Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Выпускная квалификационная работа - сверление глубоких отверстий - файл диплом2.doc


Загрузка...
Выпускная квалификационная работа - сверление глубоких отверстий
скачать (311.9 kb.)

Доступные файлы (9):

диплом2.doc576kb.22.01.2009 02:23скачать
доклад.doc36kb.22.01.2009 03:26скачать
ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМА СВЕРЛЕНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЙ ИНСТРУМЕНТ.doc25kb.21.01.2009 00:41скачать
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ.doc31kb.21.01.2009 02:41скачать
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СВЕРЛ.doc29kb.21.01.2009 19:16скачать
СХЕМЫ 2 ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ.doc58kb.21.01.2009 21:08скачать
СХЕМЫ ГЛУБОКОГО СВЕРЛЕНИЯ.doc58kb.21.01.2009 04:06скачать
ФАКТОРЫ.doc23kb.21.01.2009 01:15скачать
Фрагмент (2).shs

диплом2.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...

^ 2.3. Влияние режимов резания
Чем больше диаметр сверла и величина­ подачи, тем больше площадь поперечного сечения среза, тем больше сопротивление стружкообразованию, тем больше, сле­довательно, осевая сила и момент от сил сопротивления резанию.

Экспериментальные исследования показывают, что диаметр сверла оказывает большее влияние на увеличение Р и М, чем по­дача. Это объясняется тем, что диаметр сверла выражает как бы глубину резания при сверлении, которая, по сравнению с пода­чей, оказывает большее влияние на силы, возникающие в процессе резания. Кроме того, если подача влияет на значе­ния Р и М примерно одинаково, то диаметр сверла на момент от сил сопротивления оказывает значительно большее влия­ние, чем на осевую силу. Это объясняется тем, что наряду с увеличением сил, влияющих на общий мо­мент сопротивления, уве­личивается и плечо, на котором эти силы действуют. Различное влияние величины диаметра сверла и подачи учитывается в формулах для подсчета осевой силы Р и момента М. Так, в фор­муле для подсчета Р показатель степени при D равен 1, а в фор­муле для М он равен 2.

С увеличением глубины сверления условия резания ухудшаются. Отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости затрудняются, тепловыделение увеличивается. Все это приводит как к снижению стойкости сверла, так и к повышению осевой силы и момента от сил сопро­тивления- резанию. Для облегчения резания па большой глубине у сверл делаются стружкоразделительные канавки, которые разделяют стружку, облегчают ее отвод, уменьшают тепловыделение, осевую силу и момент от сил сопротивления резанию.

С увеличением скорости резания значения Р и М сначала увеличиваются, а затем уменьшаются.

Сила резания, измеряемая в Н, обычно является решающим фактором при сверлении. Это сила, действующая на сверло в осевом направлении со стороны обрабатываемого материала. Для того, чтобы убедится в достаточной мощности шпинделя станка, необходимо принимать во внимание силу резания. Чрезмерное значение силы резания может повлиять на качество обработанного отверстия, надежность инструмента или даже остановить шпиндель. С другой стороны, силы резания должно хватать на осуществление самого процесса резания с высокой производительностью.

^ 2.4. Влияние СОЖ
На операциях глубокого сверления и растачивания СОЖ должна выполнять ряд функций [2,9]: отводить стружку из зоны резания и транспортировать ее по отводным каналам, уменьшать силы резания и трения между направляющими элементами и поверхностью отверстия, отводить тепло, образующееся в процессе резания и трения. Для этого СОЖ должна иметь соответствующие свойства.

Отвод стружки надежно обеспечивается в том случае, когда поток СОЖ будет иметь такую минимально необходимую скорость, при которой кинетическая энергия потока будет достаточна для сообщения стружке движения вдоль отводных каналов. Минимально необходимая скорость СОЖ и выбранная площадью поперечных сечений отводных каналов для стружки и СОЖ определяют минимально необходимый расход СОЖ.

