CC BY
5деформационно -прочностных свойств применяемого полимерного материала.
Литература
1 Ли, Р. И. Восстановление неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники полимерными материалами [Текст]: дис ... докт. техн. наук. / Ли Р. И. - М., 2001, - 340 с.
2 Юдин, М. И. Технология восстановления посадок соединений деталей постановкой дополнительного элемента [Текст]: монография / Юдин М. И., Ширай О. Г.; Краснодар: Изд-во Кубанского ГАУ, 2005. - 92 с.
3 Беляев, Н. М. Сопротивление материалов [Текст] / Беляев Н. М.; - М.: Наука, 1976. - 607 с.
4 ГОСТ 12423-66. Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб) [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 6 с.
УДК 621.822.6.004.67: 668.3: 631.3.02
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБОСНОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С ПОЛИМЕРНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ
Ли Р. И., Псарев Д. Н.
ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет, 398600, г. Липецк, ул. Московская 30, (4742)32-80-88, 32-80-81, e-mail: romanlee@,list.ru
Восстановление, корпусная деталь, подшипник, полимер, покрытие, усилие, резание, эксперимент.
Restoration, case detail, bearing, polymer, covering, effort, turning, experiment.
Приведен анализ влияния геометрических параметров режущего инструмента на усилие резания, режимов механической обработки на шероховатость обработанной поверхности,
результаты эксперимента и оптимальные параметры механической обработки подшипников с полимерным покрытием.
The analysis of influence of geometrical parameters of a cutter on effort of cutting, machining modes to a roughness of the processed surface, results of experiment and optimum parameters of machining of bearings with a polymeric covering is provided.
Полимерные покрытия наносят на посадочные места подшипников вручную кистью, центробежным способом (корпусные детали), обливом и окунанием и формированием покрытия с помощью ракеля (валы). Общим недостатком вышеуказанных способов является относительно низкая точность геометрических размеров полимерных покрытий из-за усадки полимерного материала при отверждении. Повысить точность геометрических размеров полимерных покрытий можно, если исключить влияние на них усадки.
Для этого предлагается комплексная технология, включающая две различные технологии. Первоначально наносят полимерное покрытие на посадочные места подшипников и проводят отверждение при повышенной температуре. При этом покрытие получает усадку. Затем покрытие механически обрабатывают точением под заданный номинальный размер.
Цель исследований - анализ влияния геометрических параметров режущего инструмента, режимов резания на качество обработанной поверхности, определение оптимальных параметров резца и режимов резания.
Анализ сил, действующих на режущий клин инструмента
Обрабатываемость полимеров резанием оценивают их способностью легче или труднее поддаваться обработке резанием. Для количественной оценки обрабатываемости полимеров наибольшее применение получил критерий оценки по скорости резания - коэффициент относительной обрабатываемости Kv [1]. Его определяют как отношение скорости резания V обрабатываемого материала к скорости V^ резания материала принятого за эталон, при одинаковых периодах стойкости и других равных условиях: Kv = У/Уэт. За эталонный принимают такой материал, который хорошо исследован и является наиболее близким по свойствам к рассматриваемой марке пластмассы.
Если Kv > 1, то полимерный материал считается легкообрабатываемым; если Kv < 1, то труднообрабатываемым.
В процессе резания пластмасс на режущий клин инструмента действуют силы, приложенные к его передним и задним поверхностям. Для практических расчетов силы, действующие на режущий клин инструмента, представляют в виде трех составляющих: Ръ, Ру и Рх, каждая из которых складывается из сил, приложенных к передней и задней поверхностям (рис. 1).
Малые значения сил - это первая закономерность при резании пластмасс. Другая закономерность состоит в том, что основную долю сил Ръ, Ру, Рх составляют силы, действующие на задних поверхностях инструментов. Автором установлено, что при точении стеклотекстолита СТ силы, действующие на задних поверхностях резцов, составляют от 70 до 95 % значений сил Рт, Ру, Рх [1]. Малые значения сил, действующих на передних поверхностях инструментов, приводят к тому, что главная сила Рх при резании острозаточенным инструментом всего на 10 ... 20 % превышает силу Ру, а при износе инструмента къ = 0,12 ... 0,18 мм сила Ру становится больше силы Р2 и при дальнейшем изнашивании инструмента превышает ее в 1,25 ... 1,5 раза. При резании реактопластов наблюдается большое колебание абсолютных значений сил, связанное с прерывистым характером процесса стружкообразования. Например, при точений того же стеклотекстолита СТ колебание всех составляющих сил доходит до 60 ... 80 % их абсолютных значений с частотой до 5-20 раз в секунду.
