авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 2 ] --

Однако до настоящего времени отсутствует Блок-схема алгоритма и поэтапные резуль общепризнанный комплексный подход к ис- таты выбора химических элементов для ионно следованию закономерностей построения тех- вакуумной модификации металлокерамических нологических процессов ИВМ инструментов, в твердых сплавов представлена на рисунке.

частности, работающих в условиях прерыви- Основной задачей развиваемого алгоритма стого резания. Без учета данных, в полной мере является создание таблицы имплантируемых объясняющих механизмы явлений, возникаю- элементов и элементов покрытия с оценкой их щих как при эксплуатации режущих инстру- приоритетного использования, для получения ментов, так и при реализации различных спо- оптимальных заданных физико-химических собов ионно-вакуумной обработки, невозможно свойств при заданных условиях эксплуатации научно обоснованно спроектировать техноло- и материале основы изделия. Оптимальная гические процессы ионно-вакуумной модифи- структура алгоритма, на наш взгляд, последо кации, в том числе и нанесения покрытий. Все вательно-параллельная. Например, на первом это снижает эффективность использования ме- этапе происходит начальное выделение группы тода ИВМ. элементов, которое может быть обосновано За последние годы накоплено большое число различными обстоятельствами (такими, как экспериментальных работ, свидетельствующих возможность получения ионов данного типа на о значительном интересе к ионной обработке конкретной установке, стоимость вещества, материалов. Главным недостатком всех этих ра- безопасность его для здоровья и жизни людей, бот является отсутствие систематического под- экологии и т. д.).

хода к подбору имплантируемых элементов. Тот Затем выделенная группа элементов парал или иной выбор вызывается чаще всего возмож- лельно попадает на ряд блоков алгоритма, ко ностью получить ионы определенного элемента, торые независимо один от другого дают балль аналогиями с металлургией, традиционными ме- ную оценку каждому из элементов группы.

тодами химико-термической обработки мате- Один из блоков соответствует расчету химиче риалов и нанесения покрытий, делаются попыт- ского состава и прогнозированию химических ки имплантировать в поверхность элементы, об- соединений, учитывающим их динамику в про разующие твердые смазки, и т. п. На данный цессе эксплуатации.

момент, когда ионная обработка все шире вне- В другом блоке происходит моделирование дрятся в производство, возникла необходи- структурных изменений в процессе ионной об мость в разработке системного подхода к под- работки и дальнейшей эксплуатации.

бору имплантируемых элементов и элементов Затем результаты из двух описанных бло покрытия, обеспечивающих заданные физико- ков анализируются в третьем, который на осно химические свойства ионно-модифицирован- ве данных о химическом составе и структуре ных слоев.

Этот подход должен включить в се- материала оценивает его физико-химические бя как оценку химического состава и структуры свойства. Поскольку не существует строгой ко поверхностного слоя непосредственно после личественной теории связи химического соста ионной обработки, так и оценку изменения ва и микроструктуры вещества с его макроско этих факторов в процессе эксплуатации изде- пическими физико-химическими свойствами, лий. Очевидно, что нельзя отбросить и опыт вероятно, на этом этапе алгоритма придется ог традиционных методов обработки поверхности раничиться лишь качественной оценкой этих и металлургии, многочисленный эксперимен- параметров. Задача осложняется еще и тем, что тальный материал по ионной имплантации и в процессе ионной обработки могут возникнуть ионному нанесению покрытий. неизвестные до сих пор соединения и сплавы, Поскольку в настоящее время не существу- свойства которых практически непредсказуемы.

ет стройной количественной теории процессов, Последним шагом в цепочке алгоритма сопровождающих ионную обработку и после- должна стать оценка эксплуатационных свойств дующую эксплуатацию изделия, возможна пока изделий на основе физико-химических свойств ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Выбор химических элементов из банка данных Банк данных химических эле- Банк данных химических эле ментов и соединений, приме- ментов и соединений, приме няемых для поверхностной мо- няемых для легирования метал дификации металлокерамик. локерамик.

Банк данных элементов и со- Банк данных соединений, по единений с требуемыми физи- лучаемых при традиционном комеханическими характери- легировании сплавов.

стиками.

Предварительный отбор элементов Элементы Выбор элементов Выбор элементов Набор элементов Выбор элементов для распыления по- для формирования для формирования для формирования барьерного переход- функционального наружного износо верхностного слоя теплопроводного стойкого барьерно ного подслоя барьерного под- го подслоя слоя Требования, предъявляемые к химическим элементам по технологическим переходам 1. Высокий 1. Образование 1. Высокая 1. Износостой коэффициент тугоплавких теплопровод- кость распыления твердых фаз ность 2. Твердость Элементы Элементы Элементы Элементы Ограничивающие признаки элементов:

1. Стоимость 2. Вредность 3. Барьер диффузиям C, Fe, Oз, N Блок-схема алгоритма и поэтапные результаты выбора химических элементов для ионно-вакуумной модификации металлокерамических твердых сплавов ионно-модифицированных поверхностных сло- корреляция эксплуатационных качеств с физи ев. Очевидно, что для этого необходимо знание ко-химическими свойствами материала.

механизма износа на микро- и макроуровнях. В Для учета огромного количества экспери тех случаях, когда такого знания нет, остается ментального материала по воздействию ионной воспользоваться обобщенными данными экспе- обработки на эксплуатационные качества ста риментальных работ, в которых исследовалась лей и сплавов, опыта металлургии и т. д. целе 28 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ сообразно ввести в алгоритм еще один блок – рый был бы связан известным образом с экс банк данных, который мог бы давать готовые плуатационными свойствами. Тогда задача зна рекомендации по элементам для ионной обра- чительно упростилась бы. Достаточно изучить ботки, на данный момент уже проявившим свое влияние изменяющихся параметров ионной об положительное влияние. Разумеется, этот блок, работки на этот физический критерий или кри как и другие, должен постоянно пополняться и терии – и цель была бы достигнута.

развиваться. Алгоритм подбора элементов для Правильность научных положений, безус ионной обработки, концепция которого изло- ловно, должна быть подтверждена эксперимен жена выше, не полностью решает задачу по на- тальными исследованиями и при подтвержде правленной модификации поверхностных слоев нии данных необходима выработка алгоритма и изделий. Для полного решения, очевидно, не- технологических рекомендаций по формиро обходимо оптимизировать параметры ионной ванию с помощью ИВМ рациональной струк обработки, такие, как энергия, доза и вид ионов туры поверхностей слоев инструментов и мате при ионной очистке;

энергия, вид ионов, плот- риалов.

ность тока, степень ионизации и доза при ион БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК но-вакуумном осаждении и др.

Здесь можно пойти двумя путями. Первый 1. Зубарев, Ю. М. Современные инструментальные материалы / Ю. М. Зубарев. – СПб.: Издательство «Лань», заключается в дискретном изменении одного из 2008. – 224 с.

факторов при неизменных остальных и испы- 2. Семейкин, Д. В. Повышение работоспособности тании материалов в эксплуатационных услови- твердосплавных пластин посредством их ионно-вакуум ях. Этот путь довольно прост, но требует ог- ной модификации / Д. В. Семейкин, А. И. Круглов. – СПб.: Издательство «ОАО «Политехника», 2010.

ромного числа экспериментов для оптимизации 3. Технология обработки с использованием потоков параметров ионной обработки. высокоэнергетических частиц / И. А. Сенчило, Ю. М. Зу Второй путь заключается в поиске такого барев, А. Ф. Бабошкин, А. И. Круглов. – СПб.: Издатель физического легко измеряемого критерия, кото- ство «ПИМаш», 2004. – 116 с.

УДК 621.9.048. О. Ф. Корпелянский СПОСОБ ЗАТОЧКИ ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА С ВВЕДЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗОНУ ПЕРЕШЛИФОВКИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: stanki@vstu.ru В статье описывается специальный способ заточки осевого металлорежущего инструмента с введением ультразвуковых волн в зону переточки. Приведены экспериментальные данные, позволяющие оценить пре имущества данного способа заточки.

Ключевые слова: шероховатость поверхности, осевой инструмент, заточка.

The article describes a special way to sharpen the axial cutting tools with the introduction of ultrasonic waves in the area resharpening. And also gives the experimental data to allow assessment the advantages of this method of sharpening.

Keywords: roughness of surface, axial tool, the sharpening.

На современном этапе развития мирового серьезной проблемой в условиях действующего машиностроительного производства к качеству производства. Повышение требований к каче выпускаемой продукции и к надежности агре- ству выпускаемой продукции является неотъ гатов предъявляются все более жесткие требо- емлемой частью поддержания конкурентоспо вания, увеличиваются масштабы производства. собности производства. Но при этом техниче Более половины деталей, выпускаемых маши- ский и научный прогресс как в лабораторных ностроительным производством, в технологи- условиях, так и в условиях реального произ ческом процессе имеют операции обработки водства носит плавный, можно сказать, эволю отверстий. Зачастую выполнение требований, ционный характер. Как правило, он выражается предъявляемых к качеству поверхности после в совершенствовании, оптимизации сущест обработки осевым инструментом, является вующих методов и способов обработки. Такой ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ характер развития технологии, конечно, прино- главной режущей кромки к);

сит определенные результаты, но, к сожале- – периодическое изменение толщины сре нию, они достаточно малы и не могут обеспе- заемого слоя;

чить принципиально нового качества обработ- – изменение характера приложения нагруз ки деталей из труднообрабатываемых материа- ки: зона стружкообразования и режущий инст лов. Для перехода к кардинально новому румент вместо статической испытывают знако качеству механической обработки необходимо переменную динамическую нагрузку;

обращаться к принципиально новым техноло- – изменение формирования поверхностного гиям и внедрять их в производство. слоя детали в процессе обработки заготовки;

Одной из таких принципиально новых тех- – улучшение условий проникновения СОТС нологий является специальных способ заточки в зону резания;

инструмента для обработки отверстий. Предла- – изменение контактных взаимодействий на гаемый способ заточки оказывает серьезное рабочих поверхностях режущих инструментов, влияние на улучшение качества обработанной приводящее к уменьшению деформаций в зоне поверхности отверстий после операций сверле- стружкообразования и сил резания.

