книги / Обработка резанием с вибрациями книга

окна. Это создает благоприятные условия для работы инструмента и станка.

=0,5 мм и без уступов и выкружек для дробления

стружки. С целью сокращения расхода времени и ма­ териала при проведении первой серии стойкостных ис­ пытаний пользовались ускоренным методом, построен­ ным на оценке кривых износа в относительно небольшой

So=0,4 мм/об, /= 1 мм\ исходными режимами вибраций Аг= 0,2 мм> /=175 гц. Результаты стойкостных испыта­

ний приведены ниже.

При низких скоростях резания (40 м/мин) стойкость

резцов при обычном точении выше, чем при вибраци­

времени. Вначале она при обычном и вибрационном то­

чении примерно одинакова, затем интенсивность износа при вибрационном точении резко возрастает. При этом интенсивность износа и стойкость зависят также от подачи: при большой подаче они меньше на первых проходах и больше на последних.

Вибрационное точение нержавеющей стали на высо­ ких скоростях резания (120 м/мин) приводит к суще­

ственному повышению стойкости инструмента по срав­ нению с обычным резанием в тех же условиях, при этом степень повышения стойкости зависит от подачи. При вибрационном точении с подачей 0,25 мм/об имеет

место повышение стойкости в 2 раза, при подаче 0,4 мм1об — примерно в 4 раза, при подаче 0,58 мм!об —

в 3 раза. Интенсивность износа инструмента на всех оп­ робованных режимах при вибрационном резании значи­ тельно ниже, при этом степень понижения ташке зависит от подачи. Максимальное снижение интенсивности износа наблюдалось при меньшей подаче (0,25 мм/об), макси­ мальное— при большей подаче (0,4 мм/об).

Скорость резания ор=80 м}мин при точении является

некоторой критической величиной, определяющей пере­ ход из области отрицательного влияния вибраций в по­ ложительную. Действительно, вибрационное точение при подаче 0,25 мм!об приводит к одинаковой стойкости

как при обычном, так и при вибрационном резании. При подаче 0,4 мм/об стойкость при вибрационном то­

чении уже значительно (почти в 2 раза), выше, чем при обычном резании. При повышении подачи до 0,58 мм/об

эта разница несколько снижается.

Вторая серия испытаний (рис. 95) проводилась с целью уточнения прежде всего оптимальных стойкостных зависимостей, полученных на повышенных скоро­ стях.

Зависимость стойкости инструмента от амплитуды вибраций проверялась для двух значений амплитуд — 0,45 мм и 0,2 мм при прочих равных условиях: vp= =80 м/мин, So— 0,4 мм/об, t —1,0 мм, /=175 гц. Испы­

тания при большей амплитуде показали снижение стойкости инструмента в 1,5—2 раза по сравнению с вибрационным резанием при меньшей амплитуде. Это показывает, что улучшение обрабатываемости при дан­ ной скорости обычного резания обусловлено прежде все­ го частотой. Зависимость силы резания от режимов

резания и вибрация показана на рис. 96. Сила резания с повышением частоты вибраций снижается.

Объяснение полученных результатов может быть дано на основании рассмотренных выше физических осо­ бенностей резания с вибрациями. При рассмотрении особенностей износа инструмента в этих условиях (см. гл. IV) было показано, что наименьшая интенсивность износа определяется переходной зоной от адгезионного к диффузионному воздействию на поверхностный слой инструмента. При резании с вибрациями эта зона сме­ щается в сторону больших скоростей резания. Это объ­ ясняется активацией при наличии вибраций при прочих равных условиях адгезионного воздействия и сниже­ нием интенсивности диффузионного. Приведенные экс­ периментальные данные по точению с тангенциальными вибрациями подтверждают полученные выше теорети­ ческие выводы.

Г л а в а VII

РАЦИОНАЛИЗАЦИЯ ОПЕРАЦИИ СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ ГАШЕНИЕМ ВРЕДНЫХ ВИБРАЦИЙ ИЛИ ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛЕЗНЫХ

Отличительными особенностями процесса резания при сверлении являются: переменное значение скоростей резания, переднего и заднего угла по длине режущей кромки; наличие поперечной кромки или перемычки, крайне затрудняющей процесс резания из-за скорости резания на этом участке, близкой к нулю, н неблаго­ приятных углов заточки; трудность конструктивного обеспечения высокой жесткости инструмента, а следо­ вательно, и системы СПИД в целом; затруднительный процесс удаления стружки из зоны резания; понижен­ ный теплоотвод и малая эффективность применения СОЖ вследствие трудности подвода ее в зону резания.

Повышение жесткости сверл, улучшение средств стружкоудаления и динамических условий резания, применение эффективных СОЖ являются важнейшими способами улучшения операций обычного сверления. Для этого современные сверла для труднообрабатывае­

уширенные канавки для лучшего подвода жидкости и отвода стружки, специальные трубки для подачи СОЖ в зону резания. Особое место занимает создание эффек­ тивных средств гашения вредных вибраций; они осве­ щены в нашей работе [2] и показывают, что пра­ вильное управление вибрациями позволяет качественно изменять условия работы инструмента и за счет гашения вредных и применения полезных (см. ниже) перейти при выполнении типовых операций от использования быстрорежущего инструмента к твердосплавному, резко повысить производительность обработки, создать усло­ вия для автоматизации этих трудоемких операций.

