3.5 На резание резьбы метчиками на гайконарезных автоматах.

Знание законов импульсной теории позволяет на любых операциях механической обработки, выполняемых лезвийным и даже абразивным инструментами повышать стойкость последних от традиционно достигаемых в 1,5 - 10 раз. Одновременно с повышением размерной стойкости инструментов обеспечивать рост производительности min на 75  max в 2,5 раза. Например: на Орловском Сталепрокатном заводе (СПЗ) в ДХО ОСПЗ Крепеж в массовом количестве изготавливаются гайки стандартного типа размера. Технология их изготовления включает две операции. Высадку шестигранной заготовки гайки с отверстием. Затем нарезание резьбы на гайконарезном автомате стандартными метчиками с изогнутым хвостовиком. Смотри Рис.3.9

Рис. 3.9

Применение изогнутых гайконарезных метчиков нашей конструкции позволяет:

1. при модернизации гайконарезных автоматов, и установлении новых режимов резания получить следующие результаты:

• производительность резьбонарезания гаек М16·2 и М24·3, изготавливаемых из материала Ст.20, против 16 гаек в мин., - базовой возросла до 24 гаек в минуту;

• стойкость возросла до11000 гаек (детале–операций) до переточки метчика, против 3000 гаек, базовой;

2) Производительность аналогичных метчиков М10*1,5 :

• производительность 65 гаек в мин., вместо базовой 30 гаек в мин.:

• стойкость 50000 гаек вместо базовой 5000.

Таким образом, экономическая эффективность использования следствия – новой теории, определяется снижением расхода инструментов в 2 или 3 раза. Ростом производительности в 1,5-2 раза, т.е. снижением трудозатрат, энергозатрат, высвобождением оборудования и площадей, если рост выпуска продукции не предусмотрен.

3.6 Шлифование профилей рельс

при движении ремонтных составов.

Использование новых теоретических положений импульсной теории резания позволило по новому проанализировать два метода шлифования плоских длинномерных поверхностей, используемых при ремонте рельсового пути, и обосновать их низкую эффективность.

Первый – принудительное шлифование, где главное рабочее движение резания – вращение инструмента, а движение ремонтного состава – подача.

Рост величины подачи невозможен при ограничении скорости шлифования – ведет к механическому выкрашиванию зерен в следствии:

V

S_M  S^’_Z Z -------- 3.14

D

где: S^’_Z – подача на зерно;

Z – число одинаково расположенных зерен на диаметре круга D;

V – скорость резания, const.

Второй – свободное шлифование, где скорость резания есть скорость движения состава, которая ограничена возможностью движения V  90 км/час  25 (м/c). При таких скоростях растет температура связки, что ведет к ее деструкции и высыпанию зерен абразива.

Нами предложена новая схема шлифования. Требования к инструменту, и режимы резания. Cхема защищена патентом РФ № 2131803С1В24В7/10, которая испытана при реализации плоскошлифовальной операции на карусельном станке. Рельс закрепляется на столе диаметром D = 2 м. На станке была достигнута скорость минутной продольной подачи соответствующая скорости движения поезда S_M = 30 км/час = 9 м/с, это не привело к какому-либо значительному износу.

Техническим результатом изобретения является увеличение износостойкости шлифовального круга, существенное увеличение производительности шлифования за счет изменения кинематики способа формообразования. Технический результат достигается созданием способа шлифования длинномерных плоских изделий, включающего обработку детали инс­трументом, ось вращения которого установлена под углом к обрабатываемой поверхности и имеющего продольную подачу вдоль наибольшей образующей обрабатываемой детали, в которой согласно изобретению, обрабатывают деталь торцевой поверхностью инструмента, при этом ось вращения инструмента повернута на угол от перпендикуляра к обрабатываемой поверхности противоположный направлению подачи и установлена с эксцентриситетом относительно оси симметрии обрабатываемой поверхности, а скорости продольной подачи и находят из соотношения

V_R = S²_M + V²_щкр

Данное соотношение получено следующим образом: В силу больших значений подач, применяемых в данном способе,

S_M=S_Z*Z*n

Dk

где S_Z>d₃ , Z= --------- ,более удлиненные циклоидальные следы обработки

4,5d₃

B

от вступающих в резание Z зерен первой окружности из N = ------- ,

4,5d₃

где N - кратное наложение следов, не пересекаются, но пересекаются со следами расположенных на другой окружности Z зерен, смещенных

S_cp l.5d₃

вертикально на величину h₁ - l.5d₃sin и горизонтально на -----  ------ tg,

S_M 2 2

что приведет к косому (под углом =arctg --------- съему суммарного

Dkn

припуска ∑h_H=Bsin, но уже с любой скоростью S_M. Ограничением величины скорости будет также условие пересечения следов обработки под углом (  ),т.е.

