Влияние вида подточки поперечной режущей кромки на отклонение от цилиндричности при сверлении титанового сплава Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011

шагом 6 мм за один проход, что вполне приемлемо, особенно при накатывании резьб на заготовках из нержавеющих сталей. Это значит, что многопроходное накатывание обеспечивает расширение области применения осевых резьбонакатных головок за счет существенного повышения стойкости роликов.

По результатам измерения микротвёрдости накатанной за 10 проходов резьбы можно сделать вывод, что величина упрочнения зависит не от величины шага, что справедливо для однопроходного резь-бонакатывания, а от величины внедрения витков роликов. При однопроходном накатывании конструкция заборной части пропорционально увеличивается с увеличением шага резьбы, поэтому шаг и глубина внедрения показатели идентичные. При многопроходном накатывании можно варьировать глубину внедрения роликов, т.е. получать необходимую глубину внедрения. Можно определить оптимальное количество проходов. Критериями оптимизации яв-

ляются производительность (чем меньше проходов, тем выше производительность) и контактные напряжения (чем больше проходов, тем ниже напряжения).

Библиографический список

1. Боровик, Л. И. Причины выхода из строя валков холодной прокатки / Л. И. Боровик, А. Ф. Пименов // Сталь. — 1961. - № 8. - С. 716-719.

2. Султанов, Т. А. Резьбонакатные головки / Т. А. Султанов. — М. : Машиностроение, 1966. — 135 с.

КОЧУРА Николай Николаевич, аспирант кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» Омского государственного технического университета. Адрес для переписки: e-mail: [email protected]

Статья поступила в редакцию 30.05.2011 г.

© Н. Н. Кочура

УДК 621.95 : 669.295 Д. — . МАКАШИН

Омский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ ВИДА ПОДТОЧКИ ПОПЕРЕЧНОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ НА ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ЦИЛИНДРИЧНОСТИ ПРИ СВЕРЛЕНИИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

Приведен анализ влияния веда подточки поперечной режущей кромки на отклонение от цилиндричности при сверлении титанового сплава. Показано влияние геометрии подточки на процесс стружкообразования. Представленные результаты позволяют выбрать способ подтачивания поперечной режущей кромки для повышения качества отверстия после сверления титановых сплавов. Ключевые слова: сверление, титановые сплавы, подточка сверла.

Отверстия деталей для топливно-регулирующей аппаратуры из титанового сплава после сверления имеют отклонения от цилиндричности, превышающие допуск. Для определения геометрии подточки поперечной режущей кромки сверла, при сверлении которым наблюдается меньшее отклонение от цилиндричности, был собран экспериментальный материал, для анализа которого применен однофакторный дисперсионный метод. Для сверления использовались сверла с углом со, равным 12°, углом 2j, равным 115°, длиной поперечной режущей кромки 0,08d мм, шириной ленточки сверла 0,14d, диаметром 5 мм и биением режущий части относительно хвостовика 0,01 мм. В эксперименте менялся вид подточки, остальные геометрические параметры сверла оставались фиксированными. Сверла цельные, изготовлены из твердого сплава 7075 фирмы Guhring. Материал обрабатываемой детали — титановый сплав Вт3-1. Все эксперименты проводились с подачей СОЖ напорной струей. Сверление отверстий проводилось на станке Mazak, режущая часть сверл изготовлена на станке Walter Mini Power, контроль полученных

Таблица 1

Сверло, № Вид подточки Отклонение от цилиндричности, мкм

1 Форма А 12,1

2 Форма А 13,4

3 Форма В 12,2

4 Форма В 13,8

5 Форма С 13,3

б Форма С 14,1

7 Круговая подточка 8,7

S Круговая подточка 9,3

Офакт Оост D°6„ R2 2 О факт о2 б F р а

26,8037 2,625 29,4287 0,910802 8,934583 0,65625 13,615 0,01447 99,98553

Таблица 3

Вид подточки Среднее Стандартное отклонение Допустимое отклонение — 95% Допустимое отклонение +95%

Форма А 12,75000 1,59041 1,51008895 14,2608895

Форма В 13,00000 1,59041 11,48991105 14,51008895

Форма С 13,70000 1,59041 12,10959 15,21008895

Круговая подточка 9,00000 1,59041 7,48991105 10,51008895

75 1 3

Форма А Форма В Форма С Круговая подточка

вид подточки

Рис. 1. Среднее значение отмечено точкой, вертикальные столбцы равны 0,95 доверительных интервалов, значение Р(3,4)= 13,615, р=0,01447

отверстий производился на контрольно-измерительной машине Torylond Hobson-365. Сверление производилось на глубину L, равную 1,5d сверла, без цикла сверления с подачей 30 мм/мин и скоростью резания 4,71 м/мин. План эксперимента и полученное отклонение от цилиндричности представлены в табл. 1.