ния, зенкерования и развертывания. Суть пред- Все это, в свою очередь, приводит к повы лагаемого способа заключается в подведении шению точности обработки, изменению дина ультразвуковых колебаний в зону заточки осе- мической устойчивости технологической сис вого инструмента (сверла, зенкера, развертки). темы и уменьшению мощности, затрачиваемой Введение ультразвуковых колебаний в зону ре- на процесс резания [1].

зания существенно влияет на процесс обработ- В связи с этим было спроектировано и изго ки. Основываясь на работах А. И. Маркова, товлено приспособление для подведения ульт проведенных еще в 60-х годах XX века, можно развуковых колебаний в зону резания через за сказать, что ультразвуковые колебания, нало- тачиваемый инструмент на полуавтомате 3Г653.

женные на заготовку или инструмент в процес- Основной рабочей частью разработанного при се обработки, воздействуют на следующие ха- способления является ультразвуковой полувол рактеристики резания: новой экспоненциальный концентратор-волно – периодическое изменение величины и на- вод (рис. 1). Изготовленный концентратор – правления вектора действительной скорости двухступенчатый. В ступени меньшего диамет резания;

ра выполнен конус Морзе № 1 для крепления – периодическое изменение углов инстру- осевого инструмента с коническим хвостови мента (переднего к, заднего к, угла наклона ком диаметром до 14 мм.

Рис. 1. Ультразвуковой полуволновой экспоненциальный концентратор-волновод 30 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ А также в этой ступени изготовлен паз для лец 1, прокладки из отожженной меди 2 и цен извлечения заточенного инструмента с помо- тральной соединительной шпильки 3. Пьезоке щью клина. Вторая ступень диаметром 35 мм рамические кольца устанавливаются таким используется для крепления приспособления образом, чтобы положительные полюсы колец в цанговом патроне заточного станка, со сторо- были обращены к медной прокладке, через ко ны установки пьезокерамики выполнено резь- торую подводится положительный электриче бовое отверстие для центральной соединитель- ский сигнал с ультразвукового генератора, а от ной шпильки, позволяющей стягивать пакет рицательные полюсы колец имеют плотный Ланжевена. Пакет Ланжевена (рис. 2) – это ис- контакт с корпусом приспособления, к кото точник ультразвуковых механических колеба- рому подводится отрицательный электрический ний. Он состоит из двух пьезокерамических ко- сигнал с ультразвукового генератора.

Рис. 2. Пакет Ланжевена В результате экспериментов выяснилось, ховатости проводились на профилографе-про что данный способ заточки режущего инст- филометре «Абрис-ПМ7». Из данного графика румента позволяет существенно снизить шеро- видно, что инструмент, заточенный предлага ховатость режущих кромок инструмента по емым способом, имеет более низкий и стабиль отношению к традиционной заточке. Плотность ный параметр шероховатости Ra режущих кро распределения вероятности шероховатости ре- мок, т. к. кривая 2 лежит левее кривой 1 и име жущих кромок зенкеров, заточенных различ- ет более узкую форму.

ным способом представлена на рис. 3. Для определения влияния данного способа Заточка инструмента производилась на за- заточки на качество поверхностей обработан точном полуавтомате 3Г653, измерение шеро- ных отверстий были проведены опыты, позво Рис. 3. Плотность распределения вероятности шероховатости режущих кромок зенкеров, заточенных различным способом инструмент – зенкер 9,8 мм, Р6М5, S=0,05 мм/дв.ход ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 4. Зависимость шероховатости поверхности обработанных отверстий от изменения величины подачи при зенкеровании:

1 – инструмент, заточенный без УЗК;

2 – инструмент, заточенный с УЗК ляющие сравнить шероховатость отверстий, Введение ультразвуковых колебаний в зону обработанных инструментом, заточенным заточки инструмента на стадии переточки по с введением ультразвуковых колебаний в зону зволяет снизить шероховатость поверхности, резания, и с традиционной заточкой. Резуль- обработанной этим инструментом, на 33–40 % таты эксперимента представлены на рис. 4. Как (при зенкеровании).

видно из графика, с увеличением подачи уве БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК личивается и шероховатость обработанных от верстий. Однако при обработке отверстий тра- 1. Марков, А. И. Ультразвуковое резание труднообра батываемых материалов / А. И. Марков. – М.: Машино диционно заточенным инструментом высота строение, 1968. – 367 с.

микронеровностей обработанной цилиндриче- 2. Сидякин, Ю. И. Обеспечение параметров шерохо ской поверхности существенно выше по срав- ватости поверхности заготовок при ультразвуковом реза нии / Ю. И. Сидякин, С. И. Агапов, О. Ф. Корпелянский // нению с поверхностями, обработанными ин Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – струментом, заточенным предлагаемым спо- Волгоград, 2008. – (Серия «Прогрессивные технологии собом. в машиностроении»).

УДК 621. А. А. Липатов ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДА ОТ НАРОСТООБРАЗОВАНИЯ К ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ С ПЛАСТИЧЕСКИМ КОНТАКТОМ ПРИ ОБРАБОТКЕ АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: leeandrej@yandex.ru Подробно рассмотрены результаты исследований перехода с ростом скорости резания от нароста к взаимодействию с пластическим контактом при точении аустенитной стали. Выявлены существенные отли чия в закономерностях установления пластического контакта на передней поверхности инструмента при об работке аустенитной стали по сравнению с перлитными. Показано, что выявленные отличия связаны с раз личным характером зависимости теплопроводности от температуры для этих сталей.

Ключевые слова: точение, аустенитная сталь, передняя поверхность, контактное взаимодействие, нарост, застойная зона, зависимость теплопроводности от температуры.

Considered in detail the results of the research of transition at increase of the cutting speed from the growth to the cooperation with the plastic contact when turning austenitic steel. Revealed significant differences in the patterns of the establishment of a plastic contact on the front surface of the tool when the machining of austenitic steel in comparison with the pearlitic steels. It is shown that the identified differences are associated with different character of the dependence of thermal conductivity on temperature for these steels.

Keywords: turning, austenitic steel, the front surface, contact interaction, growth, stagnation zone, dependence of thermal conductivity on temperature.

Углубление знаний о контактных процессах носа твердосплавного инструмента, а следова при резании высоколегированных сталей спо- тельно – повышению эффективности обработ собствует лучшему пониманию механизма из- ки. В работе [1] кратко описаны особенности 32 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ развития контактного взаимодействия с ростом ционного упрочнения по мере удаления от ре скорости резания v при резании аустенитной жущей кромки (несмотря на снижение силовых стали, а также показаны его отличия от кон- нагрузок и тепловыделения) невозможен.

тактных процессов при обработке перлитных Для аустенитных сталей зависимость () сталей [2, 3], объясняемые различным характе- имеет противоположный характер – с ростом ром зависимости теплопроводности этих клас- теплопроводность увеличивается [5–7]. По сов сталей от температуры [1]. этому в контактной зоне имеет место отрица В данной статье подробно рассмотрено тельная обратная связь по температуре, т. е.

трансформирование контактного взаимодейст- интенсификация отвода тепла в нагретую вия на передней поверхности при переходе стружку в ходе перемещения металла по длине с ростом v от нароста к пластическому контакту контакта. В результате на некотором расстоя (ПК) при обработке аустенитной стали. нии от режущей кромки вновь может возобла Эксперименты проводились при точении дать деформационное упрочнение. В [1] это на стали 12Х18Н10Т инструментами из ВК6 и звано вторичным упрочнением контактных ТТ20К9 со скоростями 15…150 м/мин, подачей слоев. Поэтому при резании стали 12Х18Н10Т 0,3 мм/об и глубиной резания 1,5 мм. Выбор из переход от наростообразования к ПК реализу вольфрамокобальтовых твердых сплавов марки ется в широком интервале скоростей v и сопро ВК6 (а не ВК8) обусловлен необходимостью вождается плавным изменением характеристик снижения влияния деформации режущего кли- процесса резания. С ростом v высота нароста на на контактные процессы, использование уменьшается, а длина его контакта со стружкой резцов из ТТ20К9 – перспективностью сплавов увеличивается. Далее он разделяется на две группы ТТК при резании труднообрабатываемых части: вблизи режущей кромки и в конце кон сталей [4]. Основная геометрия резцов: = 0, такта. Между ними появляется пластичная об = 10, = 45. Микротвердость контактных ласть, которая при увеличении v расширяется.

слоев стали определяли на микрошлифах кор- Возникает новый вид взаимодействия: застой ней стружек с помощью прибора ПМТ-3. ная зона со смещенным наростом (ЗЗСН) – Для сталей перлитного класса теплопровод- рис. 1. Основным признаком ЗЗСН является не ность резко понижается с ростом температу- остаточный микронарост у режущей кромки, ры [5–7]. Поэтому повышение в контакте а сформировавшийся в результате вторичного сопровождается уменьшением теплопроводно- деформационного упрочнения смещенный от сти как самих контактных слоев стали, так режущей кромки достаточно устойчивый на и ближайших объемов стружки. Это приводит рост, тормозящий течение обрабатываемого к уменьшению стока тепла в стружку, а следо- материала в большей по размерам пластичной вательно – к еще большему росту. Налицо по- части зоны.

