CC BY
7
FEATURES OF THE IMPLEMENTATION OF THIN LAYER TECHNOLOGY TURNING
OR MILLING ON CNC MACHINES
V.V. Zhmurin, V.V. Khryachkova
The article presents analytical studies aimed at improving the manufacturability of manufacturing parts in mechanical engineering through the introduction of fine processing technology. As a result of their implementation, the necessity was established in the development of a new methodology for assigning cutting modes, which takes into account the dynamic features of multi-purpose machines.
Key words: fine turning, surface roughness, cutting modes, finishing, imbalance.
Zhmurin Vladimir Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, vladimir_zhmurin@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Khryachkova Valeria Valeryevna, candidate of technical sciences, docent, hryachko-vavv@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.91.02
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-252-258
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И ФОРМЫ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ СМП СТАНДАРТНОГО ИСПОЛНЕНИЯ НА ОТНОСИТЕЛЬНУЮ ЖЕСТКОСТЬ ВИТКА
СТРУЖКИ
А.А. Маликов, О.В. Чечуга
В работе рассмотрено влияние режимов резания при точении на относительную жесткость витка стружки. Приведены зависимости для определения параметров поперечного сечения срезаемого слоя. Установлены закономерности влияния глубины резания, подачи и радиуса при вершине режущей пластины на толщину и ширину поперечного сечения срезаемого слоя при точении.
Ключевые слова: сливная стружка, подача, глубина резания, относительная жесткость.
Разрушение витка сливной стружки как процесса ломания при точении в зависимости от ее формы осуществляется по разным схемам [1-4]. При реализации той или иной схемы разрушения витка сливной стружки одним из критериев, определяющим процесс стружколомания, является его жесткость W [6-9]. В качестве оценки жесткости витка сливной стружки используется ее относительная величина WotE
Жотн = НгЧ (1)
0ТН Oopbi' V '
где a1- толщина стружки; Dср - средний диаметр витка стружки; b1- ширина стружки. Варьирование величиной Woth относительной жесткости витка сливной стружки достигается, в том числе за счет изменения режимов резания и управления формой режущей кромки.
При увеличении глубины резания ¿в условиях чистового точения, когда она соизмерима с радиусом R при вершине режущей пластины стандартного исполнения, а активная часть режущей кромки расположена на ее криволинейном участке, возрастают параметры amax максимальная толщина и Ьд действительная ширина поперечного сечения срезаемого слоя (рис. 1). Для больших значений радиуса R при равной t глубине резания amax максимальная толщина имеет меньшие значения, а Ьд действительная ширина срезаемого слоя большие значения.
С уменьшением радиуса Я при вершине СМП интенсивность изменения ашах максимальной толщины возрастает, а изменения значений Ьд действительной ширины срезаемого слоя убывает. При увеличении глубины Срезания с 0,1 мм на 0,4 мм для СМП с радиусом при вершине Я=0,4мм, значения атах увеличились в 2,25 раза, а для СМП с Я=0,8мм и Я=1,2мм, соответственно, в 2,15 и 2,12 раз. В свою очередь для того же диапазона значений ^ глубины резания значения Ьд действительной ширины срезаемого слоя для тех же значений радиусов Я при вершине увеличились, соответственно, в 1,82, 1,88 и 1,90 раз.
ат, мм 0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02 Ь:„ ММ
1,42 1,22 1,02 0,82 0,62 0.42 0,22 0,02 W , мм
0,000006 0,000005 0,000004 0,000003 0,000002 0,000001 о
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 t, мм Рис. 1. Влияние глубины резания t в условиях чистового точения на amaxмаксимальную толщину, Ьд действительную ширину поперечного сечения срезаемого слоя и Womn относительную жесткость витка стружки при точении СМП с радиусом при вершине: 1 -R = 0,4 мм; 2 - R = 0,8 мм; R = 1,2 мм
Допуская, что Kb коэффициент уширения можно принять равным единице, а Ka коэффициент утолщения равным коэффициенту усадки стружки, при точении СМП с Я=0,8мм относительная жесткость Woth витка стружки при увеличении?1 глубины резания с 0,5 мм до 0,8 мм возросла в 2,8 раза. При точении СМП с радиусом при вершине Я=\,2мм в том же диапазоне глубины резания значение WOth относительной жесткости витка стружки увеличилось в 2,7 раза.