Вычисление производились в статистическом пакете Microsoft Excel с помощью пакета анализа данных «однофакторный дисперсионный анализ», результаты занесены в табл. 2 и табл. 3.

При проведении однофакторного дисперсионного анализа коэффициент детерминированности R2 равен 0,916 , поэтому можно считать, что 91,6 % изменений отклонения от цилиндричности обуславливается вариациями в учтенном факторе и лишь 8,4 % — за счет влияния других факторов [ 1].

Статистическая значимость нулевой гипотезы р равна 0,0145, поэтому полученные результаты значимы с вероятностью 99,985 %. Проведение однофакторного дисперсионного анализа показало, что при круговой подточке поперечной режущей кромки сверла наблюдается меньшее среднее отклонение от цилиндричности после сверления титанового сплава Вт3-1, равное 9 мкм рис. 1. При сверлении сверлом с подточкой формы А и формы В измерение цилиндричности отверстия показало близкие значения. Сверло с подточкой формы С показа-

ло большее отклонение от цилиндричности с диапазоном значений от 13,3 мкм до 14,1 мкм.

Полученная стружка при сверлении сверлами с различной формой подточки поперечной режущей кромки изменяется от сливного вида с круговой подточкой, близкого к сливному с подточкой формы А до псевдосливного при подточке формы С и формы В (рис. 2).

При визуальном анализе стружки определено, что при сверлении сверлом с круговой подточке поперечной режущей кромки образуется сливная стружка превышающая длиной образующуюся стружку после сверления сверлами с подточкой формы А,В и С в 2,5 — 4 раза.

Существует зависимость между видом стружки, стабильностью системы СПИД и изменением толщины среза по длине режущих кромок сверла [2]. Постоянство значения толщины среза на длине режущей кромки повышает стабильность системы СПИД, что влияет на качество получаемого отверстия. При увеличении количества и величины перепадов значения толщины среза на длине режущей кромки увеличивается дробление стружки[3, 4].

Для исследования влияния формы подточки на изменение толщины среза проведено аналитическое исследование изменения толщины среза по формуле (1). Толщина среза измеренная в нормальном сечении N — N в произвольной точке А рассчитывается по формуле:

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011

*

Рис. 2. Изменение вида стружки при сверлении сверлами с различными видами подточек поперечной режущей кромки титанового сплава Вт-3. а-форма А ; Ъ-форма В ; с-форма С ; ^круговая подточка

Рис. 3. Схема определения толщины среза при сверлении

8

а = —

2

1 +

1дф•со8 т

(1)

где угол т — угол между вектором скорости резания V и подачей ё ; ф — половина угла при вершине сверла.

Определение углов т и ф в произвольной точке А производилось по схеме, показанной на рис. 3.

Исследование изменения толщены среза при сверлении проводилось у сверл с геометрическими параметрами: углом 2 ф, равным 115°, длиной поперечной режущей кромки 0(05d мм с подточкой поперечной режущей кромки формы А,В,С и круговой подточкой. Для уменьшения изменений толщины среза выполнялась круговая подточка и подточки формы А и С поперечной режущей кромки на величину 0,4И передней поверхности сверла. Подточка формы В выполняется с подточкой передней поверхности до периферии сверла прямолинейной плоскостью с зарезом передней поверхности на 0,05 мм.

Для сравнительного анализа дополнительно исследовано изменение толщины среза у сверла без подточки (рис. 4). Результаты аналитического расчета рассчитанного по формуле (1) для изменения толщины среза при увеличении расстояния от измеряемой точки Их до оси сверла при изменении вида подточки представлены в табл. 4.

Рис. 4. Изменение толщины среза при сверлении неподточенным сверлом

Толщина среза при сверлении не подточенным сверлом уменьшается до 0,42ёоб с 0,41ёоб на расстоянии от И до 0,85И, с последующим увеличением до 0,42ёоб на расстоянии 0,4И. Это связано с прогибом части режущей кромки при обработке шлифовальным кругом методом обката стружечной канавки. Уменьшение толщины среза с 0,41ёоб до 0,38ёоб на расстоянии от 0,4И до0,15И от оси сверла связано с увеличением угла т и уменьшением угла ф (рис. 7, 8). На расстоянии 0,2И до 0,05И толщина среза увеличивается с 0,38ёоб до 0,5ёоб. Предварительное исследование позволяет сделать заключение, что резкое изменение