ложительная обратная связь по контактной температуре. Поэтому при резании перлитных сталей переход с ростом v от нароста к пласти ческому течению контактных слоев происходит сразу на всей ширине среза и в очень узком скоростном диапазоне (указывают просто пере ходную скорость vп) с существованием при Рис. 1. Застойная зона со смещенным наростом при реза v = vп неустойчивого взаимодействия – пульси нии стали 12Х18Н10Т резцом из ВК6 с v = 30 м/мин (мик рующей контактной зоны (см. рис. 5.1 в [3] или рошлиф корня стружки;

250) рис. 5 в [8]), сопровождаясь скачкообразным возрастанием характеристик процесса (сил, Дальнейшее увеличение v приводит к по усадки стружки, термо-ЭДС). При v vп в ходе степенному снижению высоты смещенного на перемещения по длине контакта металл прохо- роста (рис. 2) вплоть до его исчезновения и пе дит стадии преобладания деформационного уп- рехода к пластическому течению по всей длине рочнения, температурного разупрочнения, а в контакта. При этом возможна ситуация, когда начале лунки пластическая деформация лока- при одной скорости v наблюдаются оба вида лизуется и сменяется вязким течением в тон- взаимодействия. Представленная на рис. 2 кар чайшем слое. Из-за положительной обратной тина зафиксирована ближе к внешнему краю связи по возврат к превалированию деформа- среза (где температура ниже). Перешлифовка ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ этого же корня показала, что в среднем сечении ществовании явления вторичного упрочнения.

по всей длине контакта уже установился ПК. Уже для v = 22,5 м/мин (кривая 1 на рис. 3) на блюдается снижение микротвердости в средней части контакта, указывающее на появление между двумя частями разделившегося нароста (с одинаковой H) более пластичной области.

Для собственно ЗЗСН (v = 30 м/мин, кривая 2) микротвердость в конце контакта существенно выше, чем в начале. Это подтверждает наличие в конце контакта именно нароста. Меньший разброс (чем для v = 22,5 м/мин) значений H для средней части контакта свидетельствует Рис. 2. Взаимодействие, предшествующее переходу к пла стическому контакту при резании стали 12Х18Н10Т рез- о более устойчивом пластическом течении. Не цом из ВК6 с v = 45 м/мин (микрошлиф корня стружки;

которое возрастание микротвердости в конце сечение на расстоянии 1,5 мм от вершины;

156) контакта сохраняется и при более высокой ско рости v = 40 м/мин (кривая 3), хотя в этом слу Приведенные выше рассуждения основаны чае уровень H здесь несколько ниже, чем в на только на анализе фиксируемых микрошлифа чале контакта, где преобладает «первичное»

ми картин взаимодействия. Для получения бо деформационное упрочнение. Строго говоря, лее веских доказательств была измерена мик это не позволяет считать заторможенные объе ротвердость контактных слоев обрабатываемо мы металла в конце контакта наростом. Однако го материала. На рис. 3 представлены законо присутствие вторичного упрочнения несомнен мерности изменения микротвердости стали (H) но, а контактное взаимодействие ближе к ЗЗСН, по длине контакта (X) с передними поверхно чем к ПК. Об этом свидетельствует как форма стями резцов из ВК6 (на удалении 15 мкм от кривой H(X) для большей скорости v (см. ни твердого сплава) – для трех значений v из ско же), так и сходная топография прирезцовой по ростного диапазона перехода от наростообразо верхности стружки при скоростях 30 и 40 м/мин:

вания к пластическому течению (графики 1–3).

она шероховатая (как при наростообразовании), Для сравнения показан характер изменения H а не гладкая (как при ПК).

для большей скорости – после перехода к ПК Скоростной границей перехода к ПК следу (график 4).

ет считать величину v, при которой полностью (и по всей ширине среза) исчезают застойные явления (вторичное упрочнение), а вся прирез цовая поверхность стружки становится гладкой и блестящей. Характер изменения контактной микротвердости при ПК иллюстрируется кри вой 4 на рис. 3 (скорость v = 60 м/мин в 1,3 раза больше скорости перехода к ПК). Здесь возрас тание микротвердости в конце контакта отсут ствует. После перехода к разупрочнению вели чина H снижается практически по всей длине контакта, стабилизируясь не в предполагав шемся начале участка лунки (как для перлит ных сталей [2, 3]), а перед самым отрывом стружки от передней поверхности. Таким обра зом, имеет место взаимодействие с пластиче Рис. 3. Изменение микротвердости стали H по длине кон такта X (15 мкм от передней поверхности) при трансфор- ским контактом без вязкого (в отличие от пер мировании нароста с ростом скорости v в пластическое литных сталей): отрицательная обратная связь течение (12Х18Н10Т – ВК6;

нагрузка на индентор 0,2 Н):

по температуре препятствует развитию темпе 1 – v = 22,5 м/мин;

2 – v = 30 м/мин;

3 – v = 40 м/мин;

4 – v = 60 м/мин ратурного разупрочнения и локализации де формации в тонком слое вязкого течения.

Кривые на рис. 3 подтверждают адекват Заметим, что для сплава ТТ20К9 переход ность приведенного выше описания трансфор к взаимодействию с ПК протекает аналогично, мирования контактного взаимодействия при но завершается при значительно меньших ско переходе от нароста к ПК, а также вывод о су 34 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 4. Липатов, А. А. Работоспособность титанотантало ростях резания (около 25 м/мин), чем для ВК6:

вых твердых сплавов при резании труднообрабатываемых теплопроводность у ТТ20К9 почти вдвое ниже, материалов / А. А. Липатов // Известия ВолгГТУ : межвуз.

за счет чего температура передней поверхности сб. науч. ст. № 4 (19) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2006. – (Се с ростом v увеличивается быстрее. рия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

Таким образом, при резании сталей твердо- вып. 2). – С. 33–35.

5. Резников, А. Н. Теплофизика процессов механиче сплавным инструментом характер перехода от ской обработки материалов / А. Н. Резников. – М.: Маши нароста к взаимодействию с пластическим кон- ностроение, 1981. – 279 с.

тактом на передней поверхности (как и тип 6. Липатов, А. А. Применение экстраполяционных и стружкообразования [9, 10]) во многом опреде- итерационных методов в инженерных теплофизических расчетах / А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский // Известия ляется характером зависимости теплопровод ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 11(84) / ВолгГТУ. – ности обрабатываемого материала от темпера Волгоград, 2011. – (Серия «Актуальные проблемы управ туры. Увеличение теплопроводности аустенит- ления, вычислительной техники и информатики в техни ной стали с ростом обеспечивает в контакт- ческих системах» ;

вып. 12). – С. 26–29.

ной зоне отрицательную обратную связь по 7. Липатов, А. А. Расчет температуры на режущих поверхностях инструмента с учетом зависимости тепло температуре и вторичное упрочнение контакт проводности обрабатываемого материала от температуры / ных слоев. В результате переход к пластиче- А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский // СТИН. – 2012. – № 7. – скому контакту осуществляется в широком С. 28–30.

диапазоне скоростей резания с существованием 8. Полянчиков, Ю. Н. Влияние механизма контактного взаимодействия на износ передней поверхности инстру в этом диапазоне особого вида взаимодейст мента / Ю. Н. Полянчиков, С. М. Пахтусов, В. А. Солод вия – застойной зоны со смещенным наростом.

ков, Н. П. Черемушников, А. В. Кумаков, Д. В. Крайнев // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 9 / ВолгГТУ. – БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Волгоград, 2004. – (Серия «Прогрессивные технологии 1. Липатов, А. А. Влияние характера зависимости те- в машиностроении» ;

вып. 1). – С. 42–44.

плопроводности обрабатываемого материала от темпера- 9. Липатов, А. А. Влияние характера зависимости те туры на закономерности контактного взаимодействия плопроводности обрабатываемого материала от темпера и тип стружкообразования / А. А. Липатов // СТИН. – туры на тип стружкообразования / А. А. Липатов // Извес 2006. – № 8. – С. 37–40. тия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 4(30) / ВолгГТУ. – 2. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза Волгоград, 2007. – (Серия «Прогрессивные технологии ния / Н. В. Талантов // Физические процессы при резании в машиностроении» ;

вып. 3). – С. 49–51.

металлов: сб. науч. трудов. – Волгоград: Изд. ВПИ. – 10. Липатов, А. А. Влияние типа стружкообразования 1984. – 179 с.

на характер зависимости теплопроводности обрабатывае 3. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза мого материала от температуры / А. А. Липатов // СТИН. – ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та 2012. – № 9. – С. 23–25.

лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

УДК 621. А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПЛОЩАДКЕ ИЗНОСА ЗАДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБРАБОТКЕ АУСТЕНИТНОЙ И ПЕРЛИТНОЙ СТАЛЕЙ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu.ru По усовершенствованной методике произведен расчет температуры на площадке износа задней поверх ности режущего инструмента при точении аустенитной и перлитной сталей. Показано, что при обработке аустенитной стали температура выше. Выявлен различный характер возрастания температуры по мере изно са инструмента, что связано с противоположным характером зависимости теплопроводности от температу ры для этих классов обрабатываемых материалов.

Ключевые слова: твердый сплав, точение, расчет температуры, площадка износа задней поверхности, ау стенитная сталь, перлитная сталь, теплопроводность, зависимость от температуры.

For an improved technique was calculation of the temperature at the wear platform on the back surface of cut ting tool when turning austenitic and pearlitic steels. It is shown that in the machining austenitic steel temperature is higher. Identified the different nature of the temperature increase as tool wear, which is associated with the opposite nature of the dependence of thermal conductivity on temperature for these classes of materials.

