маргулес, А. Г. Суслова, Е. В. Бурмистрова, И. Г. Жаркова, В. А. Кудинова, М. П. Журавлева, В. Н. Андреева.
Известно, что серый чугун легче обрабатывать, чем сталь, но все же обработка чугунных направляющих может быть затруднена, так как процесс резания сопровождается выделением значительного количества тепла. В связи с этим возникают трудности при фрезеровании твердосплавным режущим инструментом. Этот инструментальный материал обладает низкой теплостойкостью, поэтому механическая обработка твердосплавным режущим инструментом ведется на скоростях 100-250 м/мин. Низкие скорости резания ведут к возникновению застойных явлений вокруг режущих кромок, что приводит к образованию различных дефектов обработки поверхности, главным из которых является выкрашивание частиц графита с обрабатываемой поверхности [1, 2].
В ходе исследований была подробно изучена зона графитовых включений в сером чугуне при стократном увеличении, было обнаружено, что графитовые включения выкрашиваются, в результате чего возникают дополнительные углубления на поверхности направляющих металлорежущих станков (рис. 3). При нахождении полостей выкрашивания графита в углублениях канавок, борозд или рисок наибольшая высота профиля -Ктах возрастает на 2-12 мкм.
Включения графита представлены в виде хаотично локализованных закрытых микрообъемов, и, как следствие, изменение значения наибольшей высоты профиля Ятах зна-
Рис. 3. Выкрашивание зерен графита на поверхности направляющих Fig. 3. Chipping grains of graphite on the surface of the guides
чительно не влияет на работоспособность направляющих. На износостойкость и плавность хода большее влияние оказывают протяженные бороздки и канавки, которые возникают вследствие застойных явлений [14], образующихся при определенной скорости резания и температуре режущего инструмента на передней и задней поверхностях, в микрообъемах, вокруг режущей кромки сменной многогранной пластинки (СМП).
Характер этого явления непостоянен и в значительной части зависит от режимов резания и обрабатываемого материала. Возникновение протяженных и глубоких канавок и борозд при чистовой фрезерной обработке направляющих станин металлорежущих станков вызвано нестационарным процессом образования и исчезновения застойной зоны вокруг режущей кромки [10].
Наиболее подходящим методом, решающим вопрос качества обработки поверхности, является повышение скорости резания. Именно увеличение скорости резания позволяет избавиться от застойных зон [10].
Таким образом, стабильные значения параметра наибольшей высоты профиля -Ктах достигаются при скоростях резания свыше 600 м/мин, в большей части за счет резкого уменьшения глубины протяженных канавок, рисок и борозд до 1-3 мкм и уменьшения глубины выкрашивания графитных зерен. На таких скоростях использование СМП из твердых
сплавов приведет к преждевременному износу и резкому падению стойкости режущего инструмента [6-8].
Для решения поставленной задачи желательно применять СМП из оксидно-карбидной керамики, так как она наиболее подходит для работы при высоких скоростях резания, обладает повышенной стойкостью к высоким температурам (позволяет работать без охлаждения), имеет меньший коэффициент трения, чем твердый сплав, более высокую температуру адгезионно-диффузионного взаимодействия с обрабатываемыми материалами и более низкую теплопроводность, чем твердый сплав, что положительно сказывается при высоких скоростях резания и выражается в виде незначительного нагревания в местах контакта со стружкой и обрабатываемым материалом [3, 10].
Оксидно-карбидная керамика существенно отличается от других режущих материалов (в том числе твердого сплава), в первую очередь по физико-механическим свойствам. При использовании оксидно-карбидной керамики возникает ряд вопросов, связанных с ее характеристиками:
• низкая однородность физико-химических свойств (использование однородных пластин способствует получению лучших результатов механической обработки);
• более низкий модуль упругости, чем у твердого сплава.