1

2

1

Як я Подточка поперечной режущей кромки сверла

Без подточки Форма А Форма В Форма С Круговая подточка

^б Ф, ° т, ° Эк Эоб Ф, ° т, ° Эк Эоб Ф, ° т, ° А Эоб Ф, ° т, ° А Зй Ф, ° т, °

1 0,42 57,3 0 0,42 57,3 0 0,42 57,3 0 0,42 57,3 0 0,42 57,3 0

0,85 0,41 55,4 0,41 0,41 55,4 0,41 0,41 55,4 0,41 0,41 55,4 0,41 0,41 55,4 0,41

0,75 0,41 55,35 0 0,41 55,35 0 0,41 55,35 0 0,41 55,35 0 0,41 55,35 0

0,6 0,41 55,29 0,53 0,41 55,29 0,53 0,41 55,29 0,53 0,41 55,29 0,53 0,41 55,29 0,53

0,40 0,41 56,24 6,48 0,41 56,24 6,48 0,42 57,5 2,48 0,41 56,24 6,48 0,41 56,24 6,48

0,30 0,38 51,32 17,14 0,41 56,22 17,14 0,42 57,5 5,31 0,41 56,27 18,45 0,42 58,15 11,5

0,20 0,38 53,23 29,31 0,42 58,2 20,56 0,42 57,5 8,43 0,43 59,27 11,12 0,42 59,2 20,56

0,15 0,39 59,3 42,36 0,44 63,15 21,24 0,42 57,5 13,41 0,43 59,5 16,23 0,45 67,32 24,53

0,1 0,44 76,8 63,13 0,42 57,22 9 0,42 57,5 17,24 0,41 58,2 24,3 0,46 70,45 28,4

0,05 0,5 90 83,27 0,5 90 16,2 0,5 90 54,14 0,5 90 59,36 0,5 90 17,24

Рис. 5. Толщина среза при сверлении сверлом с подточкой формы А и В поперечной режущей кромки

толщины среза происходит на расстоянии от 0,4Я до 0,05Я.

При подточке формы А поперечная режущая кромка шлифуется кругом с образованием вогнутой поверхности (рис. 5). Толщина среза при сверлении сверлом с подточкой формы А увеличивается от 0,44Боб до 0,43Боб при увеличении угла т и угла ф на расстоянии от 0,4Я до 0,15Я при соединении выгнутой поверхности подточки и режущей кромки сверла. Уменьшение толщины среза с 0,44Боб до 0,41Боб на

расстоянии от 0,15Я до 0,Ш от оси сверла связано с уменьшением угла т и угла ф (рис 7, рис. 8). Исследование подточки формы А позволяет сделать заключение, что резкое изменение толщины среза на расстоянии от 0,44Боб до 0,41Боб связано с вогнутой поверхностью подточки поперечной режущей кромки.

Особенностью подточки формы В является постоянный угол ф при шлифовании прямолинейной поверхности до периферии сверла (рис. 5). Толщина среза при сверлении сверлом с подточкой формы В

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011

Рис. 6. Толщина среза при сверлении сверлом с подточкой формы С и с круговой подточкой поперечной режущей кромки

расстояние от оси сверла, Их/И ^ /т.

* * расстояние от оси сверла, Кх/И

Рис. 7. Изменение угла ф и X у сверл с различными видами подточек поперечной режущей кромки

1 0,85 0,7 0,6 0,4 0,3 0.2 0,15 0,1 0,05

расстояние от оси сверла, Их/И

Рис. 8. Изменение толщины среза при сверлении сверлами с различными видами подточек поперечной режущей кромки

уменьшается от 0(42Боб до 0,41Боб при увеличении угла т на расстоянии от 0,4И до0,1И (рис. 7, 8).

При подточке формы С поперечная режущая кромка шлифуется кругом прямолинейной поверхностью (рис. 6). Толщина среза увеличивается от

0,418об до 0,408об и от 0,43Боб до 0,41Боб с минимумами в точках 0,3И и 0,1И.

