04 марта 2016г.
Основной деталью шпиндельных бабок металлорежущих станков являются корпуса, представляющие собой конструкцию, имеющую основные отверстия шпиндельной оси, точность которых в значительной степени определяет точность изготовления всего сборочного узла. Эти отверстия являются местами установки подшипников и к ним предъявляются высокие требования не только по точности их размеров, но и по точности их взаимного расположения. Точность сборки шпиндельной бабки и станка в значительной степени зависит от соосности этих отверстий. Незначительное снижение геометрической точности поверхностей вызывает трудности при сборке и монтаже узлов, повышает уровень шума при их работе и существенно снижает надежность и долговечность изделий.
Следует отметить, что основное внимание при работе узла уделяется достижению высокой степени шероховатости основных отверстий, что позволило рассмотреть вопросы повышения точности шпиндельных осей коробок скоростей металлорежущих станков. В настоящее время эксплуатируются три приспособления для растачивания отверстий [1, с. 57]. Было расточено несколько тысяч корпусов, накоплен большой опыт и собран большой статистический материал в отношении качества обработки отверстий, что позволило провести серию исследований по использованию современных режущих материалов. Требования сформулированы в Табл.1. Шероховатость поверхностей отверстий находилась в пределах Ra 2,5 мкм, шероховатость торца Ra 0,63 мкм.
Таблица 1
Требования к шероховатости отверстий шпиндельной оси
|
№ п/п
|
Параметры
|
Значение
по базовому варианту, мкм
|
Допустимое значение, мкм
|
|
1.
|
Шероховатость отверстий, R a
|
2,5
|
0,12 – 0,1
|
Такой результат по шероховатости поверхностей не может быть признан удовлетворительным, однако, предпринятые попытки улучшить шероховатость не привели к положительным результатам. Были проведены эксперименты по растачиванию отверстий резцами из эльбора (композита – 01). Для улучшения шероховатости повысили скорость резания. Шероховатость несколько улучшилась, однако в отверстиях получался недопустимый по величине обратный конус, т.е. размер отверстия увеличивался к концу растачивания.
«Технополис» предложил испытать четыре наименования твердосплавных пластин фирмы «Кеннаметал» и одну пластину из кубического нитрида бора МКВ5625. Все пластины имели радиусы при вершине 0,8 мм, четыре наименования имели зачистную кромку (Табл.2). Для крепления пластин была поставлена одна державка 10х10 мм, которую встроили в резцедержатель диаметром Ø 30 мм.
В решении проблемы повышения точности предпринята повторная попытка найти пути улучшения шероховатости. Завод обратился к научно-технической фирме «Технополис» с просьбой об оказании помощи в решении проблемы.
Таблица 2
Результаты испытаний пластин
|
Обозначение и материал пластины
|
Радиус при вершине, мм
|
Особенности режущей кромки
|
Результаты испытаний
|
|
Шероховатость Ra, мкм
|
Обратный конус, мкм
|
|
ССМТ09Т308FWKC 5010
|
0,8
|
зачистная
|
2,5
|
8
|
|
ССМТ09Т308FWKC 315
|
зачистная
|
2,5
|
10
|
|
ССМТ09Т308FWKC 9315
|
зачистная
|
2,5
|
10
|
|
ССМТ09Т30811KT 315
|
обыкновенная
|
2,5
|
10
|
|
ССGW09Т308S01015MKB 5625
(эльбор)
|
|
зачистная
|
2,5
|
8
|
Первые три пластины Табл.2 с зачистной кромкой дали обратный конус в отверстиях до 8 – 12 мкм. Было сделано предположение, что этот факт объясняется повышенными усилиями резания и увеличенным тепловыделением. Пластина KT315 имела неудовлетворительную стойкость. Работа всеми импортными пластинами не привела к улучшению шероховатости.
Проведенные эксперименты [2, с.52] позволили сделать вывод, что решение проблемы может быть найдено в использовании эльборовых резцов, режущая кромка которых при вершине будет заточена с высоким качеством по радиусу 0,6 мм при невысокой скорости обработки.
Все параметры режимов резания оставили такими же, как при работе твердым сплавом ВК3-М. Таким образом, формообразование выполнялось не следом вершины инструмента, когда шероховатость обеспечивается за счет высокой скорости резания, а методом копирования.
При этом методе на обрабатываемую поверхность переносится качество рабочей поверхности режущего инструмента. Шероховатость рабочих поверхностей эльборовых резцов была выполнена в пределах Ra 0,1 – 0,12 мкм.
Режимы резания при чистовом растачивании отверстий: скорость 110 м/мин, глубина резания 0,05 мм, подача 0,05 мм/об.
Материал фрезы для обработки опорного торца также композит-01.
Режимы резания при фрезеровании торца: скорость резания 540 м/мин, глубина резания 0,005 мм, круговая подача 2,5 мм/об.
Проведены производственные испытания [3, с. 6] эльборовых резцов при растачивании шпиндельной оси тридцати бабок станков моделей 16Р25В и 1М63Н. Испытания дали положительные результаты. Шероховатость поверхности Ra колеблется в пределах от 0,53 до 1,03 мкм. Значительный разброс определяется, в основном, пористостью чугуна. Худшие значения получались при более пористом чугуне, хотя сличение поверхностей по образцам шероховатости не позволяет найти между ними заметного различия.
При невозможности дать окончательное суждение о стойкости эльборовых резцов можно выделить два критерия стойкости:
1) снижение шероховатости обрабатываемой поверхности;
2) появление обратной конусности в отверстии (свидетельство затупления режущей кромки и увеличение тепловыделения).
Зафиксирован разброс стойкости резцов от 3 до 12 обработанных отверстий. Выводы
Достигнуты положительные результаты по шероховатости обработанной поверхности и геометрической точности при растачивании в приспособлениях с аэростатическими опорами отверстий шпиндельной оси шпиндельных бабок станков моделей резцами из эльбора. При этом режимы резания соответствуют работе резцами из ВК3-М, т.е. скорость имеет сравнительно низкие значения.
При заточке основное внимание необходимо обращать на качество радиуса при вершине 0,6 мм, добиваясь шероховатости Ra 0,1 мкм и не допуская сколов на рабочей части режущей кромки.
Критериями стойкости резцов являются два показателя: шероховатость обработанной поверхности и появление обратного конуса до 4 мкм на длине отверстия.
Список литературы
1. Короткова Е.И. Практикум по планированию экспериментов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2003.- 97 с.
2. Лутьянов А.В. Растачивание корпусных деталей в приспособлениях с аэростатическими опорами. Вестник МГУПИ, № 20, 2009 г., с. 57-62.
3. Лутьянов А.В. Определение оптимальных параметров при растачивании корпусных деталей в приспособлениях с аэростатическими опорами. Техника и технология, № 6, 2013 г., с. 6.
4. Лутьянов А.В. Баранова Н.С. Контроль соосности отверстий шпиндельных бабок станков с помощью кругломеров. Естественные и технические науки, № 3, 2014 г.
