книги из ГПНТБ / Семко, М. Ф. Обработка резанием электроизоляционных материалов

Подача sz заметно влияет на составляющие силы ре­ зания, причем при встречном фрезеровании силы реза­ ния на 15—20% больше, чем при попутном. Это обстоя­ тельство объясняется большей динамичностью попутно­ го фрезерования, так как зуб фрезы в этом случае начинает резать практически с максимальной толщины среза, тогда как при встречном фрезеровании срез на­ чинается с" толщины, равной или несколько большей радиуса округления режущей кромки инструмента.

■При фрезеровании гетииакса III подача оказывает существенное влияние на тангенциальную и горизон­ тальную составляющие

Увеличение подачи в 8—10 раз приводит к росту составляющих силы резания на 40—60%.

Глубина резания t влияет на силу в меньшей степе-- ни, чем подача. С ростом глубины при цилиндрическом и дисковом фрезеровании увеличивается толщина среза, что сказывается на росте силы

Изменение глубины резания от 2 до 20 мм повышает значение силы резания примерно на 30—35%'.

Ширина фрезерования В оказывает прямо пропор-

'ционалыное влияние на обе составляющие силы реза­ ния. Ее изменение меняет ширину среза при неизмен­ ной удельной работе резания и постоянном коэффициен­ те трения, а следовательно, изменяет и силы

5. ИЗНОС И СТОЙКОСТЬ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

В процессе обработки режущий клин инстру­ мента непрерывно изнашивается. Износ обусловлен ме­ ханическими, тепловыми, химическими (главным обра­ зом, окислительными) воздействиями и электрическими

31.

процессами на контактных площадках зоны резания. От интенсивности каждого в отдельности и превалирования одного или нескольких из них зависят характер износа и интенсивность процесса изнашивания режущего клина.

При резании большинства электроизоляционных ма­ териалов инструментами из современных инструменталь­ ных материалов почти всегда наблюдается два периода изнашивания. Первый период —интенсивный износ (при­ работка) режущего инстумента, второй период — про­ порциональный (нормальный) износ. Третий период —

Рис. 11. Износостойкость твердых сплавов при точе­ нии стеклотекстолита ЭСРБ-П {Л. 27].

1 — ВК8В: 2 — ВК8М; 3 — ВК6М; 4 — ВКЗМ; (у-90 м/мин, 5«2,1 мм!о6\ /«1,5 мм).

катастрофический износ, как правило, не достигается, так как ему всегда предшествует недопустимое ухудше­ ние качества обработанной поверхности изделия. При этом режущий инструмент еще сохраняет режущие свой­ ства. Это особенно ярко проявляется у электроизоля­ ционных материалов с органическими компонентами.

На рис. 11 показаны зависимости износа резцов из вольфрамовых твердых сплавов четырех марок ВК8В, ВК.8М, ВК.6М и ВКЗМ от продолжительности точения стеклопластика ЭФБ-П при у= 90 м/мин, s = 0,21 мм/об и £=1,5 мм [Л. 27]. Отчетливо видны два периода. Пер­ вый прекращается примерно через 3 мин. Второй период у всех четырех сплавов имеет монотонно возрастающий характер.

Развитие износа зубьев из разных инструментальных материалов (У8А, Р 18, ВК4, Т15К6, ЦМ332 и АСБ) при дисковом фрезеровании стеклотекстолита СТ «а рацио-

32

нальных скоростях резания показано па рис. 12. Все семь кривых, так же как при точении, имеют только два периода .износа без наступления третьего (катастрофи­ ческого) .

У ножей из углеродистой и быстрорежущей стали непродолжительный (0,5—2 мин) период приработки сопровождается .сильным истиранием главной и вспомо­ гательных задних поверхностей. Они покрываются сра­ внительно равно'мер1Иьшн по длине глубокими штрихами износа, имеющими направление вектора скорости реза­ ния.

Рис. 12. Износостойкость инструментальных материа­

У одно- и двухкарбидных твердых сплавов довольно отчетливо проявляется период приработки, заканчиваю­ щийся через 15—40 мин. У хрупких твердых сплавов из­ нос происходит главным образом за счет средних

(0,015—0,05 мм) и крупных (0,12—0,15 мм) сколов ре­ жущей кромки, у более вязких — за счет микроосыпания и мелких выкрашиваний лезвия.

Приработка минералокерамики идет исключительно путем образования средних и мелких выкрашиваний кромки с очень сильным ее округлением и образованием отрицательной фаски износа на передней поверхности инструмента. Ее ширина примерно в 1,5 раза больше ширины среза.