l,5 d₃ tg  2 d₃ * h _H

и так как инструмент установлен с эксцентриситетом, то вводят коэффициент k=1.7

где, S₁ - площадь контакта шлифовального круга с полосой при совпадении оси вращения круга с осью симметрии полосы ( = 0),

S₁*k- площадь контакта шлифовального круга с полосой при (   0). Тогда

S_M3.14DnK/(3d₃)  S_M < 0.24 k tgV_ОКР

Предлагаемый способ шлифования длинномерных изделий реализован на карусельном станке с диаметром планшайбы Dnш=2 м, на которой устанавливали заготовку с обрабатываемой плоскостью. На портале станка устанавливать фортуна под углом  = 2 град, на оси которой крепят чашечный шлифовальный круг D = 250 мм. d₃=40 mkm. В= 15 мм о эксцентриситетом, равным Е=62,5, К=1.7, связка-бакелит, заготовка

15

• сталь марки 40ХН (НВ = 220). Учитывая, что Z= ----------- 70

3*0,06

h н < 10 мкм предлагалось при частоте вращения стола n = 80 об/мин, т.е. Sм= 30 км/час = 500 м/мин удалить припуск ∑hн=0,2мм за проход. При окружной скорости зерна V_окр= 19 м/сек, V_R=1.7 l9² +8² «20,6м/с. В силу инерционности стола реализовывалось 8 проходов. Фактически удаленный слой материала составил 8*∑h_H=l,2 мм, т.е. ∑h_H = 0,15 мм. Износ или осыпание первого слоя зерен не был обнаружен. Это подтверждает высокую эффективность шлифования предлагаемого способа.

Новая схема шлифования рельсов в пути с распределением припуска по числу зерен расположенных на рабочей поверхности шлифовального круга в его горизонтальной проекции

а) удаление волнообразного износа рельса

б) удаление дефектного слоя

Рис.3.10.

Новая схема плоского исследования отличается от традиционной тем, что N колец зерен работает не в статике (Snp=0), а наоборот динамике, т.е. когда все движение реализуется, это позволяет резко сократить нагрузку на зуб-зерно hн>0 не сокращая глубины шлифования. Исключить ситуацию, когда в схеме шлифования при подходе к волне с высотой hв> hвз неизбежен скол периферийных зерен. Схема демпферного шлифования с распределением припуска на число колец зубьев-зерен шлифовального круга. Для традиционной схемы hн > [hвd₃/2] половинки края круга или его высыпание неизбежно. Для новой схемы:

B

∑ h_H = h_H *-----------

4.5*d₃

при d₃=0,04 мм, даже при h н=0,005 мм

50

∑ h_H = 5 мкм * --------------  0.175 мм.

4.5*0.04

Из чего можно заключить, что механический катастрофический износ будет исключен.

Имея преимущество в кинематике процесса покажем, что при анализе микро резания результирующая скорость резания определяет температуру на контакте зерна с обрабатываемым материалом зерна со связкой.

Для базовой схемы движения с подачей выше значения определяемого соотношением было исключено, т.к. лежащие на одной линии с периферийными центральные зерна не могут полностью перекрыть следов обработки по причине однократного копирования положения зерен в сечении по В. Кроме того в случае когда реализуется схема плоскошлифовальной операции без подъема плоскости кольца круга на некоторый угол при D.s.np=Dкn_H=V, V-скорость резания. Торец круга не может перемещаться быстро пока все Zu зёрен находящихся не на плоскости, а на цилиндре круга, не снимут слой материала т.е.

Dк

D_Sпр  S_O = S_{Z MAX} * --------------

4.5 d₃

Где Sz.max из (3.14). В место резания будет строгание чашечным резцом из бакелита, что невозможно. Это можно реализовать кругами со связкой, имеющие упругие свойства, близкие к упругим свойствам быстрорежущей стали. При установке круга под углом а с раскрытием вдоль направления движения Ds.np. позволяет избежать полученного соотношения и варьировать величиной Ds.np. по формуле:

V²_R - D²_snp. = Dkn_b

где vr- результирующая скорость резания, рассчитываемая по теплофизическим уравнениям для импульсного источника, по величине температуры не превышающей значения температуры деструкции материала зерна.

Проводились производственные испытания новой схемы шлифования рельс. Их цель -измерить температуру шлифования рельса в зависимости от скорости резания.

Шлифование рельса из стали R65 производили по разработанной схеме. Принципиальным отличием, которой от известной является установка шлифовального круга под углом к обрабатываемой поверхности. Наклон круга позволяет увеличить съем металла в единицу времени, за счет разгрузки единичных зерен, путем вовлечения их большого количества в обработку.

Варьируемыми параметрами являлись: Припуск мм, Скорость м/с

Р езультирующую скорость рассчитывали по формуле

V_рез = V²_cm + V²_kp

где V_kp = Dn_кр -скорость вращения шлифовального круга;

D- диаметр круга;

п- частота вращения;

Контролируемые параметры: