ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ОБРАБОТКЕ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРЕЦИЗИОННОГО СПЛАВА 36НКВХБТЮ-ИД.

Тонкостенные детали применяются очень часто в различных отраслях промышленности. Но наиболее широкое применение, в связи со своей спецификой, нашли в авиационной и ракетной технике, которая характеризуются весьма точными размерами и специфичными материалами, обладающими особыми прочностными, температурными или коррозионными свойствами. Поэтому их изготовление сопряжено с рядом трудностей, вызванных малой жесткостью технологической системы, повышенным износом режущих инструментов и высоких усилий резания.

При исследовании процесса обработки тонкостенных деталей из прецизионного сплава основным фактором влияющим на точность обработки является – износ режущего инструмента. Который должен сводится к минимальным значениям. Это условие достигается путем правильного подбора режущего инструмента, применения необходимых сплавов, покрытий, тщательной доводкой режущей кромки и рациональным использованием режимов резания.

Поэтому рассмотрим зависимости износа режущего инструмента от режимов резания более подробно, особое внимание обратим на влияние режимов резания. При этом будем исходить не только из условий получения наибольшей производительности, но и из обеспечения необходимой стойкости инструмента. Желательно, чтобы обработка всей партии деталей проходила без принудительной смены инструмента, переточки или замены. Осуществив рациональный, с технологической точки зрения, выбор оборудования и инструмента, можно добиться наибольшей эффективной и качественной обработки сложных и ответственных деталей.  В зависимости от конструкции детали и с учетом рекомендаций приведенных в работах Я.Л. Гуревича, А.М. Даниеляна [3, 4] был подобран режущий инструмент: его марка, форма, размер, геометрия и радиус при вершине (Рис.1).

Рисунок 1. Позитивная ромбическая пластина CCMT09T302 HMP PC9030 фирмы Korloy

Для исследования величины зависимости износа инструмента от действия различных факторов (режимов резания) измерим величину износа режущей пластины за определённый момент времени резания для токарной обработки с непрерывным резанием. В качестве объекта исследования используем деталь «Кожух верхний» из материала 36НКВХБТЮ-ИД ТУ 14-1-5217-93 (Рис.2). Данная деталь относится к тонкостенной, т.к. соотношение толщины стенки к наружному диаметру менее 0,1, имеет простую конфигурацию и применяется в датчике перепада давления. Точный химический состав материала указан в таблице №1.  

 Таблица 1.

Рисунок 2. Деталь «Кожух верхний» из материала 36НКВХБТЮ-ИД

После проведения серия экспериментов с использованием математических методов планирования  по формуле: ПФЭ2³, была произведена обработка результатов, при которой использовалась схема обработки при равномерном дублировании опытов по методике, изложенной в работах [1; 2; 5]. При проведении экспериментов использовались следующие основные факторы:

-скорость резания V=50-120м/мин.;

-глубина резания t=0,1-1,0 мм.;

- продольная подача S=0,04-0,1мм/об.

В результате работ была получена экспериментальная формула, которая позволяет произвести расчет износа режущего инструмента  при различных режимах резания в указанном диапазоне:

На рис.3 представлены фото используемых пластин после обработки. Для визуализации были построены графические зависимости изменения износа инструмента от параметров обработки рис.4.

Рисунок 3. Фотографии пластин после механической обработки

Проанализировав данную зависимость и фотографии выявлено, что при чистовом точении в рассматриваемом диапазоне износ наиболее сильно завит от глубины резания и подачи. При увеличение скорости резания наоборот происходит уменьшение износа инструмента. «Максимальный эффект» достигается при скорости резания в интервале V=100÷120 м/мин, при повышение скорости более этого значение особого положительного эффекта не наблюдается. Поэтому для окончательной обработки (тонкостенных) деталей твердосплавными пластинами с минимальным воздействием на обрабатываемую поверхность необходимо уменьшить глубину резания и подачу до минимально возможных значениях S=0.04; t =0.1, а скорость резания повысить до 100-120м/мин. При указанной скорости резания предположительно формируются более благоприятные условия резания - достигается оптимальная температура резания.

При анализе пластин было  выявлено, что на поверхности режущего клина образуется нарост, который непосредственно участвует в резании и  достаточно прочно присоединяется к поверхности инструмента, оставаясь на ней и после прекращения резания. Нарост полезен при черновой обработки, и совершенно не желателен при чистовой, т.к. оказывает влияние на точность полученной детали и увеличивает силу резания, вызывая деформацию детали. Так иже при исследовании износа инструмента было выявлено, что при различных режимах резания и в широком диапазоне, характерно образование сливной стружки. Это вызывает ряд неудобств и требует учитывать  при обработке. Поэтому была проведена серия дополнительных экспериментов и установлено, что для уменьшения  нароста и перехода от сливной стружки к элементной требуется проводить обработку данного материала при твердости HRc 21-23 ед. с увеличением глубины резания.

Рисунок 4. Графики зависимости износа от режимов резания

(а) - зависимость износа от скорости при чистовом точении. S=0,1; t=1,0

(б) - зависимость износа от глубины при чистовом точении. V=50; s=0,1

(в) - зависимость износа от подачи при чистовом точении. V=50; t=1,0

Список литературы:

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Изд. 2-е перераб. и доп. – М.: Москва «НАУКА», 1976.-278с.
2. Грачёв Ю.П. Математические методы планирования эксперимента –М.: Машиностроение, 1979.-278с.
3. Гуревич Я.Л., Горохов М. В., Захаров В. И.  Режимы резания труднообрабатываемых мате­риалов: Справочник.  2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. 240 с, ил.
4. Даниелян А.М. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов- М.: Машиностроение.-1965г. С.308.
5. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1981.-184с.