Первый период работы зуба фрезы из поликристаллическогс синтетического алмаза почти незаметен. На «уголке» и на главной режущей кромке появляются от­ дельные сколы размером до 0,02—0,05 мм.

Изнашивание стальных ножей у фрез во втором 'пе­ риоде протекает чрезвычайно интенсивно, примерно в 5—6 раз быстрее, чем у твердых сплавов и минералокерамики:

X 1 .4 2 — 1 ,7 5 1 , 1 — 1 , 3 4 0 , 2 8 — 0 ,4 7 ;о , 2 — 0,31 0 , 3 — 0 , 4 0 , 2 — 0 , 3

При фрезеровании пластмасс катастрофическому износу инструмента всегда предшествует недопустимое ухудшение обработки: прижоги, выгорание органических составляющих, образование заусенцев, сколы краев, от­ слаивание наружных слоев и др. У твердых сплавов и минералокерамикн катастрофический износ не насту­ пает. У дисковых фрез из углеродистой и быстрорежу­ щей стали при износе более 0,6—0,8 мм возникает теп­ ловой удар, приводящий к потере твердости и режущих свойств режущего клина.

Твердые сплавы различных марок во втором перио­ де изнашиваются одинаково, ио с разной интенсив­ ностью. У однокарбидных показатель степени интенсив­ ности износа 0,2—0,4, у двухкарбидпых 0,3—0,5. Одпокарбидные тверДые сплавы с большим процентным содержанием кобальта сильней проявляют изменение интенсивности износа, что объясняется варьированием теплового состояния режущего клина, вызываемого уве-

3 4

личеппем поверхности контактирования с изделием и ростом работы трения.

Мипералокерамшка в этом периоде изнашивается равномерно. «Осыпается» режущая кромка с одновре­ менным сильным увеличением радиуса округления.

Изнашивание ножа фрезы из синтетического поликристаллического алмаза (АСБ) протекает качественно и количественно отлично от износа обычных инструмен­ тальных материалов.

Первый период износа АСБ не имеет четкой границы перехода во второй. На режущей кромке и прикромочпых участках появляются мелкие выкрашивания. При их рассмотренни под микроскопам видны хрупкие отры­ вы кристаллических блоков балласа. Почти через все места выкрашивания проходят или располагаются в их непосредственной близости микроили макротрещины. Основной причиной их возникновения считаются термомехаиические напряжения при заточке.

Второй период работы зуба фрезы из АСБ проте­ кает, как и первый, но с меньшей интенсивностью и меньшим размерами выкрашиваний. За все время рабо­ ты, если не происходит механической поломки зерна АСБ или его вырыва из корпуса ножа, сколько-нибудь заметного роста износа не наблюдается. Случаи разру­ шения режущей части АСБ имеют место. Три ножа из шести разрушились после 100 мин работы. Это происхо­ дило, вероятно, из-за усталостного роста внутренних тре­ щин поликриеталлического алмаза. Тщательный осмотр зубьев после заточки на микроскопе при 50 и 150-крат- ном увеличении не обнаружил трещин. Консольность режущих кромок АСБ при закреплении на ноже фрезы усугубляет вредное действие циклических знакоперемен­ ных нагрузок.

При обработке резанием очень важным явля­ ется соотношение параметров износа режущего клина инструмента. Так, износ задней поверхности ведет к рос­ ту работы трения и повышению температуры в верхних слоях обработанной поверхности. Если изделие имеет органические составляющие, то возникает опасность их деструкцироваиия, прижигания и даже выгорания. Су­ щественно ухудшаются физико-механические и диэлект­ рические показатели изделия. Хуже получается чистота обработанных поверхностей' Износ прикромочного уча­ стка передней поверхности вызывает уменьшение вели‘-

чины переднего угла. Он становится переменным по ме­ ре удаления от режущей кромки и имеет отрицатель­ ную 'величину (меньшие значения — у переходной поверхности). Это приводит к увеличению работы де­ формирования зоны резания, к повышению работы дис­ пергирования, к общему росту тепловыделения. Износ

Рис. 13. Влияние продолжительности точения стеклопластика ЭФБ-П на радиус округления режущей кромки р.

I — ВК8В; 2 - ВК8М; Д — BK.6M; 4 — BK3M; (и=90 -н/.ш т; s —0.21 лш /об;

/=1.5 .ч.н).

