книги / Обработка резанием с вибрациями книга

залась мОлибденйтойая суспензия (среда № 5), при этом ее эффективность значительно возрастает при пе­ реходе от обычного сверления к вибрационному, а так­ же с увеличением глубины сверления. Так, при глубине сверления 4—5 диаметров стойкость сверл при работе

с молибденитовой суспензией возросла в 10 раз по сравнению с вибросверлением в среде № 2 (сульфофрезол) и в 20 раз по сравнению с вибросверлением

Рис. 60. Кривые износа сверл при обычном и вибрационном свер­ лении:

всухую, Дри увеличении глубины вибрационниго свер-, леиия со средами № 1—4 стойкость сверл (суммарная глубина сверления), как и при вибросверлении всухую, понижается. Иные результаты получены при работе с молибденитовой суспензией. При увеличении глубины вибросверления с 3 до 6 мм в случае ее применения

стойкость сверл даже несколько увеличилась. При глу­ бине 7,5 мм стойкость сверл уменьшилась незначитель­

но. Это может быть объяснено различием в прочности на истирание смазочных пленок, возникающих от дей­ ствия молибденитовой суспензии и остальных сред.

На рис. 60 даны кривые износа сверл (а) и эффек­ тивность действия молибденитовой суспензии при уве­ личении глубины обычного и вибрационного сверления

(б) (с{в — сверление с вибрацией, б/в — без вибрации). Под эффективностью действия Э понимается отношение

количества просверленных отверстий с молибденитовой

действия молибденитовой суспензии увеличивается пря­ мо пропорционально глубине сверления, причем при сверлении с вибрацией эффективность выше приблизи­ тельно в 2 раза.

Анализируя полученные данные, можно сделать вы­ вод, что правильный выбор смазочно-охлаждающей среды позволяет значительно увеличить эффективность обычного сверления жаропрочных материалов. Задание вибраций в осевом направлении значительно повышает эффективность действия СОЖ, поэтому вибрационное резание в специальных средах является новым высоко­ производительным средством механической обработки деталей из труднообрабатываемых сталей и сплавов.

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ С ВИБРАЦИЯМИ ИА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕТАЛЕЙ

Обработка резанием существенно изменяет эксплуа­ тационные свойства деталей, прежде всего за счет фор­ мирования определенного качества поверхностного слоя — его шероховатости и наклепа. Поэтому обработ­ ка резанием должна рассматриваться не только как способ получения деталей определенной формы и раз­ меров, но и как эффективный способ управления экс­ плуатационными качествами деталей. Освоение методов резания с вибрациями показало, что если вопросы ус­ тойчивого стружкодробления и точности размеров ре­ шаются практически достаточно легко и надежно, то обеспечение высокого качества поверхности требует тщательного внимания. Как показывают исследования, наличие вибраций может приводить как к катастрофи­ ческому ухудшению макро- и микрогеометрии поверх­ ности, так и сохранять ее почти неизменной или даже улучшать ее. Например, задание осевых низкочастот­ ных вибраций при сверленйи приводит к повышению чистоты поверхности, что позволяет исключить опера­ цию развертывания. Радиальные ультразвуковые коле­ бания [23] при точении с малыми подачами улучшают чистоту поверхности на один класс по ГОСТу 2789—59.

Выясним картину образования шероховатостей, пред­ ставляющих совокупность неровностей с относительно малым шагом. На черновых операциях шероховатость

поверхности в первом приближении образуется как гео­ метрический след рабочего движения резца относительно заготовки. При обычном резании шероховатость опре­ деляется подачей S0 и радиусом округленна режущей кромки г. При резании с вибрациями, кроме этих фак­

торов, большое значение имеет кинематика движения, так как сложная траектория движения вершины инст­ румента развертывается на обработанной поверхности в виде шероховатостей различной высоты и направле­ ния. Наряду с этим, особенно при выполнении чистовых операций, высоту неровностей определяют также харак­ тер пластических деформаций в зоне резания, связан­ ный с неравномерным течением материала и наростом, явления упругого последействия материала поверхност­ ного слоя после прохода инструмента и высокочастот­ ные вибрации. Влияние скорости резания на чистоту поверхности связано с величиной образующегося на­ роста; в зоне максимального наростообразования полу­ чается наихудшан чистота поверхности. При обычном резании жаропрочных материалов максимальное наростообразование имеет место при крайне низких скоро­ стях резания (Ир«1 м[мин), поэтому для них повыше­

ние скоростей резания во всех случаях ведет к повыше­ нию чистоты поверхности. На основании этого можно сделать вывод, что прирост скоростей и неравномер­ ность движения резания при обработке с вибрациями ведут к изменению условий формирования микронеров­ ностей.