Влияние геометрических параметров режущего инструмента на силы резания
Геометрические параметры режущего инструмента оказывают на силы резания Р2, Ру, Рх большое влияние. Наиболее сильное влияние оказывает передний угол ф, при увеличении которого от -20 до +40° уменьшается значение сил в 2...4 раза.
Установлено, что для каждого материала и конкретных условий резания имеется такое значение переднего угла, при котором сила Ру = 0. Такой угол называют критическим передним углом. При работе с критическим передним углом получают наилучшие результаты по точности размеров и шероховатости обработанной поверхности. Поэтому необходимо определить критический передний угол резца, что обеспечит наиболее высокое качество обработки полимерного покрытия.
Увеличение заднего угла также приводит к уменьшению сил резания. Установлено, что уменьшение сил Рг, Ру, Рх при увеличении заднего угла инструментов происходит только вследствие уменьшения сил, действующих на задних поверхностях.
Влияние параметров режима механической обработки на качество полимерного покрытия
Изменение скорости резания в широком диапазоне незначительно влияет на изменение абсолютных значений сил. Увеличение подачи приводит к уменьшению сил Py и Px. При изнашивании режущего инструмента происходит интенсивный рост сил Pz, Py, Px, происходящий в основном в результате увеличения сил, действующих на задних поверхностях инструментов. Интенсивный рост силы Ру приводит к отжатию заготовки в процессе резания, нарушению геометрической формы и точности ее размеров.
Необходимо определить вид резца и его оптимальные геометрические параметры, в том числе значение критического переднего угла, а также частоту вращения и подачу, обеспечивающие минимальную шероховатость. Тем самым мы обеспечим экономическую точность обработанного полимерного покрытия, так как допустимая точность не приемлема для производства [2].
В ходе эксперимента исследовали зависимость силы резания Pz от переднего угла ракеля у, значения которого составляли 10; 20; 30 и 40о. На рис. 2 показана вышеназванная зависимость. Как следует из рис. 2 максимальное значение силы резания Pz = 40 Н наблюдается при переднем угле ракеля у = 10о. С увеличением переднего угла ракеля у сила резания Pz убывает по нелинейной зависимости. Экстремум в виде минимума Pz = 10 Н имеет место при переднем угле ракеля у = 30о. С дальнейшим увеличением переднего угла ракеля у сила резания Pz увеличивается. Таким образом установлено, что оптимальным значением переднего угла при котором обеспечивается
минимальная сила резания является у = 30о.
Рис. 2. Зависимость силы резания Pz от переднего угла ракеля у
На рис. 3 представлены шероховатость полимерных покрытий после мехобработки резцами Т-15К6 и ВК-8 при различной частоте вращения заготовок.
Рис. 3. Шероховатость полимерных покрытий Я после Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 1 (1)
мехобработки резцами Т-15К6 и ВК-8 при различной частоте вращения заготовок п: 1 - резец Т-15К6; 2 - резец ВК-8
Как следует из рис. 3 минимальную шероховатость Яа = 1,9 мкм имеют полимерные покрытия Ф-40, обработанные резцом Т-15К6 при частоте вращения п = 2500 мин-1 и подаче 8 = 0,07 мм/об.
Минимальную шероховатость Яа = 1,7 мкм имеют полимерные покрытия Ф-40, обработанные резцом ВК-8 при частоте вращения п = 2000 мин-1 и подаче 8 = 0,07 мм/об.
Таким образом, исследованиями процесса механической обработки полимерных покрытий установлено, что наиболее высокое качество полимерного покрытия обеспечивает мехобработка резцом ВК-8 с оптимальным значением переднего угла у = 30о, при частоте вращения п = 2000 мин-1 и подаче 8 = 0,07 мм/об.
Литература
1. Штучный, Б. П. Механическая обработка пластмасс. Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. [Текст] / Штучный Б. П. -М.: Машиностроение, 1987. - 152 с.
8 Зуев, А. А., Технология машиностроения.2-е изд., испр. и доп. -СПб.: Издательство «Лань», 2003. - 496 с.