Уменьшение сил резания и трения достигается за счет использования смазывающих свойств СОЖ, а также свойства способствовать резанию, обусловленного эффектом П. А. Ребиндера. Эти свойства создаются за счет добавления в СОЖ соответствующих присадок и поверхностно-активных веществ. В отечественной и зарубежной практике в качестве присадок используют серу, хлор, фосфор.

При обработке глубоких отверстий СОЖ подается в зону резания под давлением, проникает в микротрещины и микрощели в зоне стружкообразования, вступает во взаимодействие с материалом заготовки и инструмента, образуя на их поверхностях пленки, которые экранируют трущиеся поверхности. Особенно благоприятно действуют химические пленки, выдерживающие большие нормальные давления и высокую температуру (хлоридные не разрушаются до температуры 500 ºС, фосфатные – 700 ºС и сульфидные – до 1000 ºС). вместе с тем эти пленки имеют малое сопротивление сдвигу, что способствует снижению коэффициента трения. Каждая из присадок способствует возникновению своей пленки, которая образуется и сохраняется при вполне определенных условиях, являющихся результатом совокупного влияния ряда факторов, причем каждая из присадок в присутствии другой действует активнее.

Отвод тепла при глубоком сверлении (растачивании) с помощью СОЖ решается попутно, наряду с главным назначением СОЖ – отводом стружки. Некоторые трудности, имеющие место, связаны с циркуляцией большого количества СОЖ с единицу времени, что приводит к ее нагреву. И отвод тепла производится преимущественно путем конвективного теплообмена между нагретыми поверхностями заготовки и инструмента и потоком СОЖ. Интенсивность отвода тепла в значительной степени зависит от теплопроводности СОЖ, ее расхода и скорости перемещения, разности температур охлаждаемых поверхностей и потока СОЖ. Для поддержания оптимальной температуры СОЖ станки для глубокого сверления и растачивания следует снабжать теплообменниками.

^ 2.5. Влияние оборудования
При оптимизации сверлильного инструмента важным является научно обоснованный выбор геометрических параметров стебля и материала, из которого он изготовлен [9]. Геометрические размеры стеблей определяют их жесткость и гидравлические потери в тракте подвода-отвода СОЖ. Кольцевой зазор между диаметром обрабатываемого отверстия и наружным диаметром стебля предназначен для подвода необходимого количества СОЖ в зону резания с допустимыми потерями давления по длине тракта подвода СОЖ.

Теоретически и экспериментального установлено, что на производительность и устойчивость глубокого сверления значительное влияние оказывает величина наружного диаметра стебля; изменение внутреннего диаметра стебля оказывает значительно меньшее влияние.

Для достижения большей производительности следует выбирать наружный диаметр стебля максимальным. Однако увеличение наружного диаметра стебля ограничено возможностями насосной станции по создания требуемого давления СОЖ, особенно при использовании вязких СОЖ, увеличением глубины сверления и подачи инструмента.

При глубоком сверлении отверстий диаметром 7 – 23 мм с относительной глубиной L/d0=30 – 100 в сталях величина наружного диаметра стебля определяется по следующей эмпирической зависимости

. (33)

Учитывая, что влияние внутреннего диаметра стебля на производительность процесса и величину гидравлических потерь менее существенно по сравнению с влиянием наружного диаметра стебля, выбор следует производить из условия беспрепятственного удаления стружки внутри стебля. На основании много численных экспериментов при глубоком сверлении отверстий диаметром 7 – 23 мм величину целесообразно назначать в пределах (0,4 – 0,5) .

