24 марта 2017г.
Обработка изделий резанием является одним из основных способов, используемых при изготовлении, восстановлении и ремонте. Ротационное резание нашло широкое применение в машиностроении. При ротационном резании применяют чашечные (ротационные) резцы. Известно [1], что стойкость ротационных резцов с режущей частью из металлокерамического твердого сплава (Т5К10, Т14К8, Т30К4, Т5К12, ВК3М, ВК6, ВК8, ВК10, ВК6М и других) превышает 300 мин. Чашечные (ротационные) резцы характеризуются рядом преимуществ: большая длина круговой режущей кромки лезвия и непрерывное вращение его во время работы обеспечивают кратковременность работы каждого его участка, охлаждение лезвия резца во время холостого пробега, небольшой линейный износ равномерно распределяется по всей длине резца, хорошие условия теплоотвода от работающих участков лезвия в режущую чашку, высокая стойкость чашечных резцов, высокое качество и хорошие эксплуатационные показатели обработанной поверхности, формирование микрорельефа обработанной поверхности с округленными вершинами и впадинами микронеровностей. Высокая стойкость чашечных резцов, значительно (до 6 раз) превышающая стойкость призматических, которая позволяет применять их для обработки крупногабаритных деталей, к точности геометрической формы которых предъявляются высокие требования. В процессе ротационного точения происходит непрерывная смена контактных поверхностей обрабатываемой детали и режущего инструмента. Непрерывно меняется участок режущей кромки, производящий резание, а активный участок инструмента периодически участвует в снятии стружки с обрабатываемой поверхности. Чашечный резец приводится во вращение трением, возникающим между резцом и деталью со скоростью, пропорциональной скорости резания.
Таким образом, в процессе ротационной обработки позитивно сочетаются следующие способы повышения режущей способности и производительности: снижение относительного скольжения в зоне контакта ротационного резца с обрабатываемой поверхностью детали и периодический процесс резания активным участком режущей кромки без прерывания процесса обработки. Обновление активного участка режущего инструмента в процессе восстановительной обработки значительно повышает его работоспособность. Лезвию инструмента в процессе резания сообщается непрерывное дополнительное пе- ремещение в касательном по отношению к нему направлении. Скорость этого движения может задаваться двумя способами: принудительно от специального отдельного прив ода (резцы с принудительным вращением режущей чашки); автоматически, под действием сил трения, возникающих между рабочими поверхностями ротационного резца и обрабатываемым материалом, посредством специальной установки режущей части относительно обрабатываемой поверхности (резцы с самовращением режущей чашки). Известны две геометрические схемы ротационного резания, отличающиеся функциями, которые выполняют торец и боковая поверхность режущей чашки инструмента. Вследствие разных систем отсчёта и схем установки, уравнения, характеризующие геометрию и кинематику процесса, различны. Переход от одной схемы установки к другой затруднён, что вызывает дополнительные сложности при анализе их геометрических и кинематических особенностей. В связи с этим весьма важен вопрос выбора системы отсчёта, позволяющей в значительной мере упростить ход решения и упростить окончательные результаты в более простой и удобной для практического использования форме. Кроме того, схема установки режущей чашки относительно обрабатываемой поверхности должна быть универсальной, независимой от вида рабочих поверхностей резца, формы обрабатываемой поверхности, метода обработки и геометрической схемы ротационного резания. Для анализа эффективности режущих свойств чашечных резцов необходимо рассмотреть их геометрические параметры в процессе резания, в связи с тем, что кинематические параметры рассматриваемого процесса определяют его основные особенности и закономерности, а также качество обработки, работоспособность и износостойкость резца, и являются исходными при выборе режимов обработки [2]. В связи с вышеизложенным ротационную обработку можно использовать при восстановлении изношенных рабочих поверхностей цапф опорных узлов помольных мельниц. Исследуя наружные поверхности цапфы установлено, что из-за постоянных динамических нагрузок, приводящих к возникновению вибраций, вследствие их несоосности и неуравновешенности, изменяется форма цапфы. В процессе эксплуатации формируются определенные наследственные дефекты, которые вызывают повышенный износ цапф, в результате чего появляется износ поверхности скольжения. Цапфа теряет наружную цилиндрическую форму и, как частный случай, приобретает форму поверхности, близкую к усеченному конусу [3]. В связи с тем, что в процессе помола посадочные поверхности цапф изнашиваются для их ремонта с целью повышения эффективности помола, снижения периодов простоя и экономии энергии променяют специальное оборудование [4-8]. В процессе обработки поверхности цапфы подвергают механической обработке с использованием специального переносного станка, состоящего из силового стола с закрепленным на нем кубом, суппорта с установленным ротационным резцом. Рассмотрим влияние углов установки инструмента, режимов резания, углов заточки и радиуса режущей чашки резца на площадь поверхности среза при обработке цапфы, в процессе эксплуатации, поверхность которой можно представить в виде усеченного конуса.