~Л1-1 X
11ЕТШШ РАБОТКА
а)
Рис. 4. Компоновки торцовых фрез оксидно-карбидными режущими пластинами: а — неконтролируемая компоновка; b — однородная компоновка
Fig. 4. Layout of face mills with oxide-carbide cutting plates: a — not controlled layout; b — homogeneous layout
Следовательно, реализация высоких режущих свойств керамики зависит от создания рациональных технологических условий, уменьшающих возможность хрупкого разрушения и расширяющих область применения оксидно-карбидной керамики, что положительно скажется на технологии обеспечения качества геометрических параметров направляющих станин станков и существенно сократит расходы на режущий инструмент [15].
Известно, что неоднородность структуры керамического режущего инструмента, от которого зависит его работоспособность, сказывается на удельном электрическом сопротивлении режущих керамических пластин [15]. Проводником электричества в оксидно-карбидной режущей керамике являются карбиды. Следовательно, от размеров и количества карбидных зерен зависят удельное электрическое сопротивление пластин и, как следствие, их стойкость и работоспособность. Чем выше удельное электрическое сопротивление керамической пластины, тем лучше ее режущие свойства и больше ресурс работоспособности [15].
Сегодня при использовании оксидно-карбидных режущих пластин их различия в микроструктурных параметрах не учитываются, что ведет к быстрому и непрогнозируемому износу отдельной пластины и фрезы в целом. Если разместить в инструменте керамические пластины с различными параметрами работоспособности, то, как только подойдет к концу ресурс наименее работоспособной из них, начнется стремительное разрушение остальных пластин из-за возрастающей на них нагрузки при резании. Причем в зависимости от того, какой вид фрезерования используется — встречное или попутное, скорость раз-
рушения пластин может быть разной.
Схема неконтролируемого размещения пластин на фрезе представлена на рис. 4, а, где Я1, ..., Я6 — оксидно-карбидные пластины с различными показателями удельного электрического сопротивления и периодом работоспособного состояния.
Исходя из особенностей микроструктурных характеристик оксидно-карбидной режущей керамики целесообразно использовать однородную компоновку оснащения фрез режущими пластинами (рис. 4, Ь), у которых ресурс работоспособности сравнительно одинаков. Такая компоновка позволит продлить срок службы и гарантировать запас точности инструмента, а также прогнозировать время катастрофического износа инструмента.
Результаты экспериментальных
исследований и их обсуждение
Для подтверждения этой гипотезы были проведены эксперименты, в которых сравнивалась работоспособность фрезы с однородной «высокоомной» компоновкой, где все пластины имели удельное электрическое сопротивление Я порядка 100 Ом (рис. 4, Ь), однородной «низкоомной» компоновкой, где все пластины имели удельное электрическое сопротивление Я порядка 10 Ом, и экспериментальной компоновкой (рис. 5). В экспериментальной компоновке были установлены пять пластин со сходными «высокими» значениями удельного электрического сопротивления Я порядка 100 Ом и одна пластина с резко отличающимися в меньшую сторону показателями удельного электрического сопротивления Я порядка 10 Ом.
Рис. 5. Экспериментальная компоновка Fig. 5. Experimental Layout
s
2 1,8
о § 1,6
° м
S S 1,4
м „ '
О а ХСЦ 1,2
8, Н
<D Ен 1 0 8
0,8
0,6 0,4 0,2 0
ft 0
ф ft
g о
5 м
К
Т~
к 3\/
/ /
/
У >>
s ч а и К
5 10 15 20 25 30 40 Время работы, мин
Рис. 6. Зависимость шероховатости поверхности от времени работы фрезы:
1 — экспериментальная компоновка; 2 — «высокоомная» компоновка; 3 — «низкоомная» компоновка
Fig. 6. The dependence of surface roughness on the time of the cutter:
1 — experimental layout; 2 — "high resistance" layout; 3 — "low resistance" layout;
1
/ /
/ / /
10 15 20 25 Время работы, мин
30
40
Рис. 7. Зависимость точности от времени работы фрезы:
1 — экспериментальная компоновка; 2 — «высокоомная» компоновка; 3 — «низкоомная» компоновка
Fig. 7. The dependence of the accuracy of the surface of the time of the cutter:
1 — experimental layout; 2 — "high resistance" layout; 3 — "low resistance" layout;
Всеми фрезами была произведена обработка заготовки из серого чугуна СЧ20 на следующих идентичных режимах резания:
• скорость резания V = 600 м/мин;
• подача на зуб 8 = 0,01 мм/об;
• глубина £ = 0,1 мм.