Анализируя закономерность влияния параметров витка стружки на величину Woth относительной жесткости можно отметить, что увеличение a\ толщины поперечного сечения витка стружки с 0,2мм до 0,4мм при постоянных значениях его диаметра и ширины и вызывает изменения значений Woth более чем 20 раз. Увеличение в два раза ширины витка стружки при постоянных значениях толщины и диаметра в свою очередь вызывает уменьшение значений Woth относительной жесткости в два раза. Увеличение с 4 до 6 мм ^диаметра витка сливной стружки уменьшает значения относительной жесткости в 3,4 раза.
253
Таким образом, изменение глубины резания при чистовом точении приводит к изменению Жотн относительной жесткости витка стружки, а увеличение радиуса при вершине СМП обеспечивает снижение ее значений, что объясняется более интенсивным изменением параметра Ъд.
Анализ влияния величины подачи 5 на параметры поперечного сечения срезаемого слоя в условиях чистового точения при выполнении условия КЯ, приведены на рис. 2. Из рисунка видно, что с увеличением Я радиуса при вершине Яшах максимальная толщина срезаемого слоя имеет большие значения и изменяется интенсивнее. Так при изменении подачи 5в два раза для СМП с Я радиусами при вершине 0,4мм, 0,8мм и 1,2мм максимальная толщина атах срезаемого слоя увеличилась, соответственно, в 1,75, 1,89 и 1,93 раз.
Характер изменения Ъд ширины поперечного сечения срезаемого слоя не зависит от изменения величины s подачи, а ее величина определяется значением Я радиуса при вершине. При изменении 5 подачи в два раза значения Ъд ширины срезаемого слоя для СМП с Я радиусами при вершине 0,4мм, 0,8мм и 1,2мм изменялись в 1,08, 1,04 и 1,03 раз, соответственно. Таким образом, влияние подачи при уменьшении радиуса при вершине на величину Ъд возрастает, а на Яшах убывает.
При точении СМП с Я радиусом при вершине 0,4мм Жотн относительная жесткость витка стружки при увеличении s подачи в два раза возросла в 15 раз, а при точении СМП с Я радиусом при вершине 1,2мм увеличилось в 26 раз.
Если выполняется условие 1>Я, то в процессе точения в работе принимает участие как криволинейный, так и прямолинейный участок режущей кромки СМП стандартного исполнения.
лш 0,35
0,3
0.25
0,2
0,15
0,1
bd, мм
1,6 1,4 1.2 1
0,8 0.6
г
\з
1_
0 J 0,15 0,2 0,25 s, мм/об
Рис.2. Влияние подачи sвусловиях чистового точения на толщину amaxи ширину Ьд поперечного сечения срезаемого слоя при глубине резания t = 0,4мм для режущих пластин с радиусом при вершине: 1 - R = 0,4 мм; 2 - R = 0,8 мм; R = 1,2 мм
Параметры атахи Ьд рассчитываются по следующим зависимостям[5, 10]: атах = § [sin Р + cos ¡3 tan0+ £)];
Ьд =
[t-R(l-cos ft)] sin P '
где р- главный угол в плане, рад., а параметры /и Д определяются из выражений
254
tnnP = .
t-«(i-cosm) „ . s'
---—+R sin (р+-
tan^ ^ 2
sin Вл = —.
2R
При увеличении подачи в условиях получистового и чернового точения ümax максимальная толщина поперечного сечения срезаемого слоя возрастала, а его Ьд действительная ширина практически не изменялась. При увеличении t глубины резания в два раза ümax максимальная толщина срезаемого слоя уменьшается не более чем на 4%, а Ьд действительная ширина возрастает в 1,8 раза.
