Изложена методика расчета шероховатости поверхности деталей при несвободном резании инструментом с различной геометрией в плане.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по станкостроению
Другие серии книг:
Мир станкостроения
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир электроники
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #1/2016
С.Михайлов, Н.Ковеленов, С.Болотских
Технологические условия обеспечения шероховатости поверхности при токарной обработке материалов инструментом с смп
Просмотры: 2701
Изложена методика расчета шероховатости поверхности деталей при несвободном резании инструментом с различной геометрией в плане.
На формирование неровностей при обработке резанием существенное влияние оказывают геометрия инструмента, вибрации режущего инструмента и заготовки, пластические и упругие деформации в зоне контакта обрабатываемого материала с инструментом, шероховатость на рабочих поверхностях инструмента, вырыв частиц обрабатываемого материала. Степень влияния каждого фактора в зависимости от условий обработки может меняться. Поэтому обеспечение требуемого качества поверхностного слоя осуществляется на основе математических зависимостей, связывающих технологические условия резания с составляющими шероховатости обработанной поверхности.

При обработке пластичных материалов максимальная высота неровностей обработанной поверхности определяется четырьмя составляющими (рис. 1):

,(1)

где h1 — геометрическая составляющая шероховатости; h2 — шероховатость, вызванная вибрациями; h3 — шероховатость, зависящая от пластической деформации в зоне контакта заготовки и инструмента; h4 — шероховатость режущей кромки инструмента.

Наибольшее влияние на формирование неровностей оказывает геометрия инструмента в плане. В процессе токарной обработки микронеровности образуются следы около вершины инструмента, имеющего определенную геометрическую форму. Для каждого сочетания условий резания требуется своя частная зависимость расчета геометрической высоты неровностей [1].

Для получения общей методики расчета шероховатости для различных геометрических параметров режущей пластины и условий обработки рассмотрим наиболее характерную схему несвободного резания [2] (рис. 2).

Согласно схеме, координаты опорных точек резца и сечения срезаемого слоя определяются по формулам:

(2)

Из геометрического анализа графической модели сечения срезаемого слоя установлено, что координаты крайних точек активного участка режущей кромки , зависят от размера и величины отрезков EN и FN, значения которых находятся по выражениям:

;(3)

при r ≠ 0,

,(4)

при r = 0,

,(5)

где ; s — подача; r — радиус при вершине инструмента; j, j1 — главный и вспомогательный углы в плане.

Если снятие припуска осуществляется при условиях, когда EN ≥ 0, то координаты точки N определяются по формулам:

(6) (7)

Если EN < 0, то в зависимости от FN расчет ведется по формулам:

при FN ≥ 0:

; (8) (9)

при FN < 0:

; (10)

.(11)

Координаты точки M находятся из следующих условий:

если , то

(12)

;(13)

если , то

(14)

.(15)

где t — глубина резания.

По координатам опорных точек находим геометрическую составляющую шероховатости

h1 = yN — yA.(16)

Предложенная методика позволяет легко учесть наклон режущей пластины в державке, а также усложнение геометрии ее привершинной части.

Величина шероховатости h2, обусловленная вибрациями режущего инструмента, определяется по формуле:

,(17)

где cy, ypy, zpy, n, xpy — коэффициенты и показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого и инструментального материалов [3], h1 — исходная высота профиля шероховатости обрабатываемой поверхности; HBmax, HBmin — максимальная и минимальная твердость заготовки; J — жесткость технологической системы.

В результате уширения приконтактных слоев стружки и оттеснения гребешков шероховатости возможно некоторое увеличение образующихся в процессе резания микронеровностей на величину h3, которая определяется по следующим зависимостям

при и , ,(18)

при и , ,(19)

где bo — величина пластического оттеснения, , ôр — прочность на сдвиг обрабатываемого материала, óT — предел текучести обрабатываемого материала, ñ — радиус округления режущей кромки.

Величина шероховатости вершины резца h4 зависит от способа заточки и изношенности пластины. Для неизношенного инструмента из мелкозернистых твердых сплавов принимается [4]: h4 = 0,5 мкм.

Подставив выражения (16–19) в уравнение (1), получим расчетную зависимость определения высоты неровностей обработанной поверхности Rz с учетом технологических условий обработки.

Другие параметры шероховатости могут быть выражены через значение Rz по формулам:

среднеарифметическое отклонение профиля

;(20)

наибольшая высота профиля

;(21)

радиусы кривизны вершин неровностей в продольном и поперечном направлениях (мкм)

; (22)

;(23)

средний шаг неровностей Sm

при , ;(24)

при ,

;(25)

при ,

.(26)

При анализе числовых значений составляющих h1, h2, h3 установлено, что наибольшее влияние на шероховатость оказывает h1. При точении с оптимальной скоростью резания составляющими h2 и h3 можно пренебречь. В этом случае погрешность шероховатости не превышает 15%.

Экспериментальная апробация методики проведена с использованием сменных многогранных пластин производства компании ВИРИАЛ при оптимизации условий резания заготовок, изготовленных из различных сталей и сплавов. На основании полученных данных проведены испытания пластин в условиях производства НПО «Сатурн», которые подтвердили правильность полученных результатов. Выполнены исследования работоспособности пластин форм SNMG, CNMG, DNMG и VNMG при точении жаропрочного сплава ХН77ТЮР.

В настоящее время проводится апробация методики расчета параметров шероховатости на операции фрезерования.

ВЫВОД

Разработана общая методика расчета шероховатости поверхности при несвободном резании инструментом с различной геометрией в плане, позволяющая прогнозировать и подбирать оптимальные условия резания деталей на стадии проек­тирования технологического процесса и инструментального обеспечения токарной обработки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Безъязычный В.Ф. Метод подобия в технологии машиностроения. — М.: Машиностроение, 2012. 320 с.

2. Михайлов С.В. Методика расчета параметров сечения срезаемого слоя материала и направления схода стружки с инструмента / С.В. Михайлов, Д.С.Скворцов // Вестник КГТУ. — Кострома: КГТУ. 2004. № 9. С. 60–63.

3. Безъязычный В.Ф. Оптимизация технологических условий механической обработки деталей авиационных двигателей / В.Ф. Безъязычный, Т. Д. Кожина и др. — М.: МАИ, 1993. 84 с.

4. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. — М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

Станислав Васильевич МИХАЙЛОВ —

доктор технических наук, профессор Костромского государственного технологического университета

Николай Юрьевич КОВЕЛЕНОВ —

кандидат технических наук,
главный технолог ООО «Вириал»

Сергей Викторович БОЛОТСКИХ —

начальник бюро внедрения
и технического сопровождения ООО «Вириал»
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art