Геометрическая картина образования шероховато­ стей приведена на рис. 61; для наглядности анализа принято <p=q>i; r=Û; фактическое синусоидальное дви­ жение резца заменено ломаным. Если частота вибра­ ций равна или кратна числу оборотов (см. рис. 61), то при движении резца с вибрациями в направлении по­ дачи его вершина перемещается по линии Oabcd, при

внешний вид поверхности, однако высота неровностей остается постоянной и равной как при обычном точе­ нии. Если частота вибраций не равна и не кратна числу оборотов детали, то высота образующихся неровностей

становится переменной; максимальное значение ее пре­ вышает высоту неровностей при обычном точении. Это

длине и на участке с наихудшей чистотой, обработка резанием с вибрациями показывает ухудшение чистоты поверхности. Участки наихудшей и наилучшей чисто­ ты на обработанной поверхности располагаются по винтовой линии (рис. 62); угол наклона определяется по формуле

2K/IS0

Из геометрической картины формирования микроне­ ровностей при резании с вибрациями высота образую­ щихся микронеровностей пропорциональна толщине сре­ заемого слоя, т. е.

*£ = Ч | So + 12А х sin -У- IJ - 2Ах s in - ^ |. (4.18)

Следовательно, высота микронеровностей поверх­ ности, обработанной с вибрациями, зависит от подачи на оборот, амплитуды колебаний и сдвига фаз коле­ баний. Так, при ф = 0 при резании с вибрациями полу­ чается чистота, одинаковая с обычным резанием, при тр=я — наихудшая чистота. Правильность изложенного подтверждают данные экспериментов по вибрационному точению валов при п —1500 об[мин, S u= 0,3 мм/об

(рис. 63). Чистота поверхности при экспериментах оп­ ределялась с помощью профилографа ИЗГМ7; на нем снимались профилограммы поверхности, которые далее подвергались обработке. Кроме того, для характери­ стики получающейся поверхности производилось фото-' графирование участков поверхности при значительном увеличении. Сравнение расчетных высот профилей с фактически записанными профилограммами указывает (см. рис. 61) на относительно меньшие величины нере­ гулярности. Это объясняется воздействием на процесс образования неровностей явлений пластического де-. формирования и упругого восстановления поверхности после прохода инструмента, они снижают нерегуляр­ ность микропрофиля, обусловленную только геометри­ ческой схемой формирования.

На основании приведенного рассмотрения можно рекомендовать для получения возможно высокой чисто­ ты поверхности задавать частоты вибраций, близкие к

всех случаях для снижения динамического воздействия на станок значения f п Ах следует выбирать наимень­

шими, обеспечивающими надежное дробление стружки. Рассмотрение экспериментальных данных по исполь­ зованию резцов с заточкой вершины по радиусу пока­ зывает, что чистота поверхности в зависимости от ре­ жимов резания и вибраций колеблется в пределах 2—4-го классов. Установление самых различных слу­ чайных режимов вибраций приводит к резкому ухудше­ нию чистоты поверхности, однако использование опти­ мальных режимов вибраций на основе изложенных рекомендаций ведет к сохранению чистоты поверх­ ности, получаемой при обычном точении, или незначи­ тельному ее понижению. Например, в производственных

получена Rz = 36 мк, т. е. того же класса. Аналогичные

результаты достигнуты и на других режимах резания. Для освоения точения с вибрациями применительно к получистовым операциям, т. е. для получения чистоты 5 и 6-го классов, были использованы резцы с заточкой вершины резца не по радиусу, а с фаской, т. е. резцы типа В. А. Колесова.

Картина получения наклепанного слоя при резании с вибрациями аналогична формированию шероховато­ стей. По мере резания образуется переменная глубина наклепа, пропорциональная толщине срезаемого слоя. Однако при последующих проходах, так как распрост­ ранение наклепанной зоны в глубь обрабатываемого материала значительно и имеется сдвиг фаз, зоны бо­ лее глубокого распространения наклепа перекрывают одна другую. Поэтому значительной неравномерности распределения наклепа по длине и глубине обработан­ ной поверхности ожидать не следует; при этом за счет некоторого циклического воздействия следует ожидать некоторого увеличения глубины. Правильность этого подтверждают данные экспериментов {14].