книги / Обработка резанием с вибрациями книга

электромащинного усилителя ЭМУ-ЗА, Управление ЭМУ-ЗА производится от специального электронного усилителя с помощью потенциометров грубой и плав­

золотник. Управляющий золотник периодически пере­ распределяет масло в полостях I—/ и II—II, обуслов­

ливая колебательное движение заготовки. Работа этой системы аналогична схеме суппорта для точения с тан­

генциальными вибрациями (см. рис. 92). Проведенные эксперименты показали, что вибратор обеспечивает максимальную частоту колебаний до 900 гц, амплитуду до 0,5 мм. Например, при частоте вибраций 100 гц амп­ литуда колебаний была 0,4 мм, при 250 гц — 0,25 мм, при 400 гц — 0,1 мм, при 535 гц — 0,05 мм, при 900 гц — 0,04 мм.

Наложение крутильных колебаний при резьбонарезании приводит к изменению кинематики процесса ре­ зания (см. гл. II). Параметры вибраций, исключающие отрицательные задние углы, для метчика с углом в

ной режущей кромки подобное условие следующее:

максимальных режимах вибрационного нарезания глу­

прирост скорости резания, обусловленный колебатель­

до 21,3 м(мин. В этом случае изменения углов вследст­

вие малости угла в плане <р=2°30' малы и = « I е. Большее изменение углов получаем при нарезании глухих резьб, когда углы в плане ф метчиков велики. Так, для <р=20° Да*«Дув =15°. После входа калиб­ рующей части метчика в отверстие более близкое при­ ближение к действительности дает расчет кинематики процесса, когда вибрации вследствие подачи самозатягиванием направлены по нитке резьбы. В этом случае имеем совпадение направлений вектора скорости реза­ ния при обычном резьбонарезании со скоростью коле­ бательного движения, приводящее к постоянству зна­ чений рабочих углов резания.

Эксперименты по определению зависимости крутя­ щих моментов от крутильных колебаний были прове­ дены с целью выяснения влияния частоты колебаний при постоянной максимальной скорости вибрационного движения, т. е. До* «const Был принят скоростной коэффициент kv—l, т. е. окружная скорость вращения

метчика равнялась максимальной скорости вибрацион­ ного движения. Результаты исследований показали, что изменение частоты колебаний при сохранении Aos« «const не уменьшает крутящего момента относительно обычного резьбонарезания. Это можно объяснить тем, что при резьбонарезании воздействие вибрационного движения на процесс резания определяется преимуще­ ственно изменением скоростей резания. Такие же ре­ зультаты были получены и для режима прерывистого резаний; для получения такого режима окружная ско­ рость вращения метчика была снижена до 1 м/мин; в

этом случае скоростной коэффициент был *„=0,3= «const.

Температура при нарезании резьб М12Х1.5 в стали Х18Н9Т измерялась естественной термопарой по мето­

колебаний 100 и 300 гц. При работе с вибрациями тем­

пература получилась выше, чем при обычном резании, и практически не зависящей от частоты колебаний. При режимах вибраций, обеспечивающих прерывистый

снижаясь при этом до нуля; перепад температур умень*

шается с ростом частоты задаваемых вибрации. Из рис. ИЗ видно, что наложение крутильных колеба­ ний в опробованном диапазоне частот 50—500 щ при­

водит к увеличению износа по сравнению с обычным резанием, однако интенсивность износа для отдельных

Pue. ИЗ. Износ режущих хромок при резьбонарезании с крутиль­ ными колебаниями при нарезании сквозных резьб » гайках М8Х 1,5

фрезол)

Приведенные экспериментальные данные по стой­ кости инструмента показывают, что при частотах 100— 300 гц повышение температуры, обусловленное допол­

нительным относительным перемещением контактных поверхностей, превалирует над разупрочнением мате­ риала при циклическом воздействии; при более высо­ ких частотах влияние этих двух физических факторов начинает уравниваться. Кроме того, воздействие повы­ шения частоты вибраций на процесс трения во многом сходно с влиянием скорости равномерного перемеще­ ния. Как известно, увеличение скорости движения при трении до определенного значения приводит к росту силы трения, превышение этой величины вызывает па­ дение силы трения. Поэтому увеличение скоростей ре­ зания до определенного предела должно вести к росту сил трения на рабочих поверхностях инструмента; превышение этих значений вызывает их постепенное уменьшение. Однако вибрационное движение имеет свои отличительные особенности; оно позволяет совме­

стить высокие скорости движения при трении с отно­ сительно меньшими приростами температуры на кон­ тактных поверхностях. Поэтому повышение скоростей резания с 7,6 до 12 м1мин при одной и той же частоте вибраций (100 гц) привело к увеличению интенсивно­

сти износа примерно вдвое (см. рис. 113). Увеличение частоты вибраций от нуля до 300 гц (Лг= 0,2 мм), т. е.

максимальной скорости относительного колебательного движения от 0 до 2,3 м[мин, при неизменной равно­

мерной скорости движения также приводит к увеличе­ нию, однако меньшему, износа метчиков.

Наложение вибраций изменяет характер течения износа инструмента по времени. Если при обычном резьбонарезании износ по времени монотонно увеличи­ вается, то при резании с крутильными колебаниями, особенно с большими частотами, износ вначале возра­ стает очень быстро, а затем стабилизируется. Исполь­ зование вибраций резко снижает разброс показателей износа от инструмента к инструменту. Так, если при обычном резьбонарезании в производственных условиях он охватывал диапазон от 500 до 2000 гаек, то при ре­ зании с вибрациями он резко сокращается — от 1500 до 2000 гаек. Это позволяет сделать вывод о том, что крутильные колебания снижают степень воздействия погрешностей изготовления, заточки и эксплуатации инструмента на его износ [31].

