Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Маталин, А. А. Новые направления развития технологии чистовой обработки

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.14 Mб
Скачать

меннои толщины с очень тонкой вершиной (рис. 21, а). Часть этой верши­ ны А—В с толщиной мень­ шей, чем наименьшая тол­ щина срезаемого слоя tMim, практически не может быть срезана и подминает­ ся закругленной вершиной лезвия. Срезание металла фактически происходит только на участке В—С, на котором толщина стружки превосходит ве­ личину t ми„. После прохо­ да резца деформирован­ ный участок металла (на рис. 21 показан двойной штриховкой) частично уп­ руго восстанавливается,

увеличивая высоту неров-

£2

ностей Rz с величины ^ ,

определяемой теоретиче­ ски без учета пластиче­ ских и упругих деформа­ ций, до некоторого значения факт (рис. 2 1 ,а).

При работе в зоне осо­ бо тонких подач (менее

0,04—0,05 мм/'об при обра­ ботке углеродистой стали твердосплавным резцом с радиусом закругления г — = 0 ,8 1,0 мм) уменьше­ ние подачи не только не

Увеличение высоты шероховатости с уменьшением подачи при

тонких стружек [24].

Рис. 21.

снятии

101

снижает высоту шероховатости, но может даже вызвать, при определенных условиях, возрастание последней в свя­ зи с уменьшением длины срезаемого участка В—С и уве­ личением длины упруго-деформируемого участка А—В (рис. 21, б). В этом случае при уменьшении подачи в не­ сколько раз увеличивается удельная сила резания, повы­ шается степень пластической деформации металла обра­ батываемой поверхности и стружки, увеличивается усадка стружки, усиливается наростообразование на рез­ це, возрастают вибрации и, в конечном счете, увеличи­ вается шероховатость обработанной поверхности.

Изменение глубины резания в обычных условиях то­ чения мало отражается на качестве поверхности, однако при тонком растачивании влияние глубины резания мо­ жет быть значительным.

Тонкое растачивание осуществляется консольным ин­ струментом, отличающимся сравнительно малой жест­ костью, особенно при больших вылетах расточных борштанг и отношении длины борштанги L к ее диаметру d более чем 2. В этих условиях даже небольшое увеличение усилий резания может вызвать заметные вибрации систе­ мы СПИД, увеличение износа резца и возрастание шеро­ ховатости поверхности. Поэтому при увеличении глубины резания при тонком и алмазном растачивании шерохова­ тость поверхности несколько увеличивается.

При уменьшении глубины резания по тем же причи­ нам, что и при уменьшении подачи, увеличивается пласти­ ческое и упругое деформирование металла обрабатывае­ мой поверхности, растут вибрации системы СПИД и увеличивается шероховатость и наклеп обработанной по­ верхности. Поэтому не рекомендуется топкое растачива­ ние черных металлов проводить с глубиной резания менее

0,05 мм или более 0,15—0,20 мм.

Уменьшение жесткости системы СПИД и, в частности, увеличение податливости расточных борштанг при увели­

102

чении отношения вызывает рост амплитуды колебаний

резца, увеличение его износа и соответственное возраста­ ние шероховатости обработанной поверхности (рис. 2 2 ). При этом в результате повышенного затупления инстру­

мента

и

 

динамического

(вибрационного

характера)

воздействия

режущего

 

 

 

лезвия

на

обрабатывае­

 

 

 

мую поверхность увеличи­

 

 

 

вается

степень

пластиче­

 

 

 

ской деформации

поверх­

 

 

 

ностного

слоя

металла и

 

 

 

его наклеп

[28]. Кривые

 

 

 

изменения

амплитуды ко­

 

 

 

лебаний резца, шерохова­

 

 

 

тости

и

наклепа

стали

Рис. 22. Влияние податливости уз­

40Х при увеличении по­

ла шпиндель-борштанга алмазно­

датливости борштанги, по­

расточного станка

при расточке

казанные на рис. 23, по­

стали 20Х с о = 100 м/мин\

s=0,02

строенные по данным про­

мм/об; /=0,1

мм на:

веденных

 

исследований

/ — амплитуду колебаний резца; 2 —

 

удельный износ резца [28].