В ходе эксперимента фреза с компоновкой из «высокоомных» оксидно-карбидных режущих пластин показала значительно лучший результат по сравнению с экспериментальной и «низкоомной» компоновками.
На рис. 6 и 7 представлены зависимости шероховатости и точности обрабатываемой поверхности направляющих от времени работы (периода стойкости) фрезы. Фактический период стойкости фрезы с однородной компоновкой составил 35,6 мин, фреза с «низкоом-ной» компоновкой обеспечила период стойкости порядка 20 мин, а экспериментальная фреза показала результат 22,7 мин, при этом характер износа оказался более стремительным в отличие от однородных компоновок.
Эти результаты подтверждают целесообразность компоновки фрез согласно характеристикам их микроструктуры и, соответственно, параметрам удельного электрического сопротивления и работоспособности.
Очевидно, что компоновка фрезы «высо-коомными» пластинами обеспечивает самый большой период стойкости, высокую стабильность обработки и, как следствие, лучшее
качество обработки, но наиболее интересной оказывается ситуация с экспериментальной компоновкой, которая имитирует традиционную «хаотичную» компоновку. В таком случае фреза показывает схожие параметры стойкости и качества обработки поверхности с «низкоомной» компоновкой, несмотря на то что фреза была оснащена пятью «высокоом-ными» пластинами и всего лишь одной «низ-коомной». Такую ситуацию можно объяснить тем, что при выходе из строя одной режущей пластины нагрузка на последующую значительно возрастает, что и приводит к быстрому выходу из строя всей фрезы.
Существенным оказывается и то, что при выходе из строя режущей кромки пластины вследствие ее выкрашивания возрастают колебания, возникающие в процессе резания, что ухудшает качество обработки. В случае использования «однородных» компоновок этот эффект не так значителен, так как режущие кромки изнашиваются равномерно. Стремительное ухудшение качества обработки при экспериментальной компоновке (рис. 7) также будет подтверждением этого явления.
Таким образом, использование оксидно-карбидной режущей керамики с компоновкой фрез «однородными» по параметрам удельного электрического сопротивления и, соответственно, микроструктуре пластинами повы-
9
8
7
6
5
0
5
[^^БРАБОТКА
СТАНКИ И ОБОРУДОВАНИЕ
шает качество обработки и эффективность изготовления высокоточных плоских поверхностей типа направляющих. Метод однородной компоновки фрез позволит оптимизировать процесс фрезерования режущей керамикой — повысить стойкость и прогнозируемость работоспособности инструмента.
Выводы
В ходе работы рассмотрены особенности технологии изготовления и проблемы, возникающие при механической обработке направляющих металлорежущих станков. Результаты исследований показали, что качество обработки значительным образом влияет на точность, долговечность и работоспособность металлорежущих станков. Также было установлено, что традиционные технологии изготовления подобных деталей (торцовое фрезерование и шлифование) устарели и не обеспечивают требуемого качества при необходимой производительности. Взамен этих технологий был предложен метод торцового фрезерования с использованием металлокерамических режущих пластин. Также был предложен новый метод подготовки фрезерной операции с использованием оксидно-карбидных режущих пластин. Проведенные эксперименты подтверждают целесообразность применения этой технологии.
Статья подготовлена при поддержке государственного задания № 9.10520.2018 /11.12 в рамках реализации Национальной технологической инициативы.
Литература
1. Андреев В. Н., Седов Е. В. Обработка серого чугуна торцевыми фрезами с минералокерамическими пластинами // Станки и инструмент. 1981. № 5.
2. Аршинов В. А., Алексеев Г. Л. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. 440 с.
3. Бакланов Е. И., Болдырев А. И., Деркачев Н. И. Исследование режущих свойств минералокерамики при торцевом фрезеровании серого чугуна // Станки и инструмент. 1980.№ 2.