С целью обеспечить максимальную жесткость стебля необходимо для каждого конкретного случая выбирать минимальную его длину. При подборе стеблей для глубокого сверления важно определить не только его геометрические размеры, но и материал, из которого он изготовлен. Эксперименты по выбору материала позволяют рекомендовать в качестве стеблей для обработки глубоких отверстий диаметром 7 – 23 мм холоднотянутые трубы из нержавеющей стали марки ОХ18Н10Т. Указанные трубы имеют большой диапазон диаметральных размеров, что очень важно при изменении диаметра сверления, а также обладают значительной демпфирующей способностью, позволяющей уменьшить вибрации инструмента и повысить производительность обработки.
^ 3. Обеспечение стойкости сверл

3.1. Изменение геометрических параметров режущей части сверл
К параметрам заточки режущей части инструмента для глубокого сверления относятся: передние углы и соответственно для наружной режущей кромки N и внутренней режущей кромки Т; задние углы , и , наружные и внутренний углы при вершине сверла как дополнительные к соответствующим углам в плане: 90º - и 90º – .

На основании многолетней практики сверления отверстий в сталях типа 40ХС, 30ХН2МФА, можно рекомендовать следующие значения указанных углов: ; ; ; ; .

Из параметров заточки режущей части сверла наиболее существенное влияние на производительность и устойчивость глубокого сверления оказывает величина наружного угла при вершине сверла. В зависимости от конкретных условий процесса глубокого сверления имеется оптимальное значение , при котором достигается максимальная производительность процесса. Как показывали опыты, величина угла при вершине сверла не зависит от диаметра сверления. При обработке сталей 40ХС, 30ХН2МФА, 25Х1 МФ, 45ХНМФА, 38ХН3МФА и подобных им величину следует назначать равной , для нержавеющих сталей типа ОХ18Н10Т .

Из-за малой протяженности кромки заметного влияния угла на производительность и устойчивость глубокого сверления не наблюдается. Для обработки указанных сталей угол может быть принят равным .

Марку твердого сплава для режущей части сверлильных головок назначают в зависимости от материала заготовок и условий обработки. При обработке указанных выше сталей применяются режущие пластины из сплава Т15К6. направляющие шпонки обычно изготавливаются из твердого сплава ВК8.
^ 3.2. Изменение химического состава быстрорежущих сталей
Для того чтобы повысить стойкость инструмента необходимо увеличить красностойкость стали [5,14]. Это можно сделать за счет карбидов W, V, Co,Mo. Карбиды этих элементов при нагревании стали до 550-600º С не изменяют своих размеров и неизменной остается твердость.

Состав быстрорежущей стали: С 0,9-0,95%, Cr 3,8-4,2% (обеспечивает прокаливаемость стали, карбиды Cr повышают износостойкость), W 3-18% (обеспечивает красностойкость). Для повышения режущей способности и красностойкости в сталь вводят Co 5% (в некоторых случаях до 20%), V 3%. Стали, содержащие Co, V, используют для обработки нержавеющих, жаростойких, титановых сплавов.   

