CC BY
14
Volgin Vladimir Mirovich, doctor of technical sciences, professor, volgin@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.91.01
УСТОЙЧИВОЕ И НЕУСТОЙЧИВОЕ РАЗРУШЕНИЕ ВИТКА СЛИВНОЙ СТРУЖКИ КАК ПРОЦЕССА СТРУЖКОЛОМАНИЯ
С .Я. Хлудов, Е.В. Маркова, О.В. Чечуга
В работе рассмотрены особенности разрушения витка стружки как процесса стружколомания, имеющего устойчивый и не устойчивый характеры. Проведены уточненные области режимов резания с разрушением витка стружки при точении сменными многогранными пластинами материалов группы P и M по классификации ISO. Определены границы устойчивого и не устойчивого разрушения витка стружки.
Ключевые слова: сливная стружка, разрушение витка, устойчивый процесс.
В зависимости от рода и механических свойств обрабатываемого материала, геометрических параметров и формы передней поверхности режущего инструмента, условий обработки в процессе точения обрабатываемых материалов групп P и M по классификации ISO образуется сливная стружка, принимающая различную форму и размеры ее витка.
Отсутствие разрушения витка сливной стружки вызывает снижение производительности, повышение себестоимости и, при этом, не обеспечивается требуемое качество обработанной поверхности. Рассматривая разрушение витка стружки как процесс, все способы его реализации условно можно разделить на процессы: разделения, дробления и ломания [1-4]. Процесс стружколомания это результат воздействия на уже сформированный виток со стороны препятствий, когда разрушение его целостности находится на некотором расстоянии от места воздействия. Из всех способов стружко-ломания наибольшее распространение получил способ, в основе которого заложено использование сменных многогранных пластин (СМП), имеющих сложную форму передней поверхности.
Разрушение витка сливной стружки как процесса стружколомания в зависимости от его формы осуществляется по разным схемам [5]. При реализации той или иной схемы процесса стружколомания результатом разрушения витка стружки является получение многовитковых или одновитковых элементов. Разрушение витка на одновит-ковые элементы предшествует стружколомание на многовитковые элементы. Если результатом процесса стружколомания является разрушения витка на элементы одинаковой формы и размеров, он может считаться устойчивым. В случае, когда разрушение витка стружки осуществляется на элементы, отличающиеся по размерам и форме -процесс характеризуют как не устойчивый.
Разрушение витка сливной стружки, имеющее неустойчивый характер является переходным процессом, отделяющим непрерывную стружку от устойчивого стружко-ломания на многовитковые элементы (рис.1) или разделяющие устойчивые процессы стружколомания на многовитковые и одновитковые элементы (рис.2).
Осуществляя выбор формы СМП для оснащения державки токарного резца, технолог при проектировании технологического процесса пользуется информацией, которой производитель инструмента сопровождает режущую пластину. Фирма-изготовитель СМП, предоставляя сведения о своей продукции, рекомендует область режимов резания (s подачи и t глубины резания), назначение которых для данной формы передней поверхности обеспечивают разрушение витка стружки как процесса стружколомания для определенной группы материалов по классификации ISO.
498
/
а
б
в
Рис. 1. Образцы стружки: а — непрерывная спираль; б — многовитковые элементы при неустойчивом характере стружколомания; в — многовитковые элементы при устойчивом характере стружколомании
Рис. 2. Образцы стружки: а — многовитковые элементы при устойчивом стружколомании; б — многовитковые одновитковые элементы при неустойчивом характере стружколомания; в — одновитковые элементы при устойчивом характере стружколомании
Каждая фирма, например, Бапёу1к СогошаП (Швеция), МквиЬшЫ (Япония), Ког1оу (Южная Корея), Ьсаг (Израиль), предлагает свою форму передней поверхности для конкретной группы обрабатываемых материалов. Причем для условий чистового точения материалов группы Р, например Шведской компании Бапёу1к Согошап1;, рекомендуются для пластины в форме ромба с углом при вершине 80° пять форм передней поверхности с обозначением: WF, РБ, МБ, ЬС, ХБ. При обработке материалов группы М той же фирмой предлагаются СМП с формой передней поверхности МБ, ББ, ЬС, ХБ.
Разнообразие форм передней поверхности объясняется невозможностью обеспечения разрушения витка сливной стружки для всего диапазона материалов групп Р и М при использовании одной конкретной формы передней поверхности. Данное утверждение подтверждается отказом от универсальных конструкций передней поверхности СМП ведущими производителями твердосплавного инструмента.
Уточнение сведений о режущих способностях СМП при обработке конкретного материала, позволяет принимать обоснованные решения и добиваться максимально положительного результата, в том числе и для получения благоприятной формы стружки.
На рис. 3 представлены рекомендованная и уточненная зоны дробления стружки при точении стали 45Х пластиной СКМО 120408-НМ. Из рисунка видно, что область режимов резания стружколомания, полученная по результатам испытаний, значительно отличается от рекомендованной фирмой Ког1оу (Южная Корея), являющейся изготовителем данной пластины.