При выполнении условия t>R влияние на параметры отахи Ьд поперечного сечения срезаемого слоя оказывает величина ф главного угла в плане. Увеличение главного угла в плане вызывает увеличение ümax максимальной толщины и уменьшение Ьд действительной ширины поперечного сечения срезаемого слоя. При этом для большей t глубины резания интенсивность изменения параметра ümax снижается, а для параметра Ьд возрастает. Так при увеличении ф главного угла в плане с 45° до 90° при Глубине резания 1 мм увеличение параметра отахимело место в 1,4 раза, а при глубине резания 2 мм в 1,1раза. Увеличение главного угла в плане с 45° до 90° при глубине резания 1 мм вызвало уменьшение Ьд действительной ширины срезаемого слоя 1,33 раза, а при глубине резания 2 мм в 1,44 раза.
Значения WOTh относительной жесткости витка стружки при увеличении ф главного угла в плане в два раза возрастает в 7,6 раза. При увеличении ^подачи с 0,15 мм/об до 0,3 мм/об в условиях получистового и чернового точения при Глубине резания 1 мм WOTh относительная жесткость витка стружки увеличилась в 33 раза, а при Глубине резания 2 мм в 34 раза. При этом при большей глубине резания WOTh относительная жесткость имеет меньшие значения, так как влияние Ьд ширины поперечного сечения стружки на относительную жесткость ее витка возрастает (рис. 3).
W„ .мм П.0004
0.0003
0,0002
0,0001
1 /
0.1 0.15 0,2 0,25 з, мм/об
Рис. 3. Влияние подачи на относительную жесткость витка стружки при условии при глубине резания:1 - ¿=1мм; 2 - ¿=2мм
С увеличением Я радиуса при вершине стандартной СМП с 0,4мм до 1,2мм при увеличении главного угла в плане с 45° до 90° интенсивность изменения относительной жесткости витка стружки изменилась, соответственно, с 2,7 до 13,7 раз (рис. 4).
45 60 75 <р, град.
Рис. 4. Влияние главного угла в плане на относительную жесткость витка стружки при условии ¿>Я при точении СМП с радиусом при вершине: 1 - Я=0.4мм; 2 - Я=1,2мм
В зависимости от формы передней поверхности изменение значений режимов резания обеспечивают варьирование величиной Ос диаметра витка стружки и соответственно определяют величину его Жотн относительной жесткости. При точении стали 12Х18Н10Т резцом, оснащённым СМП CNMG 190608 - РМ с t глубиной резания 1,0мм с увеличением s подачи Ос диаметр витка стружки уменьшается (рис. 5.14).
На рис. 5 приведены образцы стружки при точении стали 12Х18Н10Т с t=1мм и у=210м/мин режущей пластиной DNMG 150608-ММ. Из рисунка видно, что увеличение подачи вызывает уменьшение диаметра витка стружки. При 5=0,1мм/об, стружка имела форму винтовой спирали и малую жесткость витка, что при изменении условий контакта со стружкозавива-ющим элементом на передней поверхности при внешнем воздействии на виток привело к появлению «путанки» (рис. 5, а).
Увеличение значений 5 подачи обеспечило снижение значений Ос диаметра витка и увеличение а\ толщины поперечного сечения стружки, что привело к увеличению Жтн относительной жесткости ее витка и как следствие к его разрушению. Необходимо отметить, что высокая температура материала стружки из-за низкого коэффициента теплопроводности стали 12Х18Н10Т объясняет изменение формы витка стружки наприведенных на рис. 5.15, б - г образцов стружки после контакта с препятствиями.
При увеличении V скорости резания уменьшается Ь ширина площадки контакта стружки с передней поверхностью, что приводит к изменению условий контакта стружки со стружкозавивающими элементами на передней поверхности и, как следствие, значений Ос диаметр ее витка.