Была получена формула площади поверхности среза на основе составления уравнения усеченного конуса восстанавливаемой поверхности и уравнения режущей чашки резца:
Таким образом, полученные уравнения позволяют вычислить площадь поверхности среза режущей чашей, которая образуется при одном проходе обработки цапфы в форме усеченного конуса.
Рис. 1. Расчетная схема расположения режущей чашки относительно обрабатываемой цапфы в системе координат X’Y’Z’.
В результате вычислений, получен график изменения площади поверхности среза при изменении радиуса режущей чашки инструмента, движущегося вдоль поверхности обрабатываемой цапфы.
Рис. 2. Изменения площади поверхности среза режущей чашей
при изменении параметра ξ и радиуса режущей чаши при фиксированных значениях ω, φ , γ .
Анализ проведенных зависимостей
показывает, что
график носит монотонно
возрастающий характер при изменения параметров резания.
Список литературы
1.
Ящерицын, П.И. Ротационное резание материалов/ П.И. Ящерицын, А.В. Борисенко, И.Г. Дривотин, В.Я. Лебедев. – Мн.: Наука и техника, 1987. – 228 с.
2.
Федоренко М.А., Процессы формообразования и инструменты/
М. А. Федоренко, Ю. А. Бондаренко, А.А. Погонин, Т.М. Санина, В.Я. Дуганов. - Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 440 с.
3.
Бестужева О.В.,
Определение
рациональных
параметров ротационной обработки поверхностей вращения при восстановлении крупногабаритных деталей/ Бестужева О.В., Бондаренко Ю.А. Федоренко М.А. - Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, № 12, Белгород, изд-во БГТУ им. В.Г. Шухова, 2016 г. с. 121-126.
4.
Федоренко М.А., Федоренко Т.М., Бондаренко Ю.А. Исследование обеспечения необходимой шероховатости поверхности крупногабаритных вращающихся деталей приставными станочными модулями. Вестник БГТУ им.В.Г.Шухова, № 2, Белгород, изд-во БГТУ им.В.Г. Шухова, 2008 г. с. 35-38
5.
Федоpенко Т.М., Восстановление pаботоспособности цапф помольных мельниц с пpименением пеpеносного станка/Т.М. Федоpенко, М.А. Федоpенко, Ю.А. Бондаpенко. Технология машиностроения. 2009. №3. С. 20-21.
6.
Пат. 31116 Российская Федерация, МПК7 В 23 В 5/00. Приставной станок для обработки цапф / Ю.А Бондаренко, М.А. Федоренко; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2003107122/20; заявл. 14.03.03; опубл. 20.07.03, Бюл. №20. – 1 с.
7.
Пат. 31346 Российская Федерация, МПК7 В 23 В 5/32. Приставной станок для обработки цапф / Ю.А Бондаренко, М.А. Федоренко; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2003106247/20; заявл. 07.03.03; опубл. 10.08.03, Бюл. №22. – 1 с.
8.
Пат. 31347 Российская Федерация, МПК7 В 23 В 5/32. Приставной станок для обработки цапф / Ю.А Бондаренко, М.А. Федоренко; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2003106249/20; заявл. 07.03.03; опубл. 10.08.03, Бюл. №22. – 1 с.