Переход на еще более высокие частоты колебаний, когда максимальные скорости колебательного движе­ ния достигают 13,5 м(мин и процесс резания происхо­

дит прерывисто, приводит к снижению износа. Это поз­ волило предположить, что использование еще более высоких частот позволяет получить более эффективный метод резьбонарезания, чем обычное резание. Предва­ рительные эксперименты при f= 900 гц, Лг=0,04 мм

подтвердили это предположение. Подобные же условия обработки можно получить с помощью более простых по конструкции ударно-прерывистых устройств. Дейст­ вительно, описанный выше гидравлический вибратор дает форму колебаний, близкую к синусоидальной, при этом угловая скорость движения поршня с нарезаемой гайкой к концу периода колебаний плавно стремится к нулю одновременно с закрытием рабочего окна. Поэто­ му для получения за счет вибраций достаточно высоких

скоростей и ускорений требуются весьма высокие ча­ стоты. Однако этого же можно добиться конструктивно более просто, изменив характер вибрационного движе­ ния на прерывистый с примерно прямоугольным им­ пульсом (см. гл. V и ниже).

НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБ (МЕТЧИКАМИ УДАРНО-ПРЕРЫВИСТЫМ )МЕГОДОМ

Нарезание резьб ударно-прерывистым методом мо­ жет производиться по двум схемам: 1) вращение пат­ рона для ударно-прерывистой обработки вокруг вертикальной оси; обрабатываемая деталь неподвиж­ на, подача метчика осуществляется самозатягиванием; такая обработка производится на станках типа верти­ кально-сверлильных; 2) установка патрона по горизон­ тальной оси на станках типа револьверных и резьбона­ резных. Вторая схема опробована при нарезании на­ кидных гаек на токарном станке 1623. Нарезаемые заготовки крепились в шпинделе станка, патрон уста­ навливался в пнноль задней бабки, которая имела сво­ бодное перемещение для обеспечения подачи самозатя­ гиванием.

Нарезание резьб по обеим схемам при выполнении изложенных условий обеспечивает одинаковые физиче­ ские условия ударно-прерывистого резьбонарезания, подробно рассмотренные в гл. V. Этот метод следует применять при нарезании резьб метчиками диаметром 10—20 мм. При использовании патрона конструкции

МВТУ (см. рис. 71) для нарезания резьб М12Х1.25 можно рекомендовать: для стали 45, ЗОХСА 600— 800 об/мин, для Х18Н9Т, 2X13, 38Х — 500—600 об/мин; ЭИ654, ВТЗ-1 350—500 об/мин,.

При нарезании резьб в стали ЭИ654 и титановых сплавах лучшие результаты показывает патрон с уве­ личенной массой кулачков, имеющих момент инерции 2'10_t кГ-сек, т. е. примерно в 5—8 раз больше чем в

описанной конструкции.

Свойство ударно-прерывистого патрона «автомати­ чески» менять угол поворота метчика в зависимости от вида обрабатываемого материала иллюстрируется рис. 114, где видно, что резьбонарезание этим методом резьбы М12Х1.5 длиной 10 мм при одном и том же

числе оборотов шпинделя (480 об/лкм) происходит с различным машинным временем, при этом патрон дает меньшую производительность при резьбонарезании в более труднообрабатываемых материалах. Так, нареза­ ние резьб в материалах ЭИ654, ЭИ437Б (ХН77ТЮР) требует примерно вдвое больше времени, чем в ста­ ли 45. С учетом изложенного машинное время резьбонарезания зависит от условий резания и определяется углом поворота метчика на один цикл обработки [29].

Это свойство ударно-прерывистого метода резания позволяет использовать его как метод оценки обраба­ тываемости материалов, эффективности различных ви­ дов СОЖ и т. п.

Большое влияние на процесс ударно-прерывистого резьбонарезании оказывает применение СОЖ; их вы­ бор производился по двум параметрам: 1) по чистоте профиля резьбы, что вызывало особые затруднения при обработке сталей 2X13 и 38Х, и по наиболее высокой производительности обработки. Анализируя данные табл. 25, можно сделать вывод о том, что, используя метод ударно-прерывистого резания, можно определять эффективность применения той или иной СОЖ по до­

стигаемой при резьбонарезании производительности и чистоте профиля. Например, хлорированный парафин, который показывает хорошие результаты на таких ста­ лях, как Х18Н9Т и 2X13, оказывается непригодным на стали ЭИ654. Разное время обработки (ТМ1Ш) при раз­

личных видах жидкостей свидетельствует о степени их влияния на усилие резания и на силы трения. При про­ ведении экспериментов было обращено внимание на то, что обратный выход метчика из резьбы по времени также различен и зависит от износа метчика и вида жидкости.

Из рис. 115 следует, что при ударно-прерывистом нарезании резьбы стойкость метчиков выше, так как в этом случае температура в зоне резания ниже и выде­ лившееся тепло за время отдыха метчика отводится от наиболее нагруженных точек режущего клина. Боль­ шое значение при резьбонарезании имеет технологиче­ ская стойкость. В производственных условиях для по­ лучения в труднообрабатываемых материалах качест­

Таблица 28

Влияние СОЖ на процесс ударио-преривистого нарезания

фин