Пластина рекомендована для универсального применения. Однако, испытания показали, что при обработке стали 45Х, пластину СЫМО 120408-НМ следует применять для получистовой обработки при глубине резания I не менее 1 мм и подачах £ бо-
а
б
в
лее 0,24 мм/об. При работе с подачами £ более 0,4 мм/об и глубиной £ более 1мм наблюдается появление вибраций и увеличение шероховатости обработанной поверхности. При глубине резания менее 1 мм и подаче £ < 0,28 мм/об стружка имела форму непрерывной винтовой спирали, а при точении с глубиной £ < 0,2 мм стружка получала форму прямой («путаной»).
3,0 2,5
2.0 1,5 1.0 0,5
0,1 0,2 0,3 0,4 s, мм/об
Рис. 3. Область режимов резания с разрушением витка сливной стружки при точении стали 45Х пластиной CNMG120408 - HM (Korloy - Южная Корея): 1 - отсутствие стружколомания; 2 - рекомендованная фирмой изготовителем; 3 - неустойчивое стружколомание на многовитковые элементы; 4 - устойчивое стружколомание на многовитковые элементы;
5 - неустойчивое стружколомание на одновитковые элементы; 6 - устойчивое стружколомание на одновитковые элементы
Изменение скорости резания, как отмечалось ранее, вызывало изменение границ областей устойчивого и неустойчивого разрушения витка стружки. На рис. 4 приведены результаты исследования влияния скорости резания при точении стали 12ХМ2Н10Т на процесс стружколомания.
На рис. 5. приведены результаты исследования влияния скорости резания при точении стали 45Х на процесс стружколомания.
v, м/мин 400
300
200
100
0 0,1 0.2 0,3 0,4 s, мм/об
Рис. 4. Влияние скорости резания при точении стали 12ХМ2Н10Т на области режимов резания с устойчивым и неустойчивым разрушением витка сливной стружки на одновитковые и многовитковые элементы: 1 - отсутствие стружколомания; 2 - неустойчивое стружколомание на многовитковые элементы; 3 - устойчивое стружколомание на многовитковые элементы; 4 - неустойчивое стружколомание на одновитковые элементы; 5 - устойчивое стружколомание на одновитковые элементы 500
В качестве оценки жесткости витка стружки предлагается использовать ее относительное значение \¥0Тн:
где а1 — толщина стружки; Вср - средний диаметр витка стружки; ширина стружки.
0,1 0,2 0,3 0,4 s, мм/об
Рис. 5. Влияние скорости резания при точении стали 45Х на области режимов резания с устойчивым и неустойчивым разрушением витка сливной стружки на одновитковые и многовитковые элементы: 1 — отсутствие стружколомания; 2 — неустойчивое стружколомание на многовитковые элементы; 3 - устойчивое стружколомание на многовитковые элементы; 4 - неустойчивое стружколомание на одновитковые элементы; 5 -устойчивое стружколомание на одновитковые
элементы
Из рис. 4 и 5 видно, что для каждой области разрушения витка на многовитковые и одновитковые элементы как устойчивого, так и неустойчивого процесса стружколомания, их границы совпадают с определенными значениями W0th относительной жесткости витка стружки.
Список литературы
1. Васин С.А., Хлудов С.Я. Проектирование сменных многогранных пластин. Методологические принципы. М.: Машиностроение, 2006. 352 с.
2. Зябрева Д.С. К вопросу о процессах «дробления», «ломания» или «разделения» витка стружки // VIII Молодежная научно-практическая конференция Тульского государственного университета «Молодежные инновации». Сборник докладов. Секция: Технические науки. Часть 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014, С. 107-112 .
3. Петров В.Н. Разрушение витка сливной стружки как процесс стружколомания // Всероссийская научно-практическая конференция «Отечественный и зарубежный опыт обеспечения качества в машиностроении». Сборник докладов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2019. С. 198-203.
4. Васин С.А., Иванов В.В. Стружкодробление при точении. Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. 151 с.
5. Зябрева Д.С. Критерии разрушения витка стружки и их уточнение // Молодежный вестник политехнического института. Сборник статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. С. 118-121.
Хлудов Сергеи Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, hs tulajpoliteh(a)jnail.rii, Россия, Тула, Тульский государственный/ университет,
Маркова Екатерина Витальевна, канд. техн. наук, доцент, mar-ta06@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чечуга Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доцент, sourie I@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STABLE AND NON-STABLE DESTRUCTION OF THE DRAIN CHIP TURN AS A CHIP COLLECTION PROCESS
S. Y. Khludov, E. V. Markova, O. V. Chechuga
The paper considers the peculiarities of chip winding destruction as a chipbreaking process having stable and non-stable characters. Refined areas of cutting modes with breakage of chip turn at turning by replaceable monogenous plates of materials of group P and M according to ISO classification were carried out. The grains of stable and non-stable destruction of the chip turn have been determined.
Key words: drain chips, winding destruction, stable process.
Khludov Sergey Yakovlevich doctor of technical sciences, professor, hstula_politeh@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Markova Ekaterina Vitalievna, candidate of technical sciences, docent, marta06@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chechuga Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, sour-ie_1@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