Технология обработки быстрорежущей стали включает в себя:1. Получение слитка или порошковой заготовки.2. Предварительная обработка, необходимая для получения равномерной структуры, однородного распределения карбидной фазы и минимальной твердости перед изготовлением инструмента.3. Окончательная термообработка, необходимая для придания инструменту служебных свойств.Получение слитка (или порошковой заготовки) быстрорежущей стали затруднено сильной карбидной ликвацией, т.е. большое содержание карбидообразующих легирующих элементов вызывает появление в этой стали ледебуритной эвтектики. Для устранения химической неоднородности, а так же крупных карбидов, слитки подвергают высокой гомогенизации и последующей горячей деформации. Горячая деформация проводится в разных направлениях для раздробления и измельчения карбидов. Чем мельче карбиды, тем выше свойства стали. Максимально мелкие и равномерно распределенные карбиды можно получить, используя технологию порошковой металлургии. Для этого расплавленный металл не отливают в слиток, а распыляют в мелкий порошок. Образовавшийся порошок подвергают горячему прессованию. В результате заготовка имеет однородную структуру с очень мелким распределением карбидной фазы по объему. Назначение предварительной обработки – снижение твердости. Для этого проводят изотермический отжиг при температуре 840-860º С, затем проводят медленное охлаждение со скоростью 40º/час до температуры 720-740º С. Потом охлаждают со скоростью 50º/час до 600º С и твердость составляет 23-25 HRC.После этой обработки структура будет представлять собой сорбидообразный перлит. Окончательная  обработка включает закалку и многократный отпуск при одной температуре 500-550º С и продолжительностью 1 час. Температурная остановка 840º С, чтобы не было растрескивания.  Для быстрорежущей стали применяют высокотемпературную изотермическую закалку. Нагрев заготовок ведут в расплавах солей, чтобы предотвратить окисление поверхности и выгорания легирующих элементов и углерода. В процессе нагрева делают одну или две температурных остановки для выравнивания температуры по сечению детали. Температура закалки лежит вплотную к точке А4, это необходимо для растворения высокотемпературных карбидов. Однако выдержка под закалку должна быть короткой, чтобы не произошло укрупнения зерна. Закалка проводится с охлаждением в горячей среде, либо ступенчатая, либо изотермическая (чтобы выровнять температуру по сечению и не допустить растрескивания). Окончательное охлаждение производится на воздухе. Закаленная по такому режиму сталь имеет структуру мартенсит + карбиды + остаточный аустенит. После изотермической закалки фазовый состав быстрорежущей стали состоит из 15-25% карбидной фазы МеС, 50% мартенситной фазы и 20-25% остаточного аустенита. В сплавах с большим содержанием Со количество остаточного аустенита может достигать 40%. Остаточный аустенит является нежелательной фазой, т.к. понижает твердость стали, поэтому сразу после закалки быстрорежущую сталь подвергают многократному отпуску. Отпуск проводится при температуре 500-560º С в течение 1 часа. Во время первого отпуска происходит снятие закалочных напряжений за счет перехода мартенсита закалки в мартенсит отпуска, а так же за счет выделения из остаточного аустенита избытка легирующих элементов в виде карбидов. При охлаждения стали после отпуска аустенит превращается в мартенсит, однако это превращение происходит не полностью. После первого отпуска количество остаточного аустенита составляет 12-15%. Для дальнейшего уменьшения остаточного аустенита проводят вторую ступень отпуска. В это время происходит отпуск вновь образовавшегося аустенита и дальнейшее выделение карбидов из оставшегося остаточного аустенита. После охлаждения 2 ступени оставшийся остаточный аустенит переходит в мартенсит, количество его 5-6%, поэтому проводят 3 ступень отпуска. Проходят те же процессы. После 3 стадии содержание остаточного аустенита не должно превышать 1-2%. Если количество остаточного аустенита больше 2%, то проводят еще один отпуск.

Основные марки: Р18, Р12, Р9, Р6М5, Р9М5Ф2, Р6М5К5. Самая теплостойкая – В11М7К23.
^ 3.3. Технология термической обработки сверл
Высокие режущие свойства быстрорежущей стали обеспечиваются ее закалкой и отпуском, в результате чего образуется структура стойкого против распада легированного мартенсита, требующего отпуска при температуре около 600 °С [10]. Для получения такого мартенсита сталь под закалку нагревают до высоких температур. Высокая температура нагрева нужна для того, чтобы перевести в твердый раствор (аустенит) возможно большее количество труднорастворимых вторичных карбидов.

Температура нагрева под закалку зависит от марки стали, формы, размеров, назначения, условий работы инструмента и выбирается в пределах 1160-1240 °С. Нагрев выше определенной оптимальной температуры (для каждой марки стали) ведёт к значительному росту зерна, образованию сетки карбидов и может даже приводить к оплавлению режущих кромок инструмента.

Нагрев под закалку осуществляют в соляных расплавах для уменьшения окисления и обезуглероживания. Инструмент из быстрорежущей стали подвергают предварительному и окончательному нагреву. В первом случае осуществляется постепенный нагрев до температуры 950-1100 °С с выдержкой 12-15 секунд на каждый мм толщины сечения изделия. При окончательном нагреве инструмент нагревают до температур 1240 °С с выдержкой 8-10 с на каждый мм сечения инструмента.