Keywords: hard alloy, turning, temperature calculation, wear platform on the back surface, austenitic steel, pear litic steel, thermal conductivity, temperature dependence.

Температура контактных поверхностей ре- тором, определяющим интенсивность его изно жущего инструмента является важнейшим фак- са. Исследования в этой области являются тео ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ретической базой для выработки практических румент в целом. Распределение же их по кон мер по снижению износа. При резании высоко- тактным площадкам (передней поверхности и легированных аустенитных сталей (и других площадке износа) производится достаточно труднообрабатываемых материалов), лимити- произвольно. В частности, силы на площадке рующий износ твердосплавного инструмента износа задаются априори – исходя из предела осуществляется в большинстве случаев по зад- прочности в обрабатываемого материала и ней поверхности с формированием площадки ширины самой площадки hз. Табличные значе износа. Поэтому вопрос об уровне температуры ния в перлитных сталей выше, чем для аусте на площадке износа имеет первостепенное зна- нитных. Однако при резании с площадкой из чение. носа взаимодействуют нагретые и подвергнув Целью работы было определить и сравнить шиеся огромной деформации слои металла.

температуру на площадке износа при обработке С учетом повышенной упрочняемости и жаро аустенитных сталей, с одной стороны, и угле- прочных свойств аустенитных сталей естест родистых (и низколегированных) сталей пер- венно предположить, что сопротивление сдвигу литного класса – с другой стороны. контактирующих с площадкой износа слоев об В настоящее время надежных методик экс- рабатываемого материала будет больше как раз периментального определения контактной тем- в случае резания аустенитной стали.

пературы на режущих поверхностях инстру- Этот недостаток базовой методики был уст мента (в особенности на площадке износа зад- ранен с помощью выделения нормальных и ка ней поверхности) не существует. Поэтому ис- сательных сил, действующих на переднюю по следование проводилось расчетными методами. верхность и площадку износа, из суммарного За основу для раздельного определения усилия резания путем экстраполяции экспери средних температур на передней поверхности и ментально полученных зависимостей Pz(hз) площадке износа была принята методика про- и Pxy(hз) на нулевую площадку износа [6, 7].

фессора А. Н. Резникова [1]. Однако она имеет Получение необходимых для расчетов экс два существенных недостатка. периментальных данных осуществлялось при Во-первых, в расчете используется среднее точении сталей 45 и 12Х18Н10Т резцами из значение теплопроводности обрабатываемого твердого сплава ТТ20К9 (титанотанталовые материала в предполагаемом диапазоне изме- твердые сплавы наиболее перспективны для нения температуры. Однако на теплопровод- обработки аустенитных сталей и других труд ность сталей температура влияет весьма суще- нообрабатываемых материалов [8]). Опыты ственно, а характер зависимости () для срав- проводились со скоростями резания v = 30– ниваемых групп обрабатываемых материалов 120 м/мин при подаче 0,3 мм/об и глубине ре принципиально различен. Для перлитных ста- зания 1,5 мм. Основные геометрические пара метры резцов: = 0°, = 10°, = 45°. Величина лей зависимость () является интенсивно па дающей (например, теплопроводность стали 45 площадки износа hз варьировалась в пределах в диапазоне температур 20–1000 °С снижается до 0,4 мм (подробнее о методике определения в 2,5–2,8 раза). Аустенитным сталям свойст- сил резания при различных значениях hз см.

венно, наоборот, увеличение с ростом [1–3]. в [6, 7]). Расчеты проводились для hз не менее Уже отмечалось существенное влияние этого 0,05 мм, что связано с формированием (уже по различия на тип стружкообразования и законо- сле нескольких секунд с начала обработки) на мерности контактного взаимодействия [4, 5]. режущих кромках инструментов радиусов ок Очевидно, что противоположный характер за- ругления величиной не менее 0,01–0,02 мм ([9]).

висимости () должен влиять и на соотноше- При hз менее 0,05 мм указанный радиус зани ние температур контактных поверхностей. мает значительную часть ширины площадки Первый недостаток было решено устранить, износа, и расчет теряет корректность. Кроме дополнив базовую методику [1] итерационным того, износ hз достигает величины 0,03–0,04 мм алгоритмом учета зависимости теплопроводно- уже через 20–30 с резания, т. е. инструмент сти стали от температуры [2, 3]. с hз = 0,05 мм можно считать условно острым.

Во-вторых, базовая методика предполагает Результаты расчетов показали следующее.

использование экспериментальных данных о со- Во-первых, расчетные температуры на ставляющих силы резания (вертикальной Pz площадке износа задней поверхности з в слу и горизонтальной Pxy), действующих на инст- чае обработки стали 12Х18Н10Т оказались су 36 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ В-третьих, сопоставление величины з с од щественно (на 150–200 C) выше, чем для стали новременно рассчитывавшейся температурой 45. При расчете базовым методом отличие на передней поверхности п показало следующее.

много меньше (50–70 C). Полученный резуль Отношение температуры на площадке износа тат связан с тем, что экспериментально опреде к температуре передней поверхности з/п для ау ленные касательные силы (и соответственно стенитной стали существенно выше, чем для пер тепловыделения) на площадке износа при реза литной. Так, для скорости резания v = 90 м/мин нии стали 12Х18Н10Т оказались значительно при hз = 0,2 мм значение з/п составляет: для больше, чем задаваемые по базовой методике, стали 45 – 0,47, для 12Х18Н10Т – 0,68. Это опять и в результате больше, чем для стали 45. На таки связано с различным характером зависимо пример, при обработке с v = 90 м/мин резцом стей (), свойственным сталям 45 и 12Х18Н10Т.

с износом hз = 0,2 мм экстраполяцией выявлены Для стали 45 имеет место уменьшение тепло следующие значения касательной силы на проводности с ростом. Так как температура площадке износа: для стали 45 – 69 Н, для передней поверхности в любом случае больше 12Х18Н10Т – 118 Н (по базовой методике:

температуры площадки износа, интенсивность сталь 45 – 70 Н, 12Х18Н10Т – 59 Н). Кроме того, стока тепла в заготовку больше, чем в стружку.

при полученных расчетом температурах з опре Поэтому величина з/п меньше. Для 12Х18Н10Т деляющая сток тепла в заготовку теплопровод с повышением теплопроводность увеличи ность стали 45 остается выше, чем у 12Х18Н10Т вается. Это приводит к большей интенсивности (в отличие от передней поверхности).

стока тепла в более нагретую стружку по срав Во-вторых, выявлен различный характер нению с менее нагретой и соответственно ме возрастания з по мере износа инструмента (см.

нее теплопроводной заготовкой, что, в свою рисунок). Из рисунка видно, что при обработке очередь, ведет к росту величины з/п.

стали 45 (кривая 1) зависимость з(hз) близка Кроме того, по величине з при hз = 0,05 мм к линейной. Для 12Х18Н10Т (кривая 2) рост тем можно в первом приближении оценить темпе пературы площадки износа при увеличении hз ратуру режущего лезвия л для условно острого замедляется. Это связано с различным характе резца (приняв л з) и сравнить ее со средней ром зависимостей () для этих сталей. При об температурой передней поверхности (отноше работке стали 12Х18Н10Т по мере износа резца нием л/п). К примеру, для v = 90 м/мин вели (увеличения hз) рост температуры з приводит чина л/п составила: для стали 45 – 0,4, для к увеличению теплопроводности контактирую 12Х18Н10Т – 0,58, т. е. для аустенитной стали со щих с площадкой износа объемов металла, ин отношение л/п почти в полтора раза больше.

тенсификации стока тепла в заготовку и соот Рассчитанные соотношения величин з/п и ветственно к замедлению роста температуры.

л/п для сталей 45 и 12Х18Н10Т хорошо согла суются с данными классических источников [10, 11], согласно которым при резании трудно обрабатываемых материалов (по сравнению с обработкой углеродистых и низколегирован ных сталей) площадка износа имеет повышен ную температуру, а на передней поверхности зона максимальных температур приближена к режущей кромке.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Резников, А. Н. Теплофизика процессов механиче ской обработки материалов / А. Н. Резников. – М.: Маши ностроение, 1981. – 279 с.

2. Липатов, А. А. Применение экстраполяционных и итерационных методов в инженерных теплофизических расчетах / А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 11(84) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – (Серия «Актуальные проблемы управ ления, вычислительной техники и информатики в техни Расчетные зависимости температуры на площадке изно- ческих системах» ;

вып. 12). – С. 26–29.

са з от величины износа hз при точении сталей 45 (1) и 3. Липатов, А. А. Расчет температуры на режущих 12Х18Н10Т (2) со скоростью v = 90 м/мин поверхностях инструмента с учетом зависимости тепло ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ проводности обрабатываемого материала от температуры / сти инструмента при резании аустенитной стали / А. А. Ли А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский // СТИН. – 2012. – № 7. – патов, Ю. Л. Чигиринский, С. И. Кормилицын // Известия С. 8–30. ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 13 (86) / ВолгГТУ. – 4. Липатов, А. А. Влияние характера зависимости те- Волгоград, 2011. – (Серия «Прогрессивные технологии плопроводности обрабатываемого материала от темпера- в машиностроении» ;

вып. 7). – С. 27–30.

туры на тип стружкообразования / А. А. Липатов // Извес- 8. Липатов, А. А. Работоспособность титанотантало тия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 4(30) / ВолгГТУ. – вых твердых сплавов при резании труднообрабатываемых Волгоград, 2007. – (Серия «Прогрессивные технологии материалов / А. А. Липатов // Известия ВолгГТУ : межвуз.