/
а б
в г
Рис. 5. Образцы стружки при точении стали 12Х18Н10Т с t=1мм и у=210м/мин режущей пластиной DNMG 150608-MM с подачами: а - s=0,1мм/об, б - s=0,15мм/об, в - s=0,2мм/об,
г - s=0,3мм/об
При точении резцом, оснащенным СМП CNMG 190608-PM с глубиной резания t=0,8 мм стали 45Х описанные ранее закономерности влияния s подачи иу скорости резания сохраняются.
Таким образом, изменение режимов резания при чистовом точении и использование СМП с разными радиусами при вершине позволяет обеспечивать варьирования значениями Жотн относительной жесткости витка сливной стружки и, как следствие, управлять его разрушением, как процессом ломания.
Список литературы
1. Васин С.А., Хлудов С.Я. Проектирование сменных многогранных пластин. Методологические принципы. М.: Машиностроение, 2006. 352 с.
2. Хлудов С.Я. Механизмы стружкодробления при точении. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 152 с.
3. Васин С.А., Иванов В.В. Стружкодробление при точении. Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. 151 с.
4. Хлудов С.Я., Хайкевич Ю.А., Хлудов В.С. Исследование влияния формы режущей кромки у вершины СМП на процесс чистового точения // Известия Тульского государственного университета. Технологиямашиностроения. Вып. 5. 2006. С. 156-159.
5. Васин С.А., Хлудов С.Я. Расчет параметров срезаемого слоя при токарной обработке с использованием СМП // Приложение. Справочник. Инженерный журнал. №8, 2004. С. 2427.
6. Зябрева Д.С. Влияние скорости резания на относительную жесткость витка стружки // Прогрессивные технологии и процессы // Сборник статей 2 международной молодежной научно-технической конференции. Курск, Изд-во «Университетская книга», 2015. С. 213-217.
7. Васин С.А., Хлудов С.Я. Управление процессом стружкодробления на этапе проектирования режущих поверхностей СМП // Приложение. Справочник. Инженерный журнал. № 8. 2004. С. 2 - 4.
8. Маркова Е.В., Хлудов С.Я., Чечуга А.О., Чечуга О.В. Разработка методики для обеспечения устойчивого дробления стружки в процессе резания // III Международный научно-образовательный форум «Хэйлунцзян Приамурье»: сборник материалов Международной научной конференции, Россия, Биробиджан, 3 октября 2019 / Приамур. гос. ун-т им. Шолом-Алейхема. Биробиджан: ИЦ ПГУ им. ШоломАлейхема, 2019. С. 735-742.
9. Маркова Е.В., Хлудов С.Я., Чечуга О.В. Устойчивое и не устойчивое разрушение витка сливной стружки как процесса стружколомания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 12. 2020. С. 498 - 503.
10. Медведев А.Е., Хлудов С.Я., Чечуга А.О. Влияние режимов резания и формы режущей кромки СМП, выполненной по лекальной кривой, на относительную жесткость витка стружки // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: сб. научных трудов национальной научно-техн. конф.: АПИР-26», 9-11 ноября 2021 года / под ред. В В. Прейса. Изд-во ТулГУ, 2019. С. 154-160.
Маликов Андрей Андреевич, д-р. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, andrej-malikov@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чечуга Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доцент, sourie1@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университе
THE EFFECT OF CUTTING MODES AND THE SHAPE OF THE CUTTING EDGE OF THE STANDARD VERSION OF THE SMP ON THE RELATIVE STIFFNESS OF THE CHIP COILPROGRESSIVE NSR DESIGNS WITH INCREASED RESOURCE
A.A. Malikov, O.V. Chechuga
The paper considers the influence of cutting modes during turning on the relative stiffness of the chip coil. Dependences for determining the parameters of the cross-section of the cut layer are given. The regularities of the influence of the cutting depth, feed and radius at the top of the cutting plate on the thickness and width of the cross-section of the cut layer during turning are established.
Key words: drain chips, feed, cutting depth, relative stiffness.
Malikov Andrey Andreevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, andrej-malikov@yandex.ru, Russia, Tula State University,
^echuga Olga Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, sourie_1@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