[2 1 ],

показывают

общ­

 

 

 

ность закономерностей изменения этих характеристик в зависимости от изменения жесткости системы СПИД.

Геометрия режущего инструмента в свою очередь оказывает влияние на вибрации системы СПИД. Умень­ шение углов в плане ф и ф 1, которое при обычном точе­ нии снижает величину неровностей, одновременно увели­ чивает составляющую силу Р у, что в условиях малой жесткости системы СПИД при тонком растачивании мо­ жет привести к росту вибраций и повышению шерохова­ тости поверхности. Поэтому при тонком растачивании малые углы ф (меньше 60°) применяются только при до­ статочно жестких борштангах, с малой длиной и большим диаметром.

Неравномерность припуска, снимаемого при тонком

103

растачивании, вызывающая колебание усилий резания, также может явиться причиной возникновения вибраций системы СПИД и соответствующего увеличения шерохо­ ватости поверхности. Так, при растачивании отверстий

Рис. 23. Влияние изменения вибрации системы и длины борштанги при растачивании стали 40Х на шероховатость и наклеп поверхностного слоя (борштанга 016 мм, отверстие 020 мм, s = 0,08 мм/об, t = 0,2 мм):

а, б — изменение амплитуды колебаний А, в — изменение шероховатости поверхности R a ,г — изменение микротвердости И и глубины наклепа /г;

1 v » 160 м/мин; 2 — v = 250 м[мин.

в стали 20Х смещение оси предварительно расточенного отверстия в заготовке увеличилось относительно смеще­ ния оси после окончательной расточки с 0,1 до 0 ,2 мм, а шероховатость поверхности обработанного отверстия уве­ личилась с R a — 0 ,8 мкм до Ra = 1,2 мкм [28].

104

При увеличении подачи и глубины резания соответ­ ственно возрастает усилие резания и увеличиваются упругие отжатая в системе СПИД. На их абсолютные величины существенное влияние оказывают колебания припуска и твердости обрабатываемого материала. Соот­ ветственно этому увеличивается рассеивание размеров отверстия и погрешности его геометрической формы. Одновременно с этим увеличивается размерный износ рез­ цов, что, в свою очередь, увеличивает погрешность разме­ ров обрабатываемых отверстий. Вместе с тем, увеличение подачи, уменьшающее длину пути резания, может вы­ звать уменьшения изменения размера отверстия по его длине, связанное с износом резца. Поэтому некоторое увеличение подачи может в известных пределах способ­ ствовать повышению точности обработки.

Размерный износ резцов вызывает переменную систе­ матическую погрешность размеров и формы обрабаты­ ваемых отверстий. При высокой точности выпускаемых в настоящее время алмазно-расточных станков, особенно станков класса «В», точность размеров и формы обраба­ тываемых отверстий в настоящее время стала лимитиро­ ваться недостаточной размерной стойкостью твердосплав­ ных резцов.

Для обеспечения точности размеров в пределах 1-го класса и более высокой точности требуется проведение частых поднастроек станка или создание систем автома­ тической поднастройки, компенсирующих изменение раз­ меров отверстий, связанное с большим износом резцов. Износ резцов, вызывающий конусность отверстий, огра­ ничивает размеры обрабатываемых на алмазно-расточ­ ных станках точных отверстий.

Все это делает необходимым всемерное расширение и ускорение работ по созданию новых инструментальных материалов, которые смогут обеспечить повышение раз­ мерной стойкости резцов для тонкой расточки.

Высокая точность, производительность и экономич­

105

ность процесса тонкого растачивания обусловливают его широкое применение в условиях массового и крупносе­ рийного производств, использующих специальные алмаз­ но-расточные станки. В условиях серийного и мелкосе­ рийного производств специальные алмазно-расточные станки встречаются крайне редко, поэтому весьма важно применить процесс тонкого растачивания на обычных универсальных станках.