Повышенная температура и излишнее время выдержки при окончательном нагреве под закалку приводит к образованию крупно-игольчатого мартенсита и ледебуритной сетки. Температуру нагрева под закалку нужно тщательно контролировать. Допустимое отклонение температуры от оптимальной в пределах ± 5 °С.

Охлаждение стали при закалке до температуры мартенситного превращения должно быть быстрым, чтобы аустенит не успел превратиться в промежуточные структуры. Каждой марке стали соответствует своя скорость охлаждения, при которой аустенит сохраняется до перехода в мартенсит. Эта скорость достигается охлаждением в различных средах: масле, солях, в струе воздуха - для мелкого инструмента. Различные способы и скорости охлаждения следует выбирать также в зависимости от формы и размеров сечения инструмента, так как они главным образом оказывают влияние на величину напряжений и деформаций в закаленном состоянии.
^ 3.4. Режимы финишных операций изготовления сверл
Финишные операции технологического процесса изготовления сверла выполняются в следующем порядке [4]:

1. Вышлифовка стружечных канавок;

2. Шлифование спинки на сверле;

3. Заточка сверла.

Бесприжоговое шлифование канавок возможно только при величине продольной подачи м/мин. Обработка проводится за 5 проходов с распределением припуска 1,5; 0,4; 0,3; 0,2; 0,1.

Операции шлифования спинок, затылования и заточки выполняется алмазными и эльборовыми кругами на органических связках, допускающих работу без охлаждения.

Шлифование спинок проводится при продольной подаче в пределах 0,08-0,15 м/мин, скорости резания 20-25 м/с, обработке на всю глубину за один проход.

Обработка при затыловании ведется за 1-2 оборота изделия, скорость вращения шпинделя изделия 2-2,5 об/мин, скорость резания 20-25 м/с.

^ 3.5. Повышение жесткости элементов СПИД
Особенностями технологической системы СПИД на рассматриваемых операциях являются большая протяженность и малая жесткость, что связано с наличием в системе двух звеньев значительной длины. К ним относятся заготовка и инструмент, которые базируются на нескольких опорах, что приводит к дополнительным затратам времени на их выверку относительно оси шпинделя.

При монтаже, ремонтах и поверках станка, а также при наладке технологической системы с ТОТС необходимо совмещать оси шпинделей, заготовки и инструмента. На практике на всех стадиях этих работ могут быть допущены погрешности, вследствие которых будут иметь место погрешности расположения заготовки и инструмента относительно ТОТС, что приводит к погрешности обработки.

Наладка технологической системы по времени распадается на две стадии. На первой стадии, выполняемой перед началом операции, производится наладка станка. Она включает установку на станок приспособлений, инструмента и другой оснастки (маслоприемника, стружкоприемника); размещение вдоль станины люнетов, направляющей и промежуточных стоек в требуемом положении; совмещение оси инструмента с ТОТС. На второй стадии, выполняемой в ходе выполнения операции, производится базирование заготовки.

В единичном и мелкосерийном производстве на рассматриваемых операциях каждая очередная заготовка проходит выверку, в крупносерийном производстве выверка иногда не производится, так как здесь совмещение оси заготовки с ТОТС обеспечивается комплексом следующих мероприятий: применением самоцентрирующих патронов, обточкой шеек с высокой точностью по диаметру и соосности, установкой кулачков люнетов по диаметру шеек.

На практике применяются следующие способы выверки заготовки. Вблизи места закрепления в патроне или в вертлюжном люнете выверка заготовки производится по контрольному пояску, а иногда непосредственно по наружной поверхности с использованием рейсмусов и индикаторов.