4. Дальский А. М., Базров Б. М. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве. М.: Изд-во МАИ, 2000. 364 с.
5. Металлорежущие станки: учеб. пособ. / Н. С. Ко-лев, Л. В. Красниченко, В. Н. Портман [и др.]. М.: Машиностроение, 1980. 500 с.
6. Максаров В. В, Халимоненко А. Д. Обеспечение качества при фрезеровании режущей керамикой точных поверхностей узлов и деталей машин // Современное машиностроение: наука и образование: материалы 6-й Международной научно-практической конференции. СПб.: Политехника, 2017.
7. Максаров В. В., Рахманкулов Р. Р. Технология обеспечения качества геометрических параметров при обработке привалочной поверхности блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания // Качество и жизнь. 2016. № 3.
8. Мальцев О. С., Мамкин Г. И., Максимов А. В. Исследование режущих свойств керамики при фрезеровании чугуна // Производство и применение сплавов. М., 1982.
9. Мухсохранов М. В., Калмыков В. В., Аврамен-
ко М. Ю. Технологические предпосылки повышения эксплуатационных характеристик направляющих элементов // Фундаментальные исследования. 2016. № 8. (ч. 1). С. 55-58.
10. Проников А. С. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: справ.-учеб. в 3 т. Т. 1. М.: Машиностроение, 1994. 443 с.
11. Решетов Д. Н. Детали и механизмы металлорежущих станков. Т. 1. М.: Машиностроение, 1972. 658 с.
12. Решетов Д. Н., Портман В. Н. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1986. 336 с.
13. Санкин Ю. Н., Санкин Н. Ю. Устойчивость токарных станков при нелинейной характеристике процесса резания / Под общ. ред. Ю. Н. Санкина. Ульяновск: УлГТУ, 2008. 137 с.
14. Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.
15. Халимоненко А. Д., Вьюшин Р. В. Точность обработки при точении заготовок режущим инструментом, оснащенным сменными керамическими пластинами // Записки Горного института. 2014. Т. 209, № 209. С. 99-103.
Сведения об авторах
Максаров Вячеслав Викторович — доктор технических наук, профессор, декан электромеханического факультета, заведующий кафедрой машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, В. О., 21-я линия, д. 2, e-mail: maks78.54@mail.ru
Халимоненко Алексей Дмитриевич — кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, В. О., 21-я линия, д. 2, e-mail: khalim76@rambler.ru Горшков Илья Валерьевич — аспирант кафедры машиностроения, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, В. О., 21-я линия, д. 2, e-mail: gorshkov.ilya.94@gmail.com
Бригаднов Игорь Альбертович — доктор физико-математических наук, профессор, кафедра информационных систем и вычислительной техники, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, В. О., 21-я линия, д. 2, e-mail: brigadnov@mail.ru
Для цитирования: Максаров В. В., Халимоненко А. Д., Горшков И. В., Бригаднов И. А. Технологическое обеспечение качества направляющих металлорежущих станков // Металлообработка. 2019. № 4 (112). С. 59-67.
Ivit IiHLL/UUDUHDU I ft A
lylEliHLL'UU inHDU I l\H
Ut/uviy
UDC 621.914
DOI 10.25960/mo.2019.4.59
Technological support of quality of guiding metal-cutting machines V. V. Maksarov, A. D. Khalimonenko, I. V. Gorshkov, I. A. Brigadnov
The paper discusses the features of manufacturing and problems that arise during the machining of guide machine tools. The research results showed that the accuracy of the surface and the quality of the surface layer significantly affect the accuracy, durability and performance of machine tools. It was also found that traditional manufacturing techniques for such parts (grinding, face milling) are outdated and do not provide the required accuracy with the required performance. Instead of these technologies, a method of face milling with the use of metal-ceramic cutting plates and a new method of arrangement of cutters with ceramic cutting plates was proposed.
Keywords: cutting ceramics, tool life, milling, machining quality, machine tool guides.