в машиностроении» ;

вып. 3). – С. 49–51. сб. науч. ст. № 4 (19) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2006. – (Се 5. Липатов, А. А. Влияние характера зависимости те- рия «Прогрессивные технологии в машиностроении» ;

плопроводности обрабатываемого материала от темпера- вып. 2). – С. 33–35.

туры на закономерности контактного взаимодействия и 9. Талантов, Н. В. Физические основы процесса реза тип стружкообразования / А. А. Липатов // СТИН. – 2006. ния, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Та – № 8. – С. 37–40. лантов. – М.: Машиностроение, 1992. – 240 с.

6. Липатов, А. А. Методика определения сил резания, 10. Лоладзе, Т. Н. Прочность и износостойкость ре действующих на задней поверхности режущего инстру- жущего инструмента / Т. Н. Лоладзе. – М.: Машинострое мента / А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский, С. И. Корми- ние, 1982. – 320 с.

лицын // СТИН. – 2011. – № 12. – С. (17–19). 11. Подураев, В. Н. Резание труднообрабатываемых 7. Липатов, А. А. Исследование характера контактно- материалов: учеб. пособие для вузов / В. Н. Подураев. – го взаимодействия на площадке износа задней поверхно- М.: Высш. школа, 1974. – 587 с.

УДК 621. Ю. Н. Полянчиков, Н. И. Егоров, М. Ю. Полянчикова ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ СВЯЗЕЙ В АБРАЗИВНОМ ИНСТРУМЕНТЕ ПРИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ ДРОБЛЕНИИ ЗЕРЕН ЭЛЕКТРОКОРУНДА Волгоградский государственный технический университет E-mail: polyanka86@mail.ru Проведены исследования структуры стандартного абразивного и алмазного инструмента. Полученные зависимости по распределению размеров зерен в теле инструмента подтверждают повышенную режущую способность абразивного инструмента без связки из электрокорунда белого с дополнительным дроблением.

Ключевые слова: абразивный инструмент, алмазный инструмент, однокомпонентный абразивный инст румент.

The investigations of standard abrasive and diamond tools structure are conducted. The data research of grains sizes distribution in the cutting tool body confirm the high cutting ability of white electrocorundum abrasive tool bundles with additional crushing.

Keywords: abrasive tool, diamond tool, single-component abrasive tool.

Съем металла при абразивной обработке лопастных смесителях и массоприготовитель является, по существу, вероятностным процес- ных агрегатах всех компонентов абразивной сом, поскольку неизвестно, какое количество формовочной смеси проводятся прессование и режущих зерен в каждый момент времени на- термическая обработка. Последняя проводится ходится в контакте с обрабатываемой поверх- на режимах, зависящих только от состава ком ностью и какой объем металла они удаляют понентов связки, и целью ее является создание с нее. В значительной степени это определяется твердого, прочного абразивного тела, способ характеристиками структурных связей в инст- ного лишь удерживать абразивные зерна, кото рументе, определяющими его режущие свойст- рые при снятии припуска будут испытывать ва, в том числе связями зерен со связкой, ее ви- определенные нагрузки.

дом и количеством в инструменте. Физико-механические характеристики гото При изготовлении стандартного абразивно- вого абразивного инструмента не зависят от го и алмазного инструмента параметры струк- давления и скорости прессования, от темпера турных связей определяют количественные ха- туры и длительности термической обработки.

рактеристики составляющих компонентов: ко- Так, например, термическая обработка инстру личество и зернистость абразивных зерен, вид мента на бакелитовой связке (бакелизация) и количество связки и порообразователя. После проводится при температуре 170–200 °С в те равномерного перемешивания в смесительных чение нескольких часов. Используемые при агрегатах, шаровых мельницах, в специальных этом фенолформальдегидные смолы при нагре 38 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ вании затвердевают, образуя прочные струк- та необходимо использовать абразивные по турные связи между собой и с абразивными рошки, классифицированные по зернистости зернами. Наличие непрочных, легко выкраши- согласно ГОСТ 3647–80 [5]. Настоящий стан вающихся в процессе обработки частиц напол- дарт допускает наличие в составе зерен опреде нителя улучшает работоспособность абразив- ленной основной фракции значительное коли ного инструмента, т. к. на поверхности при вы- чество и зерен крупной фракции. Например, падении частиц наполнителя образуются поры для зернистости № 16 (F90, P100) количество как необходимая составляющая структурных зерен крупной фракции допускается до 20 %, связей, что облегчает удаление продуктов реза- а количество зерен основной фракции – до 40 %.

ния (осколков зерен, металлической микро- Такое соотношение зернистостей абразив стружки и связки). ных зерен не позволяет получить на обработан В инструменте на вулканитовой связке ной поверхности регулярного микрорельефа в процессе формования и термической обра- без одиночных случайных глубоких рисок, ос ботки (вулканизации) формируются прочные тавленных при финишной обработке хонинго гибкие структурные связи. При этом линейные ванием и суперфинишированием. При эксплуа молекулы каучука соединяются за счет нена- тации деталей при высоких температурах и сыщенных атомов углерода и образуют сетча- знакопеременных импульсных нагрузках такие тую пространственную структуру. Свойства риски служат источниками зарождения микро-, инструмента в этом случае зависят от количе- а затем макротрещин, разрыхляющих и ослаб ства серы, входящей в состав связки. Для ляющих поверхностный слой.

улучшения качества структурных связей в аб- Значительные негативные последствия вы разивном инструменте на вулканитовой связке, зывает использование микропорошков в стан заключающегося в повышении прочности сце- дартном абразивном инструменте.

пления абразивного зерна со связкой, в состав На рис. 1 представлены кривые распреде формовочной смеси вводят мягчители, которые ления размеров зерен микропорошков зерни повышают твердость инструмента в результате стостью М40 для инструментов с высоким термической обработки. (В – кривая 1), повышенным (П – кривая 2), нор Выбор состава металлических связок алмаз- мальным (Н – кривая 3) и допустимым (Д – кри ного инструмента в значительной мере влияет на вая 4) содержанием зерен основной фракции качество структурных связей в инструменте, в объеме инструмента (по данным [5]).

т. к. от этого зависит прочность удержания зерен связкой, что имеет большое значение при работе на повышенных нагрузках при обработке высо копрочных, обладающих абразивной способно стью материалов, значительно снижает удель ный расход дорогостоящих алмазов и повышает эффективность их применения [1].

Структура и свойства однокомпонентного абразивного инструмента, не имеющего в своем составе каких-либо компонентов связки [2, 3], зависят, в основном, от режимов прессования (давления во фронте ударной волны и скорости Рис. 1. Распределение размеров зерен микрошлифпорош ков зернистостью М40: кривые распределения размеров ее прохождения через исходную абразивную зерен в инструменте:

смесь) и спекания (температуры и длительно- 1 – с высоким, 2 – повышенным, 3 – нормальным, 4 – допусти сти). При проведении прессования на промыш- мым содержанием зерен основной фракции в его объеме ленных электрогидравлических прессах, на ко торых невозможно в широких пределах изме- Получение однокомпонентного абразивного нять давление прессования и время его дейст- инструмента с помощью использования удар ной волны при прессовании значительно сме вия на абразивную смесь, значительное вли щает максимум кривой распределения размеров яние на структуру инструмента оказывает и зерен в сторону увеличения количества зерен зернистость исходного абразивного порошка.

основной фракции и значительного уменьше При создании стандартного абразивного ния зерен крупной фракции в составе прессов инструмента и однокомпонентного инструмен ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Из анализа кривых на рис. 1 и 2 видно, что ки. На рис. 2 показана кривая распределения ударное прессование значительно уменьшает зерен в однокомпонентном абразивном инст размер зерен крупной фракции и их количество рументе после ударного прессования.

в составе инструмента (примерно до 10 %). Од нако введенный в состав абразивной шихты порошок карбида бора [4] при прессовании до полнительно размельчает зерна крупной фрак ции, обладая повышенной твердостью по срав нению с исходными зернами электрокорунда белого, и позволяет значительно улучшить структуру нового инструмента, т. к. уменьша ется количество и неравномерность распреде ления крупных пор в объеме инструмента и уменьшается количество крупных зерен на режущей поверхности, о чем свидетельствует кривая распределения зерен электрокорунда белого после ударного прессования с добавле Рис. 2. Кривая распределения размеров зерен в одноком понентном абразивном инструменте, полученном по спо- нием в исходную абразивную смесь порошка собу, описанному в [4] (исходный размер зерен – 120 мкм) карбида бора.

Рис. 3. Кривая распределения размеров зерен электрокорунда белого после прессования абразивной смеси при равномерном смешивании с карбидом бора БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК инструмента / В. М. Оробинский, Ю. Н. Полянчиков, А. И. Курченко. – Опубл. 20.08.1998, Бюлл. № 23.

1. Основы проектирования и технология изготовле- 4. Пат. 2293013 Российская Федерация, МПК B 24 D ния абразивного и алмазного инструмента / В. Н. Бакуль, 18/00 (2006. 01). Способ изготовления абразивных изде Ю. И. Никитин, Е. Б. Верник, В. Ф. Селех. – М. : Машино лий / Ю. Н. Полянчиков, М. Ю. Полянчикова, А. А. Кожев строение, 1975. – 296 с.


никова, А. А. Емельяненко, Н. В. Ангеловская, Д. В. Край 2. А. с. 673446 СССР, МПК B 24 D 17/00. Способ из нев. – Опубл. 10.02.2007, Бюлл. № 4.

готовления абразивных изделий / Ю. Н. Полянчиков, 5. ГОСТ 3647-80. Материалы шлифовальные. Клас В. М. Оробинский, Н. В. Талантов. – Опубл. 15.07.1979, сификация, зернистость и зерновой состав. Методы кон Бюлл. № 26.