Возникающие на практике погрешности наладки технологической системы влияют на точность обработки отверстия. В производственных условиях часто обнаруживаются отклонения оси того или иного элемента технологической системы от ТОТС. Отклонения могут вызываться рядом причин: погрешностями расположения, допущенными на различных стадиях наладки технологической системы; деформациями станины, при перемещении по которым стоек оси их опорных поверхностей под инструмент могут отклоняться от ТОТС; воздействием веса заготовки, установленной в патроне, на перераспределение зазоров в опорах шпинделя, вследствие чего возможно отклонение оси шпинделя от его положения в ненагруженном состоянии, при котором производится наладка станка.
^ 3.6. Повышение качества заточки сверл
С целью облегчения процесса стружкообразования и повышения режущих свойств сверла производят двойную заточку сверла и под­точку перемычки и ленточки [3,9].

Элементы заточки и подточки спиральных сверл даны на рис.7.



Рис.7

При двойной заточке сверла вторая заточка производится под углом 2φ = 70°, на ширине В = 2,5-15 мм (рис.2). Такая заточка повышает стойкость сверла, а при одной и той же стой­кости позволяет увеличить и скорость резания.

Подточка перемычки (сердцевины) производится на длине / = 3÷15 мм. От такой подточки уменьшаются длина поперечной кромки (размер А = 1,5÷7,5 мм; см. рис.2) и величина угла резания в точках режущих кромок, расположенных вблизи пере­мычки сверла.

Для уменьшения трения ленточек об обработанную поверх­ность (о стенки отверстия) производится подточка ленточек под углом на длине мм, что при­водит к повышению стойкости сверла.

При сверлении на большую глубину сверлом большого диа­метра образуется широкая, трудно отводимая по канавкам стружка, что увеличивает трение и затрудняет подвод охлаждаю­щей жидкости к месту резания. Во избежание этого у сверл де­лаются специальные стружкоразделительные канавки, которые могут быть на передней поверхности сверла и на задней. Глубина канавки примерно равна 0,05 D, ширина примерно 0,07 D. Такие канавки разделяют широкую стружку на несколько узких, облегчают условия работы сверлом, снижая силы, действующие при резании, и тепловыделение.

Во избежание разбивки отверстия и увода сверла в сторону (от оси отверстия) оно должно иметь после заточки режущие кромки одинаковой длины и симметрично расположенными.

Сверла, оснащенные пластинками твердых сплавов обладают высокой стойкостью, обеспечивают более вы­сокую производительность, повышают качество обработанной поверхности и в результате снижают стоимость обработки. Осо­бенно эффективно применение сверл с пластинками твердых спла­вов при сверлении чугунов и рассверливании чугунов и сталей. Твердосплавные сверла имеют передний угол , задний угол , угол 2, на фаске . При обработке сталей рекомендуется применять твердый сплав марки Т15К6, при обработке чугунов — ВК8.

У сверл с пластинками твердых сплавов как и у сверл, изго­товленных из быстрорежущей стали, производится подточка пере­мычки и двойная заточка под углом 2φ = 70°, В = 0,2D.

Большое значение для успешной работы сверла с пластинкой из твердого сплава имеет симметричность заточки обеих режущих кромок. Биение по режущим кромкам желательно иметь не более 0,02 мм, а по ленточкам не более 0,03 мм.
^ 3.7. Нанесение износостойких покрытий
Основной причиной выхода из строя сверл является износ по передней кромке. При работе возникает локальный разогрев лезвия сверла и, как следствие, его отпуск. В дальнейшем отпущенная часть режущей кромки легко истирается, и сверло становится непригодным для дальнейшей работы. Нанесение износостойкого покрытия позволяет снизить силу трения стружки о кромку сверла [13]. Следствием является снижение температуры в зоне работы режущих частей инструмента. Особенно это важно при сверлении глухих, глубоких отверстий - в местах, где затруднён отвод тепла. Применение некоторых покрытий настолько эффективно, что отпадает необходимость в использовании охлаждающей жидкости. Появляется возможность работать на более высоких оборотах с большими подачами. Это, в свою очередь, приводит к интенсификации производства.
^ 3.8. Лазерное упрочнение сверл

Одним из наиболее перспективных направлений совершенствования режущего инструмента с износостойкими покрытиями является комбинированная упрочняющая обработка контактных поверхностей режущего клина, которая оказывает значительное влияние на долговечность покрытий путем компенсации снижения запаса пластической прочности режущего инструмента формированием в приповерхностных слоях инструментального материала термостабильного слоя, обладающего повышенным пределом текучести [7,10].