ВИБРАЦИОННОЕ СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИИ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Коренное улучшение обрабатываемости при сверле­ нии прежде всего за счет облегчения стружкоудалення и повышения эффективности действия СОЖ достигается применением вибрационного сверления путем задания принудительных вибраций инструменту или обрабаты­ ваемой детали в осевом направлении. Это может быть показано на основе^результатов работ МВТУ им. Бау­ мана по внедрению операций вибрационного сверления отверстий малого диаметра (1,0—2,0 мм) в деталях из

нержавеющих и жаропрочных сталей. В настоящее время для сверления таких отверстий применяются на­ стольно-сверлильные станки с ручной подачей. Обра­ зующаяся при обычном резании стружка в виде ленты с большим трудом идет по винтовым канавкам, что вызывает периодическое образование пробок и поломку инструмента. Часто стружка забивает винтовые канавки сверл — «пакетируется» в них л осложняет и без того затрудненный подвод СОЖ. Постановка принудитель­ ного механического привода подачи в таких случаях вызывает массовые поломки сверл, что делает невоз­ можным механизацию и автоматизацию этих трудоем­ ких и широко распространенных операций. Использова­ ние метода вибрационного сверления позволяет полу­ чить мелкодробленую, удобную для удаления по форме стружку и уменьшает коэффициент трения стружки о канавки. Это снижение обусловлено явлениями движе­ ния сыпучих тел по вибрирующим плоскостям, рассмот­ ренным в работе [I]. Благодаря этому становится воз­ можным ликвидировать ручной труд и вместе с возмож­ ностью автоматизации значительно увеличить произво­ дительность обработки и стойкость инструмента.

Другим фактором, способствующим повышению про­ изводительности при вибрационном сверлении, является облегчение условий резания, обусловленное кинематикой процесса. Так, для вибрационного сверления отверстий диаметром 1,5 мм на указанных выше режимах углы

200 раз в секунду, т. е. за время порядка 0,005 сек. Пре­

вращение большей части срезанного слоя в стружку

происходит при увеличенной толщине среза по сравне­ нию с обычным резанием, так как характерной особен­ ностью сверления является резание с весьма малой тол­ щиной среза. Правильность этого подтверждают резуль­ таты экспериментов по замеру сил при сверлении отверстий диаметром 1,5 мм в стали Х18Н9Т. Как видно

из данных тензометрических замеров крутящих момен­ тов и осевых сил (рис. 97), повышение подачи до опре­ деленного предела (порядка 5— 15 мк) на оборот свер-

Рис. 97. Зависимость усилия резания, действующего при сверлении отверстий диаметром 1,5 мм с вибрациями, от подачи (глубина сверления 8 мм, а =45-i-50й, 2 ф = 120°, л =3000 об/мин)

ла ведет к снижению усилия резания. Это может быть объяснено улучшением условий резания за счет сниже­ ния отрицательного влияния радиуса скругления кром­ ки. Дальнейшее увеличение подачи, естественно, ведет к росту усилий резания.

Наряду с уменьшением нагрузки на режущую кром­ ку в процессе резания условия ее работы улучшаются также вследствие периодического снятия с нее нагрузки на части периода колебаний при выходе ее из металла. Существенным фактором, улучшающим процесс реза­ ния при использовании вибрационного сверления, явля­ ется также большая эффективность применения СОЖ (см. гл. IV). Приведенные ниже данные о повышении стойкости сверл при вибрационном сверлении говорят о том, что положительные явления, связанные со сни­ жением нагрузки на рабочие грани сверл и улучшением условий их работы, превалируют над отрицательными явлениями, обусловленными прежде всего переменными нагрузками, действующими на режущие кромки и ра­

бочие поверхности инструмента. Это соотношение Имеет место не только при сверлении вязких, но я хрупких материалов; например, проводилось экспериментальное сравнение производительности сверления отверстий диаметром 8,8 мм в бетоне твердосплавным сверлом За 50 сек обработки без вибраций обычным резанием длина пути, проходимая сверлом, равнялась (5,5 мм, при ударном сверлении она возрастала до 25,8 мм, при вибрационном — до 55,5 мм.

[44]. Была принята обычная схема вертикально-свер­ лильного станка, когда вращающееся сверло получает равномерную подачу от электродвигателя через кулачок. Вибрации вдоль вертикальной оси задавались обраба­ тываемой детали от электромагнитного вибратора, пи­ таемого от сети током 50 гц. Позднее НИИТракторо­

сельхозмаш был разработан станок, использующий тот же вибратор, но работающий по схеме— вращение, по­ дача и осевые вибрации шпинделя со сверлом. Обра­

-т-30 000 о61мин\ So=0,003—0,006 мм/об. Задание столу с укрепленной заготовкой вибраций с частотой 50 гц и амплитудой 0,02—0,09 мм позволило увеличить скорое 1Ь

резания в 3—4 раза, стойкость сверла возросла в 4— 5 раз.

МВТУ им. Баумана создано несколько образцов станков для вибрационного сверления: станок ВС-1 с электродинамическим вибратором для сверления контро­ вочных отверстий диаметром 1,0—2,0 мм в гайках из

нержавеющей стали Х18Н9Т, двухшпиндельный станокполуавтомат ВС-1II для сверления такого же типа де­ талей (рис. 98) и станок с электрогидравлическим виб­ ратором для сверления отверстий диаметром до 6,0 мм.

Промышленный образец станка для вибрационного сверления отверстий диаметром I—2 мм (станок ВС-1)

Рис. 99. Одношпиндельный станок ВС-1 для сверления отверстий малых диаметров