The article was prepared with the support of the state task № 9.10520.2018/11.12 in the implementation of the national technological initiative.
1. Andreev V. N., Sedov E. V. Processing of gray iron with end mills with minera-ceramic plates // Machine tools and tools. 1981. N 5.
2. Arshinov V. A. Metal cutting and cutting tools // V. A. Arshinov, G. L. Alekseev. M.: Mashinostroenie, 1976. 440 p.
3. Baklanov E. I., Boldyrev A. I., Derkachev N. I. The study of the cutting properties of mineral ceramics in face milling of gray iron // Machine tools and tools. 1980. N 2.
4. Dalsky A. M., Bazrov B. M. Technological heredity in engineering production. M.: MAI, 2000. 364 p.
5. Metal cutting machines: textbook for technical colleges / N. S. Kolev, L. V. Krasnichenko, B. H. Portman [et al.] M.: Mashinostroenie, 1980. 500 p.
6. Maksarov V. V., Khalimonenko A. D. Quality assurance in milling cutting ceramics of the exact surfaces of machine components and parts // Modern engineering: Science and education: materials of the 6th international scientific-practical conference. SPb.: Polytechnic, 2017.
7. Maksarov V. V., Rakhmankulov R. R. Technology quality assurance of geometric parameters when processing the mating surface of the cylinder block of an internal combustion engine // Quality and life. 2016. N 3.
8. Maltsev O. S., Mamkin, G. I., Maksimov A. V. Investigation of the cutting properties of ceramics when milling cast iron // Production and use of alloys. M., 1982.
9. Mukhsovranov M. V., Kalmykov, V. V., Avramenko M. Yu. Technological background to improve the performance characteristics of the guide elements // Fundamental research. 2016. N 8 (part 1). P. 55-58.
10. Pronikov A. S. Design of metal-cutting machine tools and machine tools: a reference book-textbook in three volumes. Vol. 1. M.: Mashinostroenie, 1994. 443 p.
11. Reshetov D. N. Details and mechanisms of machine tools. Vol. 1. M.: Mashinostroenie, 1972. 658 p.
12. Reshetov D. N., Portman V. N. Accuracy of machine tools. M.: Mashinostroenie, 1986. 336 p.
13. Sankin Y. N., Sankin N. Yu. The stability of turning machines with nonlinear characteristic of the cutting process // ulyanovsk: UlSTU, 2008. 137 p.
14. Suslov A. G. The quality of the surface layer of machine parts. M.: Mechanical Engineering, 2000. 320 p.
15. Khalimonenko A. D., Viushin R. V. Accuracy of the machining turning process of the workpieces, when cutting tool equipped with removable ceramic inserts // Journal of Mining Institute. 2014. Vol. 209. P. 103.
intact authors
Maksarov Vyacheslav Viktorovich — Doctor of Technical Sciences, professor, dean of the Faculty of Electromechanical, Head of the Department of Mechanical Engineering of the St. Petersburg Mining University, 199106, St. Petersburg, 21 line V. O., 2, e-mail: maks78.54@mail.ru
Khalimonenko Aleksei Dmitrievich — Ph. D., Associate Professor of Mechanical Engineering of the St. Petersburg Mining University, 199106, St. Petersburg, 21 line V. O., 2, e-mail: khalim76@rambler.ru
Gorshkov Ilya Valerievich — Postgraduate Student, Department of Mechanical Engineering of the St. Petersburg Mining University, 199106, St. Petersburg, 21 line V. O., 2, e-mail: gorshkov.ilya.94@gmail.com
Brigadnov Igor Albertovich — DSci in Physics and Mathematics, Professor, Department of Information Systems and Computer Sciences of the St. Petersburg Mining University, 199106, St. Petersburg, 21 line V. O., 2, e-mail: brigadnov@mail.ru
For citation: Maksarov V. V., Keksin A. I., Filipenko I. A., Brigadnov I. A. Technological features of magnetic-abrasive processing in terms of digital technology // Metalloobrabotka. 2019. N 4 (112). P. 59-67.
References
