Металлообработка № 6 (138)/2023

Обработка материалов резанием

Пономарев Б. Б., Нгуен Ван Дык, Свинин В. М. Расчет силы резания при формообразовании сложных поверхностей концевыми радиусными фрезами. Часть 1. Часть 2.

При формообразовании сложных поверхностей концевыми радиусными фрезами силы резания не должны превышать предельных значений, при которых может произойти выкрашивание или разрушение режущей кромки зуба инструмента. Расчет силы резания проведен с исполь­зованием аналитического метода, который до настоящего времени использовался для конце­вых цилиндрических фрез со сферическим торцом, имеющих плоскую переднюю поверхность зуба. Практическое применение его требует проведения большого объема предварительных экспериментальных исследований для получения уточняющих коэффициентов. Цель исследо­вания. Разработка методики расчета силы резания при формообразовании сложных поверх­ностей концевыми радиусными фрезами на пятикоординатном станке с использованием ана­литических зависимостей от удельной силы и эпюр распределения ее составляющих. Задачи исследования. 1. Расчет элементарной окружной, радиальной и осевой составляющих сил в точке резания с применением удельной силы и определение их значений в системе координат инструмента. 2. Определение полных проекций сил в системе координат инструмента с ис­пользованием эпюр их распределения. Методы исследования. Расчет силы резания с примене­нием аналитических зависимостей теории резания и сопоставление результатов с данными, полученными путем измерений при обработке на станке в ходе проведения эксперимента. Новизна работы. Определение значений силы резания при чистовом фрезеровании сложных поверхностей концевыми радиусными фрезами, имеющими винтообразную форму режущей кромки и передней поверхности зуба на сферическом торце. Результаты исследования. Про­демонстрирована возможность применения аналитического метода для расчета силы реза­ния при формообразовании сложных поверхностей концевыми радиусными фрезами. Вывод. Результаты, полученные при расчете с помощью аналитического метода, показали, что зна­чения, направления и законы изменения составляющих сил соответствуют эксперименталь­ным значениям. Составляющие силы резания достигают максимальных значений в положени­ях, соответствующих максимальной толщине срезаемого слоя, как и в реальном процессе ре­зания, различия по их значениям не превысили 20 %.

Ключевые слова: сила резания, концевая радиусная фреза, винтообразная форма, удельная сила резания, эпюры распределения сил.

Вологин Н. А., Никифоров И. П. Влияние способа охлаждения тонкостенных заготовок при пло­ском шлифовании на выходные параметры обработки

Обозначена проблематика плоского шлифования тонкостенных заготовок. Разработана ме­тодика проведения экспериментальных исследований по влиянию метода охлаждения на вы­ходные параметры обработки: отклонение от прямолинейности в плоскости и количество видимых прижогов. Показан принцип работы вихревой трубки Ранка — Хилша, предназначен­ной для охлаждения воздушного потока. Предложен и обоснован комбинированный способ, включающий охлаждение свободно падающей струей с малым расходом и воздушным охлаж­дением при помощи вихревой трубки Ранка — Хилша. Дана сравнительная характеристика различных методов охлаждения тонкостенных заготовок. Показано изменение профиля за­готовок при различных методах охлаждения. Автоматизированным способом определены площади видимых прижогов на поверхностях заготовок.

Ключевые слова: плоское шлифование, тонкостенная заготовка, охлаждение, вихревая трубка Ранка — Хилша, отклонение от прямолинейности в плоскости, прижог.

Брус Д. Р., Александров А. С., Голикова В. В. Зависимость между износом токарных твердо­сплавных пластин и шероховатостью поверхности при обработке коррозионно-стойкой стали 40Х13

Шероховатость поверхности напрямую определяет условия эксплуатации изделий. Низкий показатель шероховатости обусловливает коррозионную стойкость изделий, влияет на плот­ность и герметичность соединений, износостойкость от истирания и задает внешний вид изделию. На показатель шероховатости влияет огромное количество факторов. К ним мож­но отнести: жесткость технологической системы станок—приспособление—инструмент— деталь, наличие или отсутствие тепловых температурных деформаций, режимы обработки резанием, конструктивные особенности и геометрические параметры режущего инструмен­та, износ рабочих поверхностей режущих лезвий и кромок. О последнем как раз и пойдет речь.

