книги из ГПНТБ / Скиженок В.Ф. Автоматизация и механизация протяжных работ

что относительное удлинение этой стали составляет 6= 34%, в то время как у стали 20ХЗМВФ 6=12%- Поэтому пластическое деформирование при резании стали ЗХ19Н9МБТВ происходит в более напряженном состоянии, что повышает удельные давле­ ния на режущее лезвие и способствует быстрейшему износу и снижению линейной стойкости зубьев протяжек.

Как и при исследовании сталей ЗХ19Н9МВБТ и 20ХЗМВФ, про­ тяжка имела зубья-резцы из нескольких наиболее износостой­ ких твердых сплавов, рекомендуемых на основании предвари­ тельных опытов. Обработка проводилась до тех пор, пока шири­ на площадки износа по задней поверхности зубьев не достигла величины h3= 0,3 мм. Полученные данные по длине протянутой поверхности в зависимости от скорости протягивания были све­ дены в таблицу, на основании которой был построен в двойной логарифмической сетке график зависимости линейной стойкости от скорости резания (рис. 82). Из графика видно, что наиболь­ шая линейная стойкость при обработке стали 2X13 обеспечи­ вается при скоростях резания 30—50 м/мин. Износ зубьев про­ тяжек при толщине среза 0,05 мм и скоростях резания до 50 м/мин происходит в основном по задней поверхности. При скорости резания менее 30 м/мин на зубьях из сплава груп­ пы ТК наблюдаются выкрошивания и даже сколы, а при ско­ рости больше 60 м/мин преобладает износ в виде незначитель­ ного оплавления режущего лезвия; кроме этого, появляется уже заметный износ по передней поверхности зуба.

Особый интерес представляет вопрос влияния скорости ре­ зания на линейную стойкость при обработке сплава ЖС6К на

6* 151

никелевой основе. В данном исследовании опыты проводились при изменении скорости резания от больших значений к мень­ шим. Уже в предварительных опытах было установлено, что об­ рабатываемость сплава очень низкая, тем более на повышен­ ных скоростях резания, как при протягивании быстрорежущи­

кость и твердосплавные протяжки более успешно работают в зоне более низких скоростей, резания, чем быстрорежущие. Та­ ким образом, мнение о том, что твердый сплав не может рабо­ тать в зоне низких скоростей при обработке стали, распростра­

скоростях резания от 1 до 12 м/мин. Если чугун обрабатывался вполне удовлетворительно (в 6—10 раз стойкость была выше, чем у протяжек из быстрорежущей стали), то сталь, в под­ тверждение вышеупомянутого мнения, обрабатывалась очень плохо. Линейная стойкость не превышала 5 м, а на режущих зубьях образовывались трещины и сколы.

Что касается жаропрочных материалов, имеющих основу никеля, то они имеют свои особенности по обрабатываемости. Так, при обработке сплава ЖС6К стойкость протяжек из

152

твердосплавных протяжек стойкость имеет тенденцию к повы­ шению с увеличением скорости протягивания до значений 35—• 45 м/мин, дальнейшее же увеличение скорости приводит к сни­ жению стойкости. Стойкость инструмента при повышенных ско­ ростях протягивания в значительной степени связана с тепло­ выми характеристиками процесса резания и физико-механиче­ скими свойствами обрабатываемого материала и инструмента.

Рис. 84. Зависимость линейной стойко­ сти от скорости резания при протягива­ нии сплава ВТ8.

Температура, возникающая при протягивании, измерялась наиболее распространенным методом естественной термопары, который, на наш взгляд, позволил определить более полную усредненную температуру в зоне резания и дал возможность использовать ее значение при изучении физической сущности износа инструмента.

Термо-э. д. с. естественных термопар, возникающая при про­ тягивании, регистрировалась осциллографом Н-700 через галь­ ванометр М001-1 № 27291, и показания в процессе резания за­ писывались на осциллографную бумагу шириной 120 мм.

Протягивание проводилось на скоростях резания 2, 4, 6, 12, 30, 40 и 50 м/мин притупленной протяжкой, у которой площадка износа по задней поверхности зуба составляла h3 = 0,2 мм. По­ лученные после расшифровки пленок значения термо-э. д. с. позволили определить температуру в °С для всего диапазона скоростей и на всех исследуемых материалах. На основании этих данных был построен график (рис. 85) влияния скорости протягивания на температуру в зоне резания T = f(v), из ко­ торого видно, что нарастание температуры в зоне резания с увеличением скорости резания имеет одинаковый характер

1 5 4

ке твердосплавными протяжками показали, что в диапазоне скоростей резания от 2 до 40 м/мин температура изменяется в пределах от 750 до 1200° С. Следует отметить, что при резании

подъема на зуб на температуру в зоне резания были проведе­

155

Таблица 19'

Значения коэффициента с и показателя степени х

П р и м е ч а н и е . П р и в е л и ч и н е п о к а з а т е л я с т е п е н и — 1 < д : < — 5 п р о т я г и в а н и е п р о и з . в о д и т ь н е р е к о м е н д у е т с я в в и д у н и з к о й с т о й к о с т и п р о т я ж е к .

