Розробка чистових косокутних торцевих фрез з комбінованими схемами різання

Для отримання значень складових сили різання  ,  ,  , в процесі обробки був використаний монолітний трикомпонентний фрезерний динамометр з блоком датчиків, блоком спряження з ПЕОМ і пакетом обробки сигналів (ПОС).

Вимірювання мікрогеометрії оброблених поверхонь оброблених чистовими фрезами з комбінованою схемою різання проводилось на профілографі Talysurf 6 (Англія).

З метою забезпечення достовірності експериментальних досліджень визначалися характеристики геометричної точності і жорсткості верстата, на якому виконувалися дослідження.

Основною метою експериментальних досліджень, наведених в четвертому розділі, є перевірка результатів теоретичного аналізу та розроблених на його основі рекомендацій щодо визначення параметрів якості при обробці чавунних і стальних загартованих деталей, силових характеристик процесу різання, дослідження експлуатаційних характеристик оброблених поверхонь.

Об’єктом досліджень була спроектована торцева ступінчаста фреза діаметром 320 мм, оснащена гексанітом-Р. Максимальна ширина оброблюваної деталі – 90 мм.

Для співставлення складових   сили різання, що виникають при різанні ножами фрези, які мають безвершинну косокутну геометрію, знадобилися додаткові досліди. Для виключення похибки співставлення, пов’язаної з фізико- механічними властивостями і твердістю оброблюваного матеріалу, проводилося фрезерування деталей з чавуну СЧ21 та загартованої сталі 45 ножами з косокутними безвершинними ножами (матеріал різальної частини – гексаніт-Р) без рухомого різального ножа та фрезою з рухомим різальним ножем.

Встановлено, що питоме навантаження на одиницю довжини різальної кромки для ножів чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання складає близько 250 Н/мм, що відповідає стандартним умовам чистового косокутного різання, що дозволяє припустити їх високу зносостійкість.

Збільшення швидкості різання   для спроектованих фрез призводить до зменшення всіх складових сил різання, що особливо важливо при умові недостатньої жорсткості технологічної системи. Підвищення подачі   призводить до збільшення складових сил різання, особливо при обробці загартованих сталей. При використанні чистової торцевої фрези з рухомим різальним ножем складова сили різання   перевищує складову   (рис. 11), що сприяє створенню у об’ємі різального клину напружень стиску.

Для порівняння статистичних параметрів профілограм для фрез з традиційною і комбінованою схемами різання проводилась обробка чавунних деталей (матеріал – СЧ21) фрезою з комбінованою схемою різання. Обробка виконувалась з використанням рухомого різального ножа і без нього. Розташування різальних ножів за спірально-ступінчастою схемою різання. Режими різання: n =120 хв-1, Sхв = 15 мм/хв,   = 0, 75 мм, глибина різання рухомим ножем -0, 05 мм.

Фотографія обробленої поверхні представлена на рис. 12. Отримані параметри мікрогеометрії обробки представлені на рис. 13.

Дисперсія відхилень отриманих значень від середніх складає відповідно: 0, 02 мкм і 0, 011 мкм. При використанні запропонованої конструкції фрези досягається зменшення дисперсій відхилень значень середньоарифметичної висоти мікронерівностей   в 1, 82 рази відповідно до фрези зі схемою різання без рухомого різального ножа. Відмічається зменшення середнього кроку нерівностей профілю  , висот найбільшого виступу профілю  , найбільшої висоти нерівностей профілю  .

Обробка деталей із чавунів і загартованих сталей на ВАТ «Беверс» (м. Бердичів) показала, що розроблена чистова торцева фреза має більш високу якість обробки по відношенню до чистових торцевих фрез стандартних конструкцій. За рахунок ступінчастого розташування ножів, використання косокутної геометрії ножів і формування рухомим ножем прямолінійних штрихів обробки перпендикулярно до вектора подачі заготовки фрези можуть бути застосовані для напівчистової та чистової обробки деталей з додержанням всіх вимог до якості обробки.

Впровадження фрези у виробництво показало, що при обробці деталей із чавунів і загартованих сталей досягається підвищення продуктивності обробки до 20% по відношенню до обробки стандартними фрезами, оснащеними НТМ.

Встановлено, що використання комбінованої схеми різання веде до вирівняння шорсткості обробки за шириною фрезерування, формування прямолінійних штрихів обробки в напрямку перпендикулярному повздовжній подачі.

Середньоарифметична висота мікронерівностей оброблених поверхонь для чавунних деталей становила Ra = 0, 6 – 1, 1 мкм, для стальних загартованих деталей – Ra = 0, 6 – 1, 5 мкм.

 

 

1. Проведене теоретичне дослідження аспектів чистового торцевого фрезерування дозволило розробити спосіб плоского фрезерування та конструкцію чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання, оснащену надтвердими матеріалами, для чистової обробки плоских поверхонь чавунних та стальних загартованих деталей і тим самим підвищити якість обробки, порівняно із фрезами стандартних конструкцій.

2. Експериментально обгрунтовано доцільність використання комбінованої схеми різання з від’ємними кутами нахилу радіусних (r = 5-10 мм) різальних кромок.

3. Розроблена методика розрахунку та програми на ПЕОМ основних параметрів процесу чистового торцевого фрезерування ступінчастими фрезами з комбінованою схемою різання.

4. Встановлено, що використання комбінованої схеми різання призводить до вирівняння середньоарифметичної висоти мікронерівностей за шириною фрезерування, формування прямолінійних штрихів обробки в напрямку, перпендикулярному повздовжній подачі.

5. При обробці сірого чавуну і загартованої сталі рекомендовані наступні режими різання і геометрія ножів: V = 5, 2 м/с, Sхв = 30 мм/хв, глибина різання t = 0, 75 мм, задній кут  , передній кут  , кут нахилу різальної кромки  , радіус задньої поверхні нерухомо закріплених ножів r = 5 мм, для рухомого – r = 10 мм.

6. За результатами впровадження розробленої фрези на ВАТ “Беверс” (м. Бердичів) відбулось підвищення продуктивності обробки до 20% по відношенню до обробки стандартними фрезами, оснащеними НТМ. Середньоарифметична висота мікронерівностей