троля. – М. : Изд-во стандартов, 1980. – 22 с. – (Межгосу 3. Пат. 2117569 Российская Федерация, МПК B 24 D дарственный стандарт).

17/00. Способ изготовления абразивного и алмазного 40 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621.373.826:621.78+621.91+65.011. Л. П. Ситкина*1, С.И. Яресько** ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ В ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ *Самарский государственный технический университет ** Самарский филиал Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук E-mail: scisec@fian.smr.ru Показана высокая эффективность применения металлорежущего инструмента после импульсного лазер ного упрочнения в условиях действующего машиностроительного предприятия.

Ключевые слова: лазерное упрочнение, стойкость режущего инструмента, экономический эффект.

The high efficiency of application of the metal-cutting tools after impulse laser hardening in the conditions of the operating engineering enterprise is shown.

Keywords: laser hardening, wear resistance of cutting tools, economic benefit.

Для современного машиностроения прин- номенклатуры и типоразмеров был испытан ципиально важной является интенсификация в условиях машиностроительного производства процесса металлообработки, которая зависит, на стандартных технологических операциях.

в первую очередь, от совершенствования свойств Режимы и условия упрочняющей импульсной инструментальных материалов. Повышение ре- ЛО назначались с учетом результатов исследо жущих и прочностных свойств известных ма- ваний [3], согласно которым упрочнение РИ из рок сталей и сплавов в состоянии обеспечить быстрорежущих сталей следует проводить на рост эффективности использования инструмен- воздухе по передней режущей поверхности ин та, изготовленного на их основе, и соответст- струмента (резцов, сверл, разверток, метчиков вующее ему снижение удельного расхода инст- и т. п.).

рументального материала за счет применения Упрочнение РИ осуществлялось на специа технологий упрочняющей обработки. К числу лизированной лазерной технологической уста наиболее эффективных физико-химических ме- новке (ЛТУ), собранной на основе твердотель тодов модификации поверхностных свойств ного импульсного лазера с активным элементом материалов относится процесс упрочняющей из стекла с Nd с энергией в импульсе до 60 Дж.

лазерной обработки (ЛО). Неравномерность плотности энергии в зоне ла Преимущества упрочняющей ЛО в наи- зерного воздействия (ЗЛВ) выдерживалась на уровне не более 5 %, применение профилиро большей степени реализованы для повышения эксплуатационных характеристик металлоре- ванного импульсного излучения обеспечивало жущего инструмента и деталей машин [1–2]. постоянство температуры закалки облучаемой Существенное и стабильное повышение харак- поверхности в течение всего интервала дейст теристик упрочненного режущего инструмента вия импульса [4]. Энергия излучения для каж (РИ) может быть достигнуто при рациональном дого конкретного типоразмера инструмента сочетании режимов и условий упрочняющей выбиралась максимально возможной из усло ЛО с режимами эксплуатации инструмента. вия исключения оплавления его режущей Однако при этом оценке технико-экономиче- кромки и получения на поверхности ЗЛВ одно ской эффективности применения лазерного уп- родной окисной пленки.

рочнения в производственных условиях уделя- Результаты испытаний сведены в табл. 1.

ется недостаточное внимание. Поэтому в на- Для всех типов инструмента наблюдается ус стоящей работе представлены данные по расче- тойчивое повышение его работоспособности:

ту экономического эффекта от внедрения мето- коэффициент стойкости, оцениваемый как от да лазерного упрочнения, полученные на осно- ношение времени работы упрочненного инст ве результатов производственных испытаний румента до заданной величины износа к анало упрочненного РИ. гичному времени работы контрольного инст Металлорежущий инструмент различной румента, находится в пределах 1,5–2,0.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Таблица Результаты испытаний упрочненного инструмента Работоспособность Обрабатываемый Коэффициент Инструмент материал стойкости До упрочнения после ЛО время обработки, мин Р18 12Х2Н ~1, Дисковые фрезы 52,04,4 96,06, время обработки, мин Р6М5 ~1, 41,03,6 77,05, Х18Н9Т длина обработки, мм Р6М51 2, 2640,060,0 5630,078, бронза БРХ-08 и жаро- Среднее число обработанных отверстий, шт.

Развертки Р9К5 прочная сталь ЭИ654 ~1, 8,0+0,03мм (15Х18Н12С4ТЮ) 97,517,1 141,021, (в пакете) Среднее время работы, мин 0, 35,70,6 33,08, Сверла 18,3 мм ЭП6572 (Р12М3Ф2К8) Средняя глубина сверления, мм 1, жаропрочный сплав 78,32,9 78,316, ХН73МБТЮ-ВД Среднее время работы, мин (HB 293-341ед.) ~1, 35,70,6 63,513, Сверла 18,3 мм ЭП6573 (Р12М3Ф2К8) Средняя глубина сверления, мм ~2, 78,32,9 185,033, П р и м е ч а н и е : 1. Упрочнение в среде защитного газа (Ar). 2. Упрочнение по задней поверхности. 3. Упрочнение по передней поверхности.

1. Сверла. Испытания сверл (сталь прутка использовались отрезные фрезы из ста Р12М3Ф2К8) проводились на радиально-свер- лей Р18 и Р6М5 диаметром 130 мм и толщиной лильном станке 2А55 на следующих режимах 3,0 мм (рисунок, а). Испытания проводились на резания: число оборотов: n=63 об/мин, подача горизонтально-фрезерном станке 2М-CINCINATI S=0,063 мм/об, СОЖ – эмульсия «Техмол-I». без применения СОЖ. Режимы резания: число ЛО сверл проводилась либо по передней, либо оборотов n=60 об/мин, подача S=60 мм/мин, по задней поверхности инструмента. Как пока- глубина резания t=2 мм. ЛО проводилась по зывают результаты испытаний, стойкость инст- боковым поверхностям зубьев инструмента. За румента, обработанного по первой схеме, су- критерий затупления принимался износ по зад щественно выше стойкости сверл, для которых ней поверхности, равный 0,6 мм. Согласно дан проводилось облучение задней режущей повер- ным производственных испытаний стойкость ности (табл. 1) инструмента после ЛО увеличивается почти 2. Дисковые фрезы. На операции разрезки в два раза (табл. 1).

а б Фрагмент отрезной фрезы (сталь Р6М5) (а) и специальный фасонный резец (сталь Р18) (б) после лазерного упрочнения 42 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 3. Развертки. Испытания разверток (сталь сонных резцов составило 4–6 раз, а долбежных Р9К5) проводились на вертикально-свер- резцов – 2 раза.

лильном стан-ке 2А135 на следующих режи- По результатам производственных испыта мах резания: число оборотов: n=275 об/мин, ний был выполнен расчет условно-годового подача S=0,1 мм/об, СОЖ – веретенное мас- экономического эффекта от внедрения тех ло. Лазерное упрочнение проводилось по пе- нологии лазерного упрочнения РИ. При расчете редней поверхности инструмента на всю дли- были учтены изменение стойкости РИ, стои ну его рабочей части. По результатам испы- мость ЛТУ, расход электроэнергии и заработ таний зафиксировано стабильное увеличение ная плата персонала, все остальные расходы среднего количества обработанных отверстий считались неизменными до и после внедрения (табл. 1). технологии упрочнения. Основные исходные 4. Резцы. Высокие эксплуатационные харак- данные для расчета приведены в табл. 2.

теристики были получены при упрочнении Годовая потребность в инструменте после специальных фасонных резцов из стали Р18 внедрения метода лазерного упрочнения опре (рисунок, б) и долбежных резцов из стали Р9К5, делялась по каждому виду инструмента от применяемых при обработке деталей из стали дельно с учетом коэффициента увеличения 20Х13гк и сплава ХН68ВМТЮК-ВД соответст- стойкости, полученного по результатам произ венно. Увеличение стойкости упрочненных фа- водственных испытаний (табл. 2).

Таблица Исходные данные Годовая программа инструмента, шт. Цена 1 шт., руб. Штучное время на операцию № Инструмент упрочнения 1 изделия, T, сек до внедрения после внедрения до внедрения 1 Фасонный резец (Р18) 150 38 2430 2 Сверло (ЭИ657) 350 194 1750 3 Дисковая фреза (Р18) 450 237 1400 4 Развертка (Р9К5) 650 433 2250 5 Долбежный резец (Р9К5) 320 160 2050 При расчете штучного времени, затрачи- внедрения соответственно, шт.;

Zt – текущие ваемого на операцию упрочнения 1 единицы затраты, руб., включающие затраты на оплату инструмента, принимались во внимание основ- труда, отчисления на социальные нужды, амор ное время, затрачиваемое собственно на про- тизацию основных фондов и прочие затраты;

цесс ЛО, вспомогательное время, затрачивае- i – число видов инструмента, для которых про мое на установку и снятие инструмента, на вы- водится расчет экономического эффекта, полнение измерений в процессе обработки, i 15.

время на перемещение детали между проме- Себестоимость каждого вида инструмента жутками обработки, время обслуживания рабо- после лазерного упрочнения рассчитывалась с чего места, включающее время на корректи- учетом эффективного времени работы основно ровку режимов обработки, и, наконец, время на го (ЛТУ) и вспомогательного (УЗ-ванна для дополнительный отдых, обусловленный наря- очистки инструмента) оборудования. По дан женной работой оператора. ным расчета, увеличение себестоимости еди Годовой экономический эффект будет оп- ницы инструмента после упрочняющей ЛО при ределяться по формуле: указанной в табл. 2 достаточно высокой его первоначальной цене составляет не более 1,2 %.