Ключевые слова: износ, качество, твердосплавный инструмент, режимы обработки, стойкость инструмента.

Немцев Б. А., Кижняев Ю. И. Определение расхода СОЖ при глубоком сверлении по условию поглощения и отвода теплоты стружкообразования

Приведена методика расчета теплоты стружкообразования, выделяющейся на поверхности резания при сплошном глубоком сверлении отверстий диаметром 12–50 мм. Составлены за­висимости для определения скорости потока и расхода СОЖ по условию поглощения и отвода теплоты стружкообразования. Приведены результаты оценки влияния диаметра, глубины сверления и режимов резания на расход СОЖ для отвода стружки и теплоты стружкообразо­вания.

Ключевые слова: глубокое сверление, теплота стружкообразования при сверлении, скорость потока и расход СОЖ для поглощения и отвода теплоты.

Михалев О. Н., Янюшкин А. С. Автоматизация оптимальных режимов резания с учетом много­критериальности условий обработки на металлорежущих станках

Режимы резания напрямую влияют на производительность и стойкость инструментов при механической обработке деталей, что, в свою очередь, влияет на экономическую эффектив­ность предприятия. Назначение таких оптимальных режимов резания, при которых будут обеспечиваться максимальная производительность и низкая себестоимость обработки де­талей, сложная задача. Требуются учет множества условий процесса резания, в том числе тех, которые плохо поддаются математическому описанию, а также проведение дополни­тельных сложных расчетов. Назначение режимов резания по каталогам или из опыта челове­ка приводит к неэффективному использованию инструментов. Применение вероятностных методов и математической статистики делает возможным более точное назначение опти­мальных режимов резания, что позволит не только эффективнее использовать металлоре­жущие инструменты и снизить расходы на них и другие издержки, но и значительно повысить эффективность технологического проектирования.

Ключевые слова: режимы резания, стойкость, производительность, себестоимость, матема­тическая модель.

Новые материалы и технологии

Мокрицкий Б. Я., Космынин А. В., Серебренникова А. Г., Марьин С. Б. Атомарно-силовой под­ход к разработке покрытий для твердосплавного металлорежущего инструмента

Расходы на проектирование металлорежущего инструмента для изготовления деталей, вы­полненных из труднообрабатываемых материалов, значительны. Востребованность в труд­нообрабатываемых материалах растет. Соответственно, растут и расходы на инструмент. Необходимы меры по снижению этих расходов. Наиболее простая мера — разработка покры­тий для твердосплавных инструментов. Цель исследования. Еще на стадии проектирования металлорежущего инструмента обеспечить возможность целенаправленного проектирова­ния покрытий на твердосплавной инструмент с помощью расчета атомарно-силовой адгезии взаимодействия материалов покрытия и твердого сплава. Задача. Рассчитать атомарно-си­ловое взаимодействие материалов слоев разных покрытий с твердосплавным материалом ВК8 для выбора наиболее рациональных вариантов под заданные условия эксплуатации ме­таллорежущего инструмента. Методы исследования. Применен метод расчета функциона­лов межатомных систем с использованием функциональной плотности одиночных атомов. Установлена взаимосвязь результатов расчета с эксплуатационным параметром металло­режущего инструмента по коэффициенту трещиностойкости К_1С , МПа √м. Новизна работы. Расчетным методом определено значение адгезии для атомов, уложенных в разные масштаб­ные конфигурации, чтобы использовать значение адгезии для диагностики инструменталь­ной системы с позиций обеспечения максимальных эксплуатационных свойств инструменталь­ного материала. Результаты исследования. Исследованы особенности атомарно-силового взаимодействия материалов слоев покрытия между собой и материалом твердого сплава ВК8 при разных комбинациях расположения атомов в материале покрытия. Выбраны рациональ­ные варианты. Вывод. Выбраны наиболее рациональные варианты покрытий под заданные условия эксплуатации металлорежущего инструмента. Это позволяет сократить затраты на проектирование инструмента и обеспечивает возможность прогнозирования эксплуата­ционных свойств инструмента на этапе его проектирования.

Ключевые слова: выбор конкурентных покрытий по атомарно-силовому взаимодействию, рас­чет энергии адгезии, прогнозирование эксплуатационных свойств.