Структура поверхностного слоя стали после импульсной лазерной обработки в общем случае неоднородна и состоит из упрочненных участков, имеющих повышенную твердость (зона закалки), и участков поверхности, отличающихся более низкой твердостью (зона отпуска). Здесь следует учесть, что во многих случаях наличие необработанных участков на поверхности тела не допускается. Следовательно, соседние зоны термического влияния должны взаимно перекрываться. Однако степень перекрытия зон значительно влияет на равномерность упрочненного слоя по глубине. Из анализа работ, проведенных Димитровградским институтом технологии, направленных на повышение износостойкости изделий, можно выявить прямую связь износостойкости материала с его поверхностной твердостью. Таким образом, оптимизируя взаимное расположение и линейные размеры зон закалки и отпуска, можно прогнозировать износостойкость материала после лазерной обработки.

За основной критерий качества поверхностного слоя может быть принят объем материала повышенной твердости. В то же время, при увеличении глубины зоны закалки соответственно растет и зона отпуска. Таким образом, целевую функцию целесообразнее представить в виде отношения объемов упрочненного и неупрочненного участков зоны термического влияния. Взаимное расположение зон закалки и отпуска в плоскости обработки определяется коэффициентом перекрытия лазерного пятна:

 

, (34)

где SO - шаг следования пятен;

dП - диаметр лазерного пятна.

Принимая во внимание (31), можно сделать вывод, что аргументом целевой функции может являться шаг следования пятен (т. к. диаметр лазерного пятна определяется из конструктивных особенностей обрабатываемого тела). Тогда

  , (35)

где ^ VЗАК - объем зоны закалки;

VОТ - объем зоны отпуска.

Объемы зон закалки и отпуска найдены с учетом их перекрытия методом Монте-Карло. Пользуясь формулами (31) и (32) можно при конкретных условиях обработки лазерным излучением (диаметр пятна и плотность мощности лазерного излучения, схема обработки) найти значение коэффициента перекрытия, при котором упрочненный поверхностный слой будет наиболее равномерным. Согласно полученной зависимости, значение оптимального коэффициента перекрытия лазерного пятна зависит от размеров зоны термического влияния и находится в пределах: 0,6 - 0,7.

В результате экспериментальных исследований определены оптимальные режимы комбинированной упрочняющей обработки режущего инструмента из быстрорежущей стали, соблюдение которых позволяет достичь максимального периода стойкости режущего инструмента. Необходимо отметить, что лазерная обработка режущего инструмента с покрытием приводит к повышению прочности сцепления покрытия с инструментальной основой, в то время как комбинированная упрочняющая обработка, включающая лазерную обработку и последующее нанесение покрытия не изменяет величины адгезионной связи матрицы и покрытия. Анализ изнашивания инструмента, подвергнутого комбинированной упрочняющей обработке показал, что покрытие разрушается в результате пластического течения материала инструмента и последующего вырыва отдельных частиц покрытия.