Qi1 Ci1 Qi2 Ci2 Z t Эффективная работа участка по лазерному уп i i рочнению РИ обеспечивается коллективом из 1, где Ci – стоимость 1 вида инструмента до и двух основных рабочих-операторов 6-го разря после внедрения технологии упрочняющей им- да (число работников определяется условиями пульсной ЛО, руб.;


Qi1,2 – годовая программа по ТБ на установках повышенной опасности) и одного работника 4-го разряда, занятого на выпуску инструмента каждого вида до и после ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ внимание, что высокая рентабельность проек выполнении вспомогательных операций, с об тов на основе волоконных лазеров обеспечива щим фондом заработной платы 120900 руб.

ется при близкой к максимальной загрузке про В этом случае отчисления на социальные нуж изводственной системы, что технически воз ды составят 31430 руб. При норме амортизации можно за счет высокого качества лазерного 10 % и балансовой стоимости ЛТУ (типа LRS процесса, высокой надежности и уникального 150A производства ООО «ОКБ-Булат») на базе ресурса данного типа лазеров [5]. При этом твердотельного YAG-лазера, принятой равной значительную перспективу могут иметь много 1,95 млн. руб., прочие расходы, оцениваемые функциональные технологические участки с раз в 25 % от суммарных затрат на заработную пла делением ресурса лазерного источника.

ту, отчислений на социальные нужды и аморти Итак, результаты производственных испы зацию основных фондов, составят 89300 руб.

таний и данные по расчету условно-годового Тогда годовые текущие затраты не превысят экономического эффекта от внедрения техно 447 тыс. руб. При построении лазерной техно логии лазерного упрочнения РИ доказывают ее логической системы на базе волоконного лазе высокую эффективность в условиях действую ра мощностью 500 Вт с базовой суммой капи щего машиностроительного предприятия как тальных вложений около 3,5 млн. руб. текущие с использованием ЛТУ на базе традиционных затраты возрастают до 640 тыс. руб.

твердотельных лазеров, так и новых лазерных В первом случае окончательно годовая при систем на базе волоконных лазеров.

быль предприятия при внедрении метода ла зерного упрочнения только рассмотренных пя БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ти видов инструмента составит около 1,2 млн.

руб. (в ценах 2010 г.). Последнее свидетельст- 1. Григорьянц, А. Г. Технологические процессы лазер вует о высокой экономической эффективности ной обработки: учеб. пособие для вузов / А. Г. Григорь метода лазерного упрочнения РИ и целесооб- янц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров;

под ред. А. Г. Гри горьянца. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. – разности повсеместного его применения на 664 с.

предприятиях машиностроительного профиля. 2. Лазерные технологии на машиностроительном за Снижение годовой прибыли предприятия (ме- воде / Н. Г. Терегулов [и др.]. – Уфа: АН Респ. Башкорто стан, 1993. – 263 с.

нее чем на 17 %) происходит при использова 3. Яресько, С. И. Физико-технологические особенно нии ЛТУ на базе волоконного лазера, оставаясь сти процесса резания инструментом, упрочненным лазер при этом достаточно высоким – около 1 млн. руб. ным излучением / С. И. Яресько, М. С. Нерубай // Метал лообработка. – 2001. № 1. – С. 22–27.

Однако при этом следует учитывать, что в на 4. Каюков, С. В. Лазерное упрочнение инструмен стоящее время технологии лазерной закалки на тальных сталей профилированным импульсным излуче данном оборудовании не пакетированы в се- нием / С. В. Каюков, С. И. Яресько // Физика и химия об рабатываемых материалов. – 2003. № 4. – C. 13–18.

рийные комплексы, поэтому их внедрение на 5. Скрипченко, А. И. Волоконные лазеры [Электрон производстве сопровождается существенными ный ресурс] / А. И. Скрипченко, В. М. Медведецкий // затратами на инжиниринг и техническое сопро- Мирпром. – Режим доступа: http://www.mirprom.ru/public/ вождение. Также необходимо принимать во volokonnye-lazery.html УДК 621. Н. Я. Смольников, Ю. Г. Коновалова, М. В. Смутнев, Е. В. Пухова АНАЛИЗ КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАБОТЕ МНОГОКРОМОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА Волгоградский государственный технический университет Е-mail: stanki@vstu.ru Рассматриваются процессы образования стружки при несвободном резании дисковыми фасонными фре зами и пути повышения их стойкости за счет применения инструмента модифицированного профиля.

Ключевые слова: стружкообразование, несвободное резание, виды стружек, модифицированный профиль.

Study of processes of shavings formation during restricted cutting with a disk cutter and ways of improving their stability using instruments with modified contour.

Keywords: shavings formation, restricted cutting, types of shavings, modified contour.

В инструментальной промышленности ши- видов фрез, сверл, зенкеров и других подобных роко применяются дисковые фасонные фрезы инструментов. Профиль зуба таких фрез, очер для обработки стружечных канавок различных ченный по некоторому радиусу, создает при 44 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ обработке криволинейность режущих кромок резания. Естественно, что другие точки режу на инструменте, что обусловливает несвобод- щей кромки «работают» при меньших скоро ное резание, а следовательно, и тяжелые усло- стях, при этом в процессе обработки отдельные вия стружкообразования. Высокая степень участки этих кромок срезают слои неодинако деформации срезаемых слоев вследствие ин- вой толщины, что обусловлено различными тенсивной упругопластической деформации значениями угла х профиля (см. рисунок). Ис вызывает значительное их сдавливание и как следованиями [2, 3] установлено, что между следствие повышенное трение, что приводит величинами х и толщиной срезаемого слоя к неравномерному, локальному износу зубьев существует линейная зависимость. По мере фрезы по задним граням. удаления точки профиля от вершины угол кон Степень совершенства инструмента, наряду такта инструмента с обработанной поверхно с другими параметрами, определяется равно- стью заготовки, а соответственно и длина пути мерностью распределения нагрузки по различ- резания уменьшаются. Из этого следует, что ным участкам его режущих кромок [1, 2]. По- вершинная часть зуба не только участвует в ре скольку интенсивность нагрузки, приходящаяся зании более продолжительное время, но и на на какую-либо точку или локальный участок всем протяжении резания срезает более тол этих кромок, зависит от скорости резания, тол- стые слои и удаляет больший объем металла, щины срезаемого слоя, длины пути резания в то время как участки режущих кромок с ма и прочих факторов, которые существенно из- лыми углами х срезают относительно тонкие меняются в процессе обработки, то режущие слои.

кромки дисковых фрез, предназначенные для При одновременной работе нескольких ре обработки разнообразных стружечных канавок жущих кромок инструмента переход недефор сверл, метчиков, разверток, зенкеров и фрез, мированного материала в стружку проходит при работе в таких условиях постоянно испы- двумя путями: либо в результате действия тывают неравномерную нагрузку своих раз- только сдвиговых деформаций, либо при со личных участков. В этом можно убедиться, ес- вместной деформации сдвига и смятия. Каждо ли рассмотреть конструктивные элементы та- му виду этих деформаций соответствуют два ких фрез и особенности процесса резания с их типа стружек: монолитная и с разрывом по участием на примере дисковой фасонной фре- смежным торцам [3]. Первая имеет место толь зы, предназначенной для обработки стружеч- ко тогда, когда при резании превалируют сдви ных канавок сверл. Профиль ее зуба состоит из говые деформации, причем независимо от того, дугового участка ВАВ1 постоянной кривизны в каких плоскостях они проходят: в нормаль (см. рисунок) и двух сопряженных с ним кри- ной к режущему лезвию или ориентированной волинейных участков ВСD и В1С1D1 перемен- вдоль него. При этом согласно данным работы ной кривизны в каждой точке. [2] в результате взаимного давления смежных стружек на поверхностях контакта их торцов возникают нормальные напряжения, в основ ном не превышающие предела текучести мате риала и не приводящие к разрыву металла. Ко гда же эти условия нарушаются и на сдвиговые процессы дополнительно начинает наклады ваться смятие, то стружка в большинстве слу чаев качественным образом изменяет свой вид:

возникают разрывы металла по ее смежным торцам, увеличивается усадка стружки с ярко выраженным неравномерным характером ее распределения по ширине.

Общеизвестно, что интенсивность дефор мационных процессов в зоне резания и степень деформации стружки в значительной степени Профиль зуба фасонной фрезы зависят от угла х сбега стружки (т. е. угла ме Точка A является вершиной зуба, и ей при жду режущей кромкой и направлением схода обработке соответствует наибольшая скорость стружки). В условиях несвободного резания ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ этот угол и коэффициент Kх усадки стружки Таким образом, на участке лезвия, срезаю связаны следующей зависимостью [2]: щего тонкую стружку, создаются повышенные давление и температура, которые приводят K Kx, к сильному износу передней грани. Причиной sin x этого являются значительные упругопластиче ские деформации не только срезаемых слоев, в которой дополнительно K1 – коэффициент но и слоев металла под поверхностью резания, усадки стружки при свободном резании.

что при более длительном процессе скольжения На коэффициент усадки стружки оказывают зуба вызывает увеличение температуры и дав влияние многие факторы, в частности, геомет ления на заднюю грань [3, 4] и как следствие рия инструмента и условия резания, свойства повышенный ее износ.

обрабатываемого материала и пр., а на величи Малая толщина и, следовательно, слабое ну нормальных напряжений – вид стружки сечение тонкой стружки способствуют образо и характер ее деформации помимо них еще и ванию разделенной стружки. Прочностных ряд других, среди которых, в первую очередь, – свойств стружки в этом сечении порой недос ширина слоя и направление сбега стружки.

таточно для противодействия силам, стремя С увеличением ширины слоя или уменьшением щимся сдвинуть стружку вдоль лезвия.

