CC BY
10УДК621.91.01
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РОТАЦИОННОГО ТОЧЕНИЯ МНОГОГРАННЫМИ РЕЗЦАМИ НА СОСТАВЛЯЮЩУЮ РZ СИЛЫ РЕЗАНИЯ
Н. С. Индаков1, А. С. Бинчуров1' 2*, Ю. И. Гордеев1, Д. И. Киселев1
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 2Аэрокосмический колледж Сибирского государственного университета науки и технологий
имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Представлены результаты экспериментального исследования силовых зависимостей при ротационном точении многогранными резцами. Проведение соответствующих исследований позволяет выявить оптимальные режимы обработки и дать практические рекомендации по их выбору для различных условий и материалов. В целом проведенные исследования подтвердили перспективность предложенного метода.
Ключевые слова: ротационное точение, многогранный ротационный резец, лезвие, конструктивная подача, круговая подача, сила резания.
TECHNOLOGICAL PARAMETER IMPACT OF ROTARY TURNING BY MULTIFACETED
CUTTERS ON PZ CUTTING FORCE COMPONENTS
N. S. Indakov1, A. S. Binchurov1, 2*, Y. I. Gordeev1, D. I. Kiselev1
1 Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
2Aerokosmichesky College of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: [email protected]
The article presents the results of an experimental study of the force dependencies in rotational turning by multifaceted cutters. Carrying out the corresponding researches allows revealing optimum modes of processing and to make practical recommendations about their choice for various conditions and materials. In general, studies have confirmed the promise of the proposed method.
Keywords: rotational turning, versatile rotary cutter, blade, constructive feed, circular feed, cutting force.
Введение. В области обработки материалов резанием широкое распространение имеют методы точения: вершинными резцами, безвершинными резцами, ротационными с самовращением или принудительным вращением. Однако при механической обработки вязких, легированных, жаропрочных, труднодефор-мируемых сталей и сплавов, в том числе на основе титана, широко используемых в аэрокосмическом и транспортном машиностроении существующие методы имеют ограничения по скорости резания, поскольку длинная сливная стружка приводит к повышению температуры, снижению стойкости режущего инструмента и требуют поиска альтернативных методов точения.
Исследуемый метод ротационного точения многогранными резцами (РТМР) имеет ряд преимущественных отличий в сравнении с известными методами точения [1; 2]. В его основу заложен принцип срезания слоя материала, при котором стружка сходит вдоль режущей кромки (рис. 1). Ее рабочие участки постоянно обновляются за счет вращения многогранного резца, что обеспечивает гарантированное дроб-
ление стружки, более благоприятные условия для те-плоотвода из зоны резания [3; 4]. В этом случае исключается необходимость применения СОТС, вследствие чего повышается качество обработки. Кроме того, в процессе РТМР реализуется повышение результирующей скорости резания за счет совмещения продольной и круговой подач (вращение заготовки), скорости главного движения (вращение инструмента), что гарантирует повышение производительности обработки в сравнении с известными способами.
На основе обработки экспериментальных данных получено расчетное выражение для определения главной составляющей силы резания при РТМР:
£.0,1523 ^ 0,4043 ^ 0,2241
P = 662 12 —--кр--(1)
V 0,2402 • ^
р
Необходимым условием для эффективной реализации предложенного метода РТМР является всестороннее изучение влияния режимов резания на силы резания и крутящие моменты, действующие на резец при РТМР.