прикромочных участков задней и передней поверхностей инструмента, вызывает увеличение радиуса округления режущей кромки. Так, по данным А. А. Королева [Л. 27] при точении стеклопластиков резцами с пластинами из однокарбидных твердых сплавов радиус округления ре­ жущей кромки резца определяется зависимостью

Эта формула, как показали опыты, удовлетворитель­ но отражает соотношение радиуса и износа только при значительных величинах последнего. Кроме того, она не учитывает величину радиуса округления неизношен­ ного резца. А инструмент после самой тщательной и совершенной заточки всегда имеет больший или мень­ ший радиус округления режущей кромки.

36

Формула получена на основе исследований измене­ ния величины радиуса округления (р) от продолжитель­ ности т точения стеклопластика ЭФБ-П (рис. 13).

Нашими опытами при фрезеровании [Л. 8] и сверле­ нии слоистых пластиков твердосплавными фрезами ВК4, ВК6 и ВК8 быстрорежущими сверлами Р18 и Р9К5 было установлено другое соотношение радиуса и износа режущего клипа

и ВКб С = 0,005-s-0,008 мм, а для ВК4В.ВК8В С=0,010+

сверл из быстрорежущей стали зависит от степени из­

в определенной связи с износом по задней поверхности. При точении стеклопластиков износ передней поверх­ ности составляет примерно .30—35% величины износа задней поверхности, при фрезеровании стеклотекстолитов'на основе фенолформальдегидной смолы — 0,27— 0,35%, при резании стеклопластика иа основе эпоксид­ ной смолы — 0,25—0,30%. Износ передней поверхности

37

зуба из твердого сплава ВК4 при обработке гетнпакса [Л. 28] выражается формулой

При сверлении гетнпакса и стеклотекстолита сверла­ ми ВК8 и Р18 износ передней поверхности определяется

электроизоляционных материалов процесс резания сле­ дует прекращать задолто до наступления третьего пе­ риода ('катастрофического износа) из-за недопустимого ухудшения качества обработки, вызываемого затупле­ нием режущего клина инструмента.

Максимально допустимый износ режущей части ин­ струмента (при резании неметаллических материалов это всегда износ задней поверхности), при котором должен_ быть прекращен процесс резания и инструмент от­ правляется па перезаточку, 'называется мритернем его затупления. От правильности выбора критерия затупле­ ния зависит техническая и экономическая эффективность обработки резанием. Он определяет стойкость инстру­ мента, т. е. время 'непрерывного резания между его перезаточками.

За последние годы исследователи [Л. 8, 19, 27] все больше склоняются к мнению о необходимости умень­ шения до 0,12—0,25 мм критерия затупления инструмен­ та /?3 при обработке материалов органического строения или материалов с органическими компонентами [Л. 28]. На ряде заводов («Электротяжмаш» им. В. И. Ленина, Электромеханический (ХЭМЗ), завод «Электросила» (г. Ленинград) и некоторых других), снизив на многих ответственных операциях допустимый износ режущей ча­ сти инструмента, те только значительно улучшили ка­ чество обработанных поверхностей изделий, но и повы­ сили экономичность их обработки. Теплостойкие матери­ алы, к качеству обработки которых не предъявляются высокие требования, можно резать инструментами с уве­ личенным износом до критерия затупления 0,35—0,45 иск.

В особых условиях оказываются режущие инстру­ менты, 'изготовленные из низкотеплостойких ипструмен-

38

тальиых 'материалов из углеродистой, малолегпроваиной и быстрорежущей' стали. Принимать для них «малый» критерий затупления '(0,12—0,25 мм) часто оказывается технически и экономически невыгодно из-за низкой их стойкости. В этих случаях более целесообразно, если до­ пускает качество обработки, увеличивать критерий за­

шающее влияние на технико-экономические показатели обработки и его назначению должен предшествовать всесторонний анализ факторов, влияющих на процесс ре­ зания и его экономичность.

■ Обобщенная стойкостная зависимость для выбранного критерия затупления инструмента при обработке пласт­ масс и других неметаллов, так же как и при резании

где С —постоянный коэффициент, учитывающий физикомеханические свойства обрабатываемого и режущие свойства инструментального материалов, геометрические

сительной стойкости; К —поправочный коэффициент на измененные условия резания (К=КмКиКт) ■

•В зависимости от вида обработки в обобщенную формулу могут быть введены дополнительные парамет­ ры резания (например, диаметр фрезы, сверла, зенкера; ширина фрезерования; число одновременно режущих зубьев, глубина сверления, а также соответствующие им показатели степени).

Обобщенная формула получается путем совместного решения полученных опытным путем частных зависимо­

где п, q, х — коэффициенты, полученные опытным путем.

39