1 5 7

когда нарост уже образуется в незначительных количествах. Ха­ рактерную особенность имеет кривая для сплава ЖС6-К. Ее инверсивность в зоне низких скоростей имеет противоположное

направление по отношению к кривым Rz = f{v) Для всех осталь­ ных обрабатываемых материалов. При скорости резания, близ­ кой к 2—3 м/мин, наблюдается чешуйчатость обрабатываемой

Рис. 87. Влияние скорости протягивания на шероховатость обработанной поверхности.

карбидов в поверхностном слое. В данном случае образуется самая максимальная шероховатость обработанной поверхности. При скоростях резания У= 3-с15 м/мин карбиды срезаются или отрываются от поверхности, так как возникающая в зоне резания мгновенная температура достигает более 1000° С, что способствует снижению механических характеристик и размяг­ чению обрабатываемого металла в тонком поверхностном слое. При этом уменьшается трение и величина микронеровностей будет зависеть от качества задней поверхности режущего лез­ вия, следы которого будут копироваться на обработанную по­ верхность. Увеличение скорости резания свыше 15 м/мин при­ водит к интенсивному износу протяжки, что влечет за собой увеличение шероховатости обработанной поверхности. Следует особо отметить, что хотя при обработке конструкционной ста­ ли 40Х кривая имеет также горбообразный характер, однако экстремальность ее менее выражена и сдвинута в сторону более высоких скоростей резания. Это связано с образованием более низкой температуры в зоне резания и менее интенсив­ ным наростообразованием при протягивании стали 40Х.

1 5 8

Широко распространена в промышленности хромистая сталь 2X13, из которой изготавливают лопатки турбин. Например, на Ленинградском металлическом заводе им. XXII съезда КПСС на вертикально-протяжном станке МП105 обрабатывают со скоростью резания до 5 м/мин вильчатый хвост у лопаток раз­ личных ступеней. Если период стойкости быстрорежущих про­ тяжек в какой-то степени и устраивает завод, то обеспечение необходимой шероховатости боковых сторон пазов 6—7-го клас­ са чистоты является нерешенной проблемой. Применение раз­ личных смазочно-охлаждающих жидкостей также не дало су­ щественных результатов. Опыты показывают, что решающим фактором, обеспечивающим получение малой шероховатости обработанной поверхности при протягивании хромистых сталей II группы обрабатываемости (2X13, 1X13, 15ХНМФ и др.), яв­ ляется повышение скорости резания для быстрорежущих про­ тяжек до 25—30 м/мин (sz = 0,05y-0,06 мм), а для твердосплав­ ных до 40—60 м/мин. При обработке быстрорежущими протяж­ ками наиболее оптимальной скоростью для получения шерохо­ ватости 7-го класса чистоты при подъеме на зуб sz = 0,05 и охлаждении 5%-ной эмульсией при обработке стали 2X13 яв­

более 90 м протянутой поверхности, при этом износ по задней поверхности зубьев у протяжек из быстрорежущих сталей по­ вышенной производительности Р9Ф5 и Р18Ф2К8М составлял соответственно й3 = 0,25 мм и /г3 = 0,21 мм. Таким образом, при протягивании сталей шероховатость обработанных поверхностей резко уменьшается только с увеличением скоростей резания для быстрорежущих протяжек свыше 20 м/мип и для твердосплав­ ных протяжек свыше 30 м/мин.

Одним из дефектов протянутой поверхности является вол­ нистость. Как показали исследования, проведеннные в МВТУ им. Баумана и на ЗИЛе, причинами волнистости поверхности при наружном протягивании являются: неправильно выбранные геометрические параметры протяжки, которые приводят к не­ равномерности протягивания; отсутствие плавности уменьшения усилия протягивания при вступлении в работу калибрующей части протяжки; недостаточная жесткость системы станок — приспособление — деталь — протяжка.

Для повышения качества протянутой поверхности необходи­ мо: обеспечивать условия равномерности и плавности входа в работу калибрующей части протяжки (созданием переходной режущей части с малыми подъемами на зуб 0,01—0,04 мм на длине, не меньшей чем длина детали); повышать жесткость системы СПИД и создавать переменный шаг на последних ре­ жущих и на всех калибрующих зубьях с неравномерностью ша­ гов не менее 1—2 мм. Скорость резания выбирается по табл. 20. При этом в таблице дан диапазон рабочих скоростей, меньшие

159

значения которых следует применять при обработке жаропроч­ ных материалов данной группы обрабатываемости с повышен­ ными механическими характеристиками предела прочности и величины твердости. Выбранную скорость резания необходимо сверить с графиком на рис. 87, по которому проверяют, насколь­ ко выбранная скорость резания обеспечивает класс чистоты по­ верхности.

7. Для выбора оптимальной величины подъема на зуб были проведены опыты по исследованию ее влияния на характер из­ носа и линейную стойкость протяжек при постоянной скорости резания.

При обработке стали перлитного класса ЭИ415 была приме­ нена протяжка, изготовленная из быстрорежущей стали повы­ шенной производительности Р18К5Ф2 со следующими геомет­ рическими параметрами углов: у=15° и а = 3&с HRC 64—66. Для сокращения времени и затрат на проведение опытов зубья протяжки попарно имели различные подъемы на зуб. Кроме этого, первый зуб был выполнен буферным, т. е. без величины перепада в один размер с последующим. Второй и третий зубья имели подъем на зуб sz, равный 0,02 мм; последующие

160