Управление качеством процесса резания борфрезами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Список литературы

1. Способы образования резьб на многошпиндельных станках и технология изготовления инструмента: учеб. пособие / А.С. Ямников [и др.]. Старый Оскол: ООО «Изд-во ТНТ», 2007. 204 с.

2. Сандгартен И.Л., Кузнецов В.П., Ямников А.С. Аналитическое определение деформации ведущих элементов метчиков / Материалы научно-технического семинара «Прогрессивные технологии и оборудование механосборочного производства». М.: МАМИ, 2009. С. 29-32.

3. Прогрессивная технология обработки винтовых поверхностей и резьб / А.С. Ямников [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. 233 с.

4. Горшков А.Г., Старовойтов Э.И., Тарлаковский Д.В. Теория упругости и пластичности. М.: Физматлит, 2002. 416 с.

5. Рекач В.Г. Руководство к решению задач по теории упругости. М.: Высшая школа, 1966. 227 с.

A. Malikov., I. Sandgarten, A. Yamnikov

The influence of leading tap elements deformations upon threading accuracy

The report considers the influence of elastic deformations in leading tap teeth under the cutting force’s axial component upon the pitch error in the thread being machined. These errors cause other analytically related errors in the specified mean thread diameter. The deflection has been derived by solving Mitchell’s problem.

Keywords: tap, the leading tooth elastic deformation, the accuracy of pitch of the

thread.

Получено 12.01.10

УДК 621.914.2

И.Э. Аверьянова, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-25-38, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

С.В. Зябрев, директор, (4872) 33-25-38, [email protected] (Россия, Тула, ОАО «РТО»),

М.О. Борискина, студент, (4872) 33-25-38, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

А.С. Хлудов, студент, (4872) 33-25-38, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ БОРФРЕЗАМИ

Рассмотрены вопросы работы борфрез, возникающие при этом силы, влияние изменения параметров режимов резания на характер процесса изнашивания и на период ее стойкости.

Ключевые слова: фрезерование, режущий инструмент.

Обеспечение качества продукции во многом определяется качеством используемого инструмента. Борфрезы и осевые цилиндрические фрезы и по конструкции, и по кинематике обработки аналогичны, так как

имеют принципиально одинаковые закономерности, описывающие основные показатели процесса обработки.

Подавляющее большинство борфрез используется как механизированный ручной инструмент, получающий от привода вращение с частотой п=10000...80000 об/мин.

При этом вручную создаются вертикальная Рв и горизонтальная Рг сила (сила подачи), которые определяют глубину резания t и скорость движения подачи Ув (рис. 1).

Суммарная сила

Р2Х = Рв + Рг в любо й мо лент времени должна быть по величине и направлению равна силе резания, изменяющейся с частотой, в любом случае не меньшей частоты вращения борфрезы п. Естественно, что вручную создаваемая сила, копируя силу резания, не может колебаться с той же частотой п.

В технологической системе должны возникнуть демпфирующие элементы, которыми, по-видимому, являются инерционность массы привода, борфрезы и специфическое воздействие рук рабочего, удерживающего привод. Сглаживанию возникающих колебаний способствует высокая частота вращения борфрезы, при низкой частоте (п=500...1500 об/мин) ручная обработка практически не возможна.

При обработке борфрезами даже на протяжении одного рабочего хода резко меняются все элементы резания - V, Бм, I, а, Ь. Известно, что значительный вклад в изнашивание контактных участков лезвия инструмента вносят усталостные явления, связанные с циклическими нагрузками.

При резании с постоянным режимом наблюдается сравнительно стабильный характер контакта поверхностей инструмента, стружки и заготовки, поэтому велика вероятность того, что нагрузка будет действовать на одни и те же микроучастки лезвия.

Периодическое изменение параметров режима резания приводит к изменению степени пластической деформации обрабатываемого материала, состоянию застойной зоны, сил трения на передней и задней поверхностях, силы и температуры резания. Происходит периодический перенос максимальных нагрузок с одних микроучастков контакта на другие, что приводит к более равномерному износу. Кроме того, изменение режима резания ведет к перераспределению вкладов различных видов изнашивания (адгезионное, диффузное и т.д.) в суммарный износ режущей части.

I

Рис. 1. Силы, действующие на зуб фрезы

Все это может благоприятно сказаться на характере процесса изнашивания борфрезы и на периоде ее стойкости.

Сопряжение передней и задней поверхностей лезвия инструмента принято аппроксимировать частью цилиндрической поверхности с радиусом р (рис. 2). Для твердого сплава величина р в зависимости от различных факторов колеблется в пределах 0,01.. .0,03 мм, для инструментальных материалов - 0,005...0,01 мм. При затуплении инструмента радиус р стабилизируется на величине 0,02.0,05 мм [1].

Рис. 2. Схема срезания лезвием с округлением радиуса р

При наличии округления режущей кромки срезаемый слой толщиной а пластичного материала подминается на величину Ла, а поверхность резания упруго восстанавливается на величину ЛИ&Ла, и фактически в стружку переходит часть срезаемого слоя аф. Режущая поверхность АВСЭЕ состоит из плоской части АВ передней поверхности с постоянным передним углом у, плоской части ЭЕ задней поверхности с углом а и радиусного участка ВСЭ, на котором находится точка С, разделяющая переднюю и заднюю поверхности. Значение углов у и а на участке ВСЭ переменны, передний угол на части участка ВС становится отрицательным и в точке С определяется по зависимости

р-Ла

81П(-У с ) =-----.

р

Как показано в работе [1], величина угла ус для некоторых металлов составляет -(50.55°). Если принять р=0,02 (для твердого сплава ВК8), то из зависимости (1) можно получить, что Ла=0,004 мм, что примерно одинаково с максимальной толщиной атах=0,0038 мм при обработке борфре-зами, и можно предположить, что будет происходить только подминание срезаемого слоя [2] (рис. 3).

3-й зуб

Рис. 3. Схема срезания припуска при а < аф

Однако срезание стружки произойдет даже в том случае, когда а<<Ла, если обработка ведется многозубым инструментом или за несколько проходов. Так в соответствии со схемой на рис. 3 первый и второй зубья будут только подминать обрабатываемый материал, а третий зуб срежет слой с фактической толщиной аф. На всех последующих зубьях будем иметь а=аф. Значительный недостаток резания в таких условиях заключается в том, что стружкообразование происходит в упрочненном пластической деформацией металле, что приводит к увеличению силы резания (особенно радиальной составляющей Рх, отношение Рх/Р2 достигает 0,5...0,6) и интенсивному износу, существенно влияет на качество обработанной поверхности изделия.

Список литературы

1. Аверьянова И.Э. Косоугольное микрорезания при производстве металлического волокна: дис. ... канд. техн. наук. Тула, 1998. 178 с.

2. Режущий инструмент: учебник для вузов / В.А. Гречишников [и др.]. М.: Машиностроение, 2005. 568с.

I. Averyanova, M. Boriskina, S. Zyabrev, A. Hludov

Control quality of process of the milling cutter

The questions of the milling cutters work, have been examined, the forces are springing up by this, the influence of changes is parameter of the cutting conditions to the wear pattern process and for a period of its stability.

Keywords: milling, cutting tool.

Получено 12.01.10