CC BY
16
ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА СИЛОВЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ОСЕВОЙ ОБРАБОТКЕ
1 2 Джемалядинов Р.М. , Ракитсопуло С.Л.
Email: [email protected]
'Джемалядинов Руслан Марленович - преподаватель, кафедра технологии машиностроения;
2Ракитсопуло Сергей Леонидович - магистрант, Крымский инженерно-педагогический университет, г. Симферополь
Аннотация: в статье рассмотрено влияние масел растительной природы как экологически чистых технологических сред, подвергаемых барботированию активными газами и подаваемых в зону резания в виде аэрозоля, на силовые характеристики процесса резания. Установлено, что существенное влияние на снижение крутящего момента и осевой силы при сверлении оказывают растительные масла, насыщенные азотом. Дополнительное насыщение зоны контакта кислородом, наоборот, приводит к увеличению составляющих сил резания и как следствие - ухудшению условий резания.
Ключевые слова: масла растительной природы, барботирование, активные газы, силы резания.
EFFECT OF MODIFIED TECHNOLOGICAL ENVIRONMENTS
ON FORCE CHARACTERISTICS DURING AXIAL MACHINING
12 Dzhemalyadinov R.M. , Rakitsopulo S.L.
1Dzhemalyadinov Ruslan Marlenovich - Teacher, DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING;
2Rakitsopulo Sergey Leonidovich — Undergraduate, CRIMEAN ENGINEERING AND PEDAGOGICAL UNIVERSITY, SIMFEROPOL
Abstract: the article discusses the effect of vegetable oils, as environmentally friendly liquids, which are subjected to bubbling with active gases and fed into the cutting zone, on the power characteristics of the cutting process. Found that a significant impact on the reduction of torque and axial force when drilling have vegetable oils saturated with nitrogen. Additional saturation of the contact zone with oxygen, on the contrary, leads to an increase in the components of the cutting forces and, as a consequence, deterioration of the cutting conditions.
Keywords: vegetable oils, barbotage, active gases, cutting force.
УДК 621.91.01
Изделия машиностроительного производства, представленные на внутреннем и внешнем рынках, в условиях жесткой конкуренции должны обладать высоким уровнем возможностей и удовлетворять высоким требованиям потенциальных клиентов. Поэтому основными задачами в развитии машиностроения являются постоянное улучшение продукции и нахождение необходимых вариантов сочетания требуемых свойств изделия.
Значительное влияние на качество получаемых поверхностей и работоспособность инструмента оказывают свойства применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) [1, 2], что особенно заметно на процессах, протекающих в условиях закрытого резания, таких как операции осевой обработки, размерным инструментом.
Традиционно применяемые в материалообработке составы СОТС являются одним из главных загрязнителей окружающей среды. На сегодняшний день существуют следующие тенденции решения данной проблемы: разработка новых составов, снижающих степень негативного воздействия, применение СОТС на растительной основе, минимизация подачи СОТС в зону резания, использование покрытий, адгезионно не активных по отношению к обрабатываемому материалу, а также использование «сухого» резания [3].
Учитывая имеющиеся недостатки каждого из перечисленных методов, наиболее эффективным решением может стать применение СОТС растительной природы, подаваемые в зону обработки применяя метод минимизированной подачи смазочного материала в виде аэрозоля, достаточного для эффективного протекания процесса резания.
Первый этап исследований по влиянию масел растительной природы, предварительно подвергающихся барботированию (пропускание газа через слои жидкости) активных газов, на показатели контактных процессов при осевой обработке показан на рисунках 3 и 4.
Рис. 1. Общая схема измерительной установки: 1 - устройство минимизированной подачи смазки, 2 - сверло, 3 - заготовка, 4 - патрон, закрепленный на многокомпонентном
динамометре М30-3-6К
Эксперименты проводились на титановом сплаве марки ВТ-22, ввиду его высокой химической активности к действию окружающей среды. В качестве осевой обработки была рассмотрена операция сверления. Режущим инструментом было выбрано спиральное сверло диаметром 8.5 мм со стандартной заточкой согласно ГОСТ 19543-74. Режимы резания подбирались по усредненным данным общемашиностроительных нормативов [4, 5, 6] и составляли - скорость резания 13,3 м/мин, подача 0,18 мм/об.
В качестве СОТС в зону обработки подавались подсолнечное и рапсовое масла после предварительного барботирования в течение 30 минут. Установка для насыщения жидких сред газами представлена на рисунке 2. Газ из кислородной подушки 1 один поступает в резервуар 2, далее посредством компрессора 3 поступает в распылитель 4, который находится в резервуаре 5 наполненном маслом, вследствие этого распылитель 4 насыщает толщу масла пузырьками газа.
/ Д. 3 4 5
/ 1 -*- 1
1 - 1
Рис. 2. Схема установки для барботирования
Учитывая специфику процесса, при измерении составляющих сил резания учитывались величины осевой силы и крутящего момента.
1500
Подс. + N2 Рапс. + N2 Рапс. + 02 Подс. + 02 Подс. Рапс. Сухое
СОТС
Рис. 3. Гистограммы изменения осевой силы при сверлении в зависимости от применяемой
СОТС
Подс. + N2 Рапс. + N2 Рапс. + 02 Подс. + 02 Подс. Рапс. Сухое
СОТС
Рис. 4. Гистограммы изменения крутящего момента при сверлении в зависимости от
применяемой СОТС
Выводы: Анализ данных экспериментов, проведенных в лабораторных условиях показал, что наибольший эффект на снижение осевой силы и крутящего момента при сверлении оказали нерафинированное рапсовое и подсолнечное масла предварительно насыщенные азотом. Данный эффект может быть связан со взаимодействием ювенильных поверхностей с газовой составляющей продаваемой среды, приводящим к охрупчиванию обрабатываемого материала и как следствие к снижению сил резания. Насыщение зоны резания кислородом приводит к ухудшению условий резания ввиду более активного образования оксидных пленок на поверхностях инструмента и заготовки.
Растительные масла также влияют на контактные процессы, обладая повышенной смазочной способностью и содержащие в своем составе ПАВ (в виде органических кислот) предопределяют глубину проникновения их в контактный зазор и зоны предразрушения на атомарно-дислокационном уровне.
Список литературы /References
1. Джемалядинов Р.М. Особенности влияния технологических сред на силовые характеристики при нарезании резьбы в нержавеющих сталях и титановых сплавах / Р.М. Джемалядинов, В.В. Скакун, Д.В. Швед // Достижения науки и образования, 2018. №7 (29). Том 2. С. 14-18.
2. Наумов А.Г. Повышение эффективности лезвийной обработки быстрорежущим инструментом при использовании экологически чистых СОТС: дис. на соиск. уч. степ. док. техн. наук. Москва, 1999. 408 с.
3. Алиев А.И. Исследование влияния СОТС растительной природы на составляющие силы резания / Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. Симферополь: НИЦ КИПУ, 2011. С. 42-46.
4. Гуревич Я.Л. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1986. 180 с.
5. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.
6. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием. М.: Машгиз, 1962. 1240 с.