Технология и мехатроника в машиностроении
Рис. 1. Конструкция и схема установки инструментального узла для ротационного точения многогранными резцами: 1 - твердосплавная пластина; 2 - оправка; 3 - электрошпиндель Э-18/0,63; 4 - кронштейн
1000 800 |
^600
£
^400 ^
0,1; 505,3
0,3; 583,8
0,9; 852,8 0,7; 729,5
у = 813.92Х0'2241 И2 = 0,9292
0,5
1, (мм)
800
600 0,2; 505,3
(400
1; 639,9
0,6; 572,6
0,8; 617,4
0,4; 527,8
200
у = 629,83х ' И2 = 0,9316
0,4 0,8
Бпр (мм/об)
1,2
200
0
0
0
0,25
0,75
б
а
1000 750 ^500
N
250
800 -
94,2; 693,2 188,4;
^----- 118,692; * 707,1 59,346; 150,72; 869,2 733,4
517,4
у ,, 0,4043 = 102,53х И2 = 0,9256
50
100
8кр, (м/мин)
150
200
310,86; 707,1
466,29 673,9
932,58; 540,7
777,15; 590,7
у = 2863,3х ' И2 = 0,9497
250 500 750
Ур, (м/мин)
1000
Рис. 2. Изменение главной составляющей силы резания Р2 в зависимости от режимов резания: а - глубины резания /; б - продольной подачи 5пр; в - круговой подачи 5кр; г - скорости резания Ур
0
0
0
0
в
г
При определении силовых зависимостей Р2 = / У, ^пр, £кр, Ур) как правило, используют методы однофакторных экспериментов, когда варьируется только один параметр процесса резания, а все остальные остаются постоянными. Конечной целью проведения исследований является установление функциональных связей между независимыми и зависимой переменными и описание этой связи математической формулой.
Экспериментальные исследования проводились на токарно-винторезном станке 16К20 с применением специально спроектированного и изготовленного инструментального узла. В качестве обрабатываемого материала использовалась сталь 45. Материал режущей части инструментов - Т15К6. Для того чтобы установить связь между одним из параметров режи-
мов резания и изменением зависимой переменной в виде составляющих сил резания, проводились од-нофакторные эксперименты. Такие зависимости хорошо изображаются кривыми параболического или гиперболического типа. Данные кривые наиболее удобно аппроксимировать степенной функцией вида у = Схк. Результаты измерений представлены в графической форме на рис. 1.
Характер получившихся зависимостей свидетельствует о том, что с увеличением глубины резания, продольной и круговой подачи и уменьшении количества оборотов резца, составляющая силы резания р увеличивается. Это связано с увеличением толщины срезаемого слоя и незначительным увеличением рабочей длины режущей кромки.
Результаты экспериментальных исследований позволили установить характер влияния режимов резания при РТМР на главную составляющую силы резания Pz.
Полученная эмпирическая зависимость позволяет устанавливать рациональные режимы резания для обеспечения максимальной производительности процесса при сохранении требуемого качества обработанной поверхности.
Библиографические ссылки
1. Индаков Н. С., Бинчуров А. С. Исследование метода ротационного точения многогранными резцами // Станки инструмент (СТИН). 2013. № 6. С. 21-24.
2. Индаков Н. С., Бинчуров А. С. Особенности ротационного точения многогранными резцами // Вестник машиностроения. 2013. № 10. С. 56-58.
3. Индаков Н. С., Бинчуров А. С. Особенности геометрии многогранных резцов для ротационного точения // Вестник машиностроения. 2013. № 11. С. 38-41.
4. Влияние кинематических и технологических параметров ротационного точения многогранными резцами на формирование стружки и шероховатость по-
верхности / Н. С. Индаков, Ю. И. Гордеев, А. С. Бинчуров, Д. И. Киселев, В. Б. Ясинский // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. № 2 (18). С. 379-387.
References
1. Indakov N. S. Binchurov A. S. [Research by rotational turning indexable cutters] // Machine tools (STIN). 2013. № 6. P. 21-24. (In Russ.)
2. Indakov N. S., Binchurov A. S. [Features turning rotary cutters multifaceted] // Vestnik engineering. 2013. № 10. P. 56-58. (In Russ.)
3. Indakov N. S., Binchurov A. S. [Features polyhedral geometry of the rotary cutters for turning] // Vestnik Engineering. 2013. № 11. P. 38-41. (In Russ.)
4. Indakov N. S., Gordeev Y. I., Binchurov A. S., Kiselev D. I., Jasinski V. B. [Influence of cinematic and technological parameters of rotary turning by multifaceted cutters on chip formation and surface roughness] // Siberian Journal of Science and Technology. 2017. № 2 (18). P. 379-387.
© Индаков Н. С., Гордеев Ю. И., Бинчуров А. С.,
Киселев Д. И., 2017