К тому угла сбега стружки нормальные напряжения же значения нормальных напряжений, дейст существенно возрастают, а значит, и увеличи вующих на поверхностях контакта торцов вер вается вероятность образования стружек второ шинной и тонкой смежных стружек, превыша го типа. Если предположить, что боковые ют предел текучести, облегчая процессы проте кромки срезают слои одинакового поперечного кания пластических деформаций, а в дальней сечения и толщины, что имеет место у симмет шем и смятия стружек. Поэтому тонкая ричных двуугловых фрез, то направление сбега стружка сминается у смежного торца и разры стружек будет нормальным к режущим кром вается, и направление ее сбега отклоняется от кам. В связи с малым углом профиля зуба бо режущего лезвия. Здесь деформация смятия ковые стружки подвергаются одинаково силь и неравномерного сдвига настолько значитель ным деформациям сдвига. Высокая степень де ны, что толщина среза к смежному торцу формации боковых стружек и является одной уменьшается, а сама стружка, наоборот, утол из основных причин повышенного износа бо щается. Эти рассуждения доказывают, что тон ковых кромок.

кий слой претерпевает значительную деформа Однако для многих видов инструментов се цию, причем интенсивность ее особенно велика чения срезаемых слоев неодинаковы. Более у смежного торца. Таким образом, на участке, широкие и толстые смежные стружки, образо где срезается тонкая стружка, складываются ванные фасонным инструментом, интенсивнее неблагоприятные условия для деформирования, отклоняют относительно тонкую стружку от поскольку там интенсивная деформация смятия нормали, создавая тем самым иные, более же сопровождается и более высокой упругопла сткие, условия для протекания деформации стической деформацией поверхностного слоя.

в срезаемых слоях. Толстая стружка подверга Следовательно, при образовании стружки с ется деформации сдвига в гораздо меньшей сте разрывом по торцу создаются исключительно пени, чем тонкая, поэтому даже при сравни тяжелые условия стружкообразования на отно тельно небольшом отклонении направления сительно небольшом участке лезвия. Эта часть сбега стружек от перпендикуляра к вершине лезвия срезает тонкую стружку, что приводит режущего клина ощутимо снижается деформа к прорыву режущего лезвия, интенсивному из ция толстой стружки и значительно повышает носу его граней и появлению локального изно ся тонкой. Кроме того, режущее лезвие инст са [3, 4]. Режущая кромка зуба, срезающая тол румента, срезающее тонкую стружку, дольше стую стружку, наоборот, работает в более лег участвует в процессе скольжения, вызывает ких условиях, т. к. время скольжения зуба по большее давление и деформацию. Рост дефор поверхности резания меньше и, кроме того, мации всегда сопровождается повышением срезаемый ею слой подвергается только де давления срезаемого слоя на переднюю грань формациям сдвига, в результате чего создаются лезвия, поэтому на грани, образующей тонкую благоприятные условия для более легкого от стружку, давление может быть выше, чем на деления стружки от заготовки. Смятие, приво той, которая срезает толстую стружку.

46 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ видов и пр.), рекомендуется схема с попере дящее к прорыву лезвия, отсутствует. Отклоне менно нагруженными боковыми сторонами.

ние толстой стружки в сторону лезвия, которое Фрезы с такой схемой резания отличаются от срезает тонкую стружку, уменьшает процессы традиционных, которые все еще используются сдвигообразования. Поэтому износ его граней в промышленности, тем, что их зубья с четны заметно ниже и протекает более медленно.

ми номерами заужены с левой стороны и режут Итак, на основании проведенного анализа правыми боковыми кромками и вершинами, условий работы и характера износа зубьев фа а зубья с нечетными номерами заужены с пра сонных фрез, предназначенных для обработки вой стороны и режут левыми боковыми сторо стружечных канавок инструментов, можно сде нами и вершинами. При такой схеме резания лать следующие выводы:

каждый зуб работает двумя кромками, при этом 1. Износ зуба по режущему периметру лез боковые стороны срезают слои удвоенной тол вия неодинаковый;

наибольшему износу под щины, благодаря чему резко уменьшается вре вержена задняя грань участка режущего лезвия, мя скольжения зуба по поверхности резания и, которая срезает тонкую стружку, наименьший следовательно, повышаются стойкостные ха износ имеет задняя грань вершины зуба. По рактеристики инструмента.

вышенный износ задней грани режущего лез Такой процесс стружкообразования умень вия, срезающего тонкую стружку, обусловлен шает износ режущего инструмента и повышает наличием более длительного пути скольжения производительность труда. Фасонные фрезы зуба по поверхности резания, а также отклоне предлагаемой конструкции смогут успешно кон нием направления сбега стружки от перпенди курировать с традиционными и найти более куляра к вершине режущего клина под давле широкое применение на машиностроительных нием толстой стружки.

предприятиях.

2. Задние грани боковых кромок зубьев фрез изнашиваются быстрее по сравнению с вершин БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ными, т. к. у них меньшие по значениям задние углы, а срезаемые ими слои испытывают более 1. Аваков, А. А. Физические основы теории стойкости высокую степень деформации, чем слои, сре- режущих инструментов / А. А. Аваков. – М.: Машгиз, заемые вершинными режущими кромками. 1960. – 307 с.

2. Медведицков, С. Н. Высокопроизводительное зубо 3. С целью увеличения стойкости дисковых нарезание фрезами / С. Н. Медведицков. – М.: Машино фасонных фрез необходимо снизить до миниму- строение, 1981. – 104 с.

ма время скольжения зуба по поверхности реза- 3. Смольников, Н. Я. Высокопроизводительное фрезе рование фасонными и зуборезными фрезами модифици ния и уменьшить деформацию слоев, срезаемых рованного профиля / Н. Я. Смольников, Е. А. Кудряшов. – боковыми кромками зубьев. Этого можно до- М.: Машиностроение, т. 1, 2008. – 181 с.

биться только за счет изменения схемы резания. 4. Липатов, А. А. Температурно-силовые характери стики контактного взаимодействия на площадке износа Поэтому для фасонных фрез, предназначен задней поверхности инструмента при точении аустенит ных для обработки стружечных канавок разно- ной стали / А. А. Липатов, Ю. Л. Чигиринский, С. И. Кор образных конструкций инструментов (сверл, милицын // Обработка металлов (технология, оборудова метчиков, разверток, зенкеров, фрез различных ние, инструменты). – 2012. – № 2 (55). – С. 38–42.

УДК 621. В. А. Солодков ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВРЕЗАНИЯ НА РОСТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ РЕЗАНИИ Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vsti.ru При исследовании динамики изменения температуры зафиксирован факт более высокой температуры резания в начальный период врезания.

Ключевые слова: прерывистое резание, температура резания, толщина срезаемого слоя.

At research of dynamics of change of temperature the fact of more high temperature of cutting in an initial stage of incision is recorded.

Keywords: faltering cutting, cutting temperature, thickness of a cut-off layer.

Наиболее простым и удобным способом из- известно, с его помощью можно определить мерения температуры резания является исполь- среднеинтегральную температуру резания [1].

зование метода естественной термопары. Как Измерение термо-ЭДС при прерывистом реза ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ нии осложняется явлением замыкания обра- Анализ полученных результатов позволяет зующейся стружки на обрабатываемую заго- сделать следующие выводы. Прежде всего, товку, что вызвано уже отмеченным ранее [2] следует отметить, что термо-ЭДС, а следова типичным для прерывистого резания явлением тельно, температура прерывистого резания по интенсивного завивания стружки в вертикаль- длине реза растет. Кроме того, сравнение уров ной плоскости. Чтобы исключить искажение ней термо-ЭДС при прерывистом и установив сигнала термо-ЭДС по этой причине, поверх- шемся резании показывает их близость. В боль ность обрабатываемой заготовки закрывалась шинстве случаев уровень термо-ЭДС при уста диэлектриком. Как и ранее [3], эксперименты новившемся резании лишь ненамного превы по измерению термо-ЭДС при прерывистом и шает термо-ЭДС прерывистого резания.

установившемся резании проводились в строго Вызывают интерес случаи больших значе одинаковых условиях с помощью одной и той ний термо-ЭДС при прерывистом резании, чем же твердосплавной пластины. На рис. 1 для при установившемся. Это явление имело место сравнения приведены уровень термо-ЭДС при в двух случаях. Во-первых, когда прерывисто установившемся резании и типичная осцилло- му резанию подвергалась заготовка с большой грамма термо-ЭДС резания при прерывистом длиной реза (до 500 мм). Анализируя причины резании. Также приведены соответствующие этого явления и учитывая факт более высокой этим уровням температуры. Прерывистое реза- интенсивности тепловыделений и меньшей ние выполнялось однозубой торцевой фрезой длины контакта (хуже условия стока) при пре диаметром 160 мм по схеме симметричного рывистом резании [4], можно допустить, что в какой-то момент времени при врезании тем фрезерования при ширине фрезеруемой по пература может превысить установившееся зна верхности 90 мм. В этих условиях средняя чение.

толщина срезаемого слоя аср = 0,182 мм была Во втором случае превышение температуры определена по известной формуле:

может происходить в самый момент врезания.

аср = (sin 360 Sz B)/( D), Однако для фиксации превышения температу где – главный угол в плане ( = 75°);

Sz – по- рой при врезании установившегося значения дача на зуб (Sz = 0,2 мм/зуб);

B – ширина фрезе- требуется, чтобы врезание выполнялось с пол руемой поверхности (B = 90 мм);

– угол реза- ной толщины срезаемого слоя. Для этого при точении устанавливалась жесткая кинематиче ния ( = 76°);

D – диаметр фрезы (D = 160 мм).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.