Проведенными исследованиями было установлено [29], что тонкое растачивание стальных деталей по 1, 2 и 3-му классам точности и 6 , 7 и 8 -му классам чистоты вполне возможно и целесообразно при использовании универсальных токарных станков типа 1К62, 1А62, 1604, горизонтально-фрезерных станков 6Н82 и вертикально­ фрезерных станков 6А12П. При этом трудоемкость и себе­ стоимость обработки отверстий тонким растачиванием на фрезерных и токарных станках оказалась в 1,5—2 раза ниже, чем при развертывании и шлифовании по 2 и 3-му классам точности и в 2—2,5 раза ниже трудоемкости и себестоимости растачивания на токарных станках твердо­ сплавными, быстрорежущими и минералокерамическими пластинками.

Тонким растачиванием на универсальных станках до­ статочно производительно и экономично достигается и 1-й класс точности. Погрешности геометрической формы отверстий 040X80 мм при этом составляют:

Станок

Некруглость,

Конусность,

 

мм

мм

алмазно-расточной

0,002—0,004

0,004—0,008

2А715

горизонтально-фре-

0,004—0,006

0,006-0,011

зерный 6Н82

токарный 1А62

0,005—0,010

0,010-0,015

При обработке на универсальных станках устойчиво обеспечивается шероховатость обработанной поверхности

106

в пределах 6 -го и 7-го классов чистоты. Шероховатость поверхности 8 -го класса при тонком растачивании па всех станках (включая специальный) достигается с трудом и может быть обеспечена стабильно только при условии тщательной доводки режущих лезвий инструментов или при охлаждении и удалении стружки струей распыленной эмульсии.

Наиболее рациональными режимами тонкого растачи­ вания стали 40 являются режимы, приведенные в табл. 14.

Таблица 14

Рекомендуемые режимы тонкого растачивания для стали 40

 

 

Тип станка

 

Режим резания

Алмазно-рас­

Горизонталь-

Токарный

 

точной 2А715

но фрезерный

. 1А62

 

6Н82

 

 

 

Скорость, м'мин

240

130—150

130-150

Подача, мм/об

0,08

0,07

0,07-0,11

Глубина, мм

0,1

0 ,1 -0 ,1 5

0,25

Наибольшая производительность и экономичность тонкого растачивания достигается при обработке деталей на специальном алмазно-расточном станке. Выполнение тех же работ на горизонтально-фрезерном станке увели­ чивает трудоемкость операции на 40—50% и себестои­ мость на 50—60%, а тонкое растачивание на токарных станках по сравнению с работой на специальных станках увеличивает трудоемкость на 65—80%, а себестоимость— на 85—110%.

Приведенные экспериментальные данные показывают полную техническую и экономическую целесообразность замены малопроизводительных и дорогих методов обра­ ботки точных отверстий развертыванием, растачиванием и шлифованием прогрессивным методом тонкого растачи­ вания на специальных алмазно-расточных или на универ­ сальных фрезерных и токарных станках.

107

Алмазное растачивание

Применение алмазных резцов, отличающихся наивыс­ шей твердостью и износостойкостью, высокой теплопро­ водностью и низким коэффициентом трения, дает возможность наилучшим образом использовать преиму­ щества процесса тонкого растачивания. К сожалению, хи­ мическое сродство алмаза с черными металлами, имею­ щими в своем составе углерод, и способность алмаза к диффузионным и адгезионным процессам с этими ме­ таллами, а также малая теплостойкость алмаза не позво­ ляют использовать его преимущества при обработке чер­ ных металлов, для которых при тонком точении прихо­ дится применять твердые сплавы и минералокерамику. Поэтому алмазное растачивание находит практическое применение главным образом при обработке цветных металлов и сплавов, фибры и пластмасс.

Всвязи с хрупкостью алмазных резцов, приводящей

ких выкрашиванию при возникновении толчков и ударов, процесс алмазного растачивания в еще большей мере, чем тонкое растачивание твердосплавными резцами, тре­ бует устранения вибраций в системе СПИД.

От станков для расточки алмазами требуется тщатель­ ная балансировка всех вращающихся частей и плавность перемещений, повышенная точность, жесткость и вибро­ устойчивость, наличие тонких подач и высоких скоростей вращения шпинделей. При этом станки должны иметь устройство для подачи смазывающе-охлаждающих жид­ костей.