При круговой подточке поперечная режущая кромка подтачивается шлифовальным кругом с образованием выпуклой поверхности (рис. 6). Толщина

среза увеличивается от 0,41Бо6 до 0,428о6 при увеличении угла т и угла ф на расстоянии от 0,4Я до 0,3Я. Толщены среза постоянна и равна 0,42Бо6 на расстоянии от 0,3Я до 0,2Я от оси сверла связано с постоянным углом ф (рис 7, 8). Исследование круговой подточки позволяет сделать заключение, что резкое изменение толщины среза на расстоянии от 0,44Бо6 до 0,41Бо6 связано с выпуклой поверхностью подточки поперечной режущей кромки. Толщины среза скачкоо6разно изменяется от 0,42Бо6 до 0,5Бо6 на длине от 0,2Я до 0,05Я. Толщина среза при выпуклой поверхности подточки увеличивается на всей длине подтачивания поперечной режущей кромки.

В результате исследований установлено, что кривая зависимости толщины среза от расстояния до оси сверла при круговой подточке имеет плавный подъем, поэтому в процессе резания о6разуется сливная стружка, т.е. сливному стружкоо6разова-нию спосо6ствует выпуклая поверхность подтачивания. Проги6ы кривых зависимости толщины среза от расстояния до оси сверла у круговой подточек А, В и С увеличивают склонность к о6разованию при сверлении псевдосливной стружки. Эти результаты о6ъясняют практические данные, полученные при сверлении титанового сплава Вт3-1(рис. 1).У сверл с формой подточки В и С склонность к элементному

стружкоо6разованию выше, чем у сверла с формой А. Резкое изменение толщины среза у неподточенно-го сверла компенсируется лю6ой из сравниваемых подточек (рис. 8).

Библиографический список

1. Адлер, Ю. П. Введение в планирование эксперимента / Ю. П. Адлер — М. : Металлургия, 1969. — 155 с.

2. Виноградов, А. А. Физические основы процесса сверления трудноо6ра6атываемых металлов твердосплавными сверлами /

A. А. Виноградов. — Киев : Наукова думка, 1985. — 264 с.

3. Родин, П. Р. Геометрия режущей части спирального сверла / П. Р. Родин. — Киев : Техника, 1971. — 136 с.

4. Аршинов, В. А. Резание металлов и режущий инструмент /

B. А. Аршинов, Г. А. Алексеев. — М. : Машиностроение, 1976. - 410 с.

МАКАШИН Дмитрий Сергеевич, аспирант кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» Машиностроительного института Омского государственного технического университета.

Адрес для переписки е-шаИ: <31шашака8Ып@дша11.сош

Статья поступила в редакцию 30.05.2011 г.

© Д. С. Макашин

УДК 621.9-05+621.7-187 Д. Г. КОЛЬЦОВ

В. Б. СУХИНИН

Омский государственный технический университет

ПРОВЕРКД ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ МЕТДЛЛОРЕЖУЩЕГО ОБОРУДОВДНИЯ___________________________

В статье описаны методы проверки станков с ЧПУ на точность. Показаны обязательные этапы при проведении испытаний. Представлен пример оценки точности станка Магак Variaxis 500 с помощью системы Ва11Ьаг 00-10. Даны практические рекомендации по применению системы Ва11Ьаг 0С-10 фирмы RENISHAW. Ключевые слова: точность станков, испытания на точность, некруглость, REN-ISHAW, ВаНЬаг 0С-10.

Современное производство предъявляет все 6олее жесткие тре6ования к точности изготовления деталей. В связи с этим точностным характеристикам о6орудования уделяется осо6ое внимание, т.к. точность изготовления деталей в первую очередь зависит от точности станка. Вопрос оценки точности возникает тогда, когда изготовленная деталь имеет отклонения, а их причины неизвестны. Используемые методы проверки точности станков с ЧПУ по ГОСТ 2226776 [1] являются очень трудоемкими, осуществляются в статическом состоянии и тре6уют 6ольшого количества измерительных средств и затрат времени.

Очень часто нео6ходимо 6ыло изготавливать контрольную деталь, оценивать ее точность в измерительной ла6оратории и получать представления о точностных характеристиках станка. Это приводило к высоким затратам и потере времени на произво-

дстве. Периодические профилактические проверки часто срывались из экономических соо6ражений, так как станки многие часы и даже дни не использовались в производстве. Проверка точности проводилась только тогда, когда дальнейшая ра6ота на о6орудо-вании становилась невозможной из-за 6ольшого количества 6рака, производимого на этих станках.

Решением этой про6лемы является контроль динамической точности по стандартам 180230 и АБМЕ В5.54 и прописан в ГОСТ 30544-97 [2]. В этом случае принят метод контроля точности станков по параметру круглости.

Для этой цели фирмой ЯЕМБИАШ разра6отана система Ва11Ъаг 0С-10 и программное о6еспечение диагностики технического состояния узлов станка.

При тестировании станка производится контроль перемещения узлов станка по окружности. Это по-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