Этим требованиям в основном удовлетворяют выпус­ каемые в настоящее время станки класса «В» (2705В,

2706В, 2711В и 2712В).

При исследовании процесса алмазного растачивания бронзы Бр.ОЦС 5—5—5, красной меди М2, латуни ЛЖМц59—1—1 и алюминиевого сплава Д16, проведен­ ном в Одесском политехническом институте, успешно при-

108

менялись стандартные алмазные резцы (ГОСТ 13288— 67) с геометрией: <р—45°, cpi= 50°, 7 = 0 , а=10° при на­ личии фасетки шириной 0,05 мм. При обработке цветных металлов и сплавов должен быть обеспечен достаточный зазор между борштангой и обрабатываемым отверстием, достигающий при обработке меди 5 мм.

Таблица 15

Режимы алмазного растачивания цветных металлов и сплавов

Обрабатываемый материал

Скорость ре­ зания, M j M U H

Подача, мм

Глубина ре­ зания, мм

Состав СОЖ

Достигаемый класс чистоты

Сплав алюминия Д16

515

0,02

0,09

Керосин

10 а

Латунь ЛЖМц59—1—1

370

0,02

0,06

с маслом

10 в

То же

Бронза Бр. ОЦС 5—5—5

475

0,02

0,06

Сжатый

10 6

Красная медь М2

385

0,02

0,05

Веретенное

10 6

 

 

 

 

масло

 

Режимы резания, обеспечивающие устойчивое дости­ жение шероховатости 1 0 -го класса чистоты поверхности на станке 2705В алмазными резцами указанной геомет­ рии, приводятся в табл. 15.

При обработке по указанным режимам стабильно обеспечивается точность размеров отверстий в пределах допусков 1-го класса точности. При этом рассеивание размеров отверстий 028—60 мм не превышало 0,007— 0,008 мм, погрешность формы отверстий по некруглости составляла 0,002—0,003 мм, а по конусности — 0,001—

0 , 0 0 2 мм.

В связи с тем, что жесткость шпиндельного узла алмазно-расточного станка не постоянна по окружности и в пределах одного оборота значительно изменяется, по­ грешности геометрической формы, и в частности, некруг-

109

лость зависят от величины усилий резания и при их увеличении возрастают. Поэтому при увеличении скоро­ сти резания от 320 до 520 м/мин некруглость отверстии в алюминиевых сплавах, латуни и красной меди возра­ стает от 0,002 до 0,003 мм, а в бронзе — от 0,0016 до 0,0024 мм. При изменении подачи от 0,02 до 0,06 мм/об при растачивании со скоростью 320 м/мин с глубиной по­ дачи 0,06 мм некруглость отверстий в этих материалах колеблется в пределах 0,0018—0,0025 мм, а в бронзе — в пределах 0,0016—0,0018 мм. При увеличении глубины резания от 0,03 до 0,12 мм при растачивании всех иссле­ дованных цветных металлов и сплавов со скоростью ре­ зания 320 м/мин и подачей 0,02 мм/об некруглость отвер­ стий увеличивается в пределах от 0,0016 до 0,0026 мм.

Большая стойкость алмазных резцов при обработке точных отверстий в деталях из цветных сплавов обуслов­ ливает высокую экономическую эффективность их приме­ нения. Так, применение алмазных резцов на заводе им. Лихачева показало [10], что при обработке баббита и бронзы они дают повышение стойкости по сравнению с твердосплавными в 7—12 раз. Рост производительности станков при этом составляет 25%. Подналадка твердо­ сплавного резца на размер производится 1— 2 раза в смену, а алмазного — 1 раз за 6 —7 смен. В связи с этим потери времени на остановки и подналадку станков при обработке деталей алмазными резцами значительно сни­ жаются.

ЧИСТОВАЯ ОБРАБОТКА ХОЛОДНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Сущность процесса обработки холодным пластическим деформированием

К числу наиболее прогрессивных методов чистовой обработки относится обработка холодным пластическим деформированием.

ПО

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