Применение комбинированной упрочняющей обработки позволяет, снизить интенсивность образования очагов износа на передней и задних поверхностях и в результате повысить стойкость режущего инструмента на операциях точения стали.
^ 3.9. Упрочнение сверл в магнитном поле

Сущность данного процесса заключается в формировании в режущей части сверла магнитострикционных напряжений сжатия с помощью магнитного поля, величину напряженности магнитного поля устанавливают выше состояния магнитного насыщения инструментального материала, вектор магнитострикционных напряжений сжатия ориентируют нормально плоскости распространения трещин, соответствующих виду деформации режущей части сверла, а воздействие магнитного поля на сверло проводят непрерывно.[14]

Индуцирование магнитного поля в инструментальном материале представляется возможным обеспечить известным способом, например, электромагнитом при контакте с режущей частью инструмента или соленоидом, охватывающим зону резания. В последнем случае непосредственного контакта между соленоидом и режущим инструментом не происходит, а индуцирование инструментального материала обеспечивается через воздушный зазор.

Управление величиной напряженности магнитного поля и положением силовых линий магнитной индукции осуществляется с учетом вида инструментального материала, схемы нагружения режущей части инструмента и типа возможных микротрещин на режущей кромке, обусловленного условиями нагружения. При этом положение магнитных силовых линий (направление намагничивания) определяется таким образом, что вектор магнитострикционных напряжений сжатия (доменная структура) ориентируется нормально вектору (плоскости) развития микротрещин, а величина напряженности магнитного поля устанавливается выше величины, соответствующей состоянию магнитного насыщения материала.

Действительно, при намагничивании в структуре ферромагнитного (инструментального) материала за счет направленной ориентации свободных электронов происходит процесс смещения границ доменов (кристаллов), заключающийся в росте их объемов, у которых намагниченность ориентирована близко к направлению поля за счет изменения объема соседних доменов, а также процесс изменения направления самопроизвольной намагниченности отдельных доменов за счет поворота вектора намагниченности. Вследствие этого повышается вязкость и износостойкость стали. При этом характерно также возрастание дисперсности кристаллографической структуры, закрепление на поверхности трения легирующих элементов, повышение твердости, ударной вязкости, сопротивления усталости, временного сопротивления на растяжение, предела прочности на изгиб и интенсивности теплоотвода от зоны трения в направлении намагничивания. Это в совокупности способствует повышению износостойкости инструментального материала в зоне намагничивания.
Таким образом, определяя величину и направление действия внешней нагрузки F на инструмент в ходе резания и устанавливая с учетом этого положение магнитных силовых линий В при намагничивании инструментального материала (направления намагничивания), представляется возможным сформировать в зонах износа благоприятную совокупность механических и трибологических характеристик.
Управляемое упрочнение инструментального материала в магнитном поле возможно обеспечить согласно технологии, заключающейся в следующем, индуцирование магнитного поля в инструментальном материале обеспечивается электромагнитом со стороны передней или задней поверхности инструментального узла, или со стороны одной из боковых кромок режущего элемента. Магнитное поле может индуцироваться в течение полного цикла работы инструмента (на протяжении рабочего и холостого хода) или только в фазе взаимодействия режущего элемента с обрабатываемым материалом (рабочий ход).
^ 3.10. Изменение конструкции сверл
Продление срока службы сверла возможно за счет применения многократных переточек либо смены режущих элементов. В зависимости от конструкции режущего элемента и способа его крепления на рабочей части переточка может выполняться совместной с рабочей частью либо раздельно [9].

Монолитные режущие элементы выполняются как единое целое с корпусом рабочей части инструмента. Твердосплавный корпус рабочей части по профилю поперечного сечения продолжает стебель и припаивается к нему. На рабочей части (спереди) частично в процессе прессования заготовки рабочей части, а частично при заточке сформированы режущее лезвие, направляющие элементы, канавка для отвода СОЖ со стружкой, круглое или овальное отверстие вдоль всего корпуса, являющееся продолжением отверстия в стебле для подвода СОЖ. Заточка и переточка режущего лезвия и шлифование базовых поверхностей направляющих и калибрующей ленточки производится после припаивания рабочей части к стеблю. Инструмент допускает неоднократные переточки, а также неоднократное использование стебля заменой рабочей части. Монолитные режущие элементы применяют в инструментах для сплошного сверления отверстий диаметром до 18 – 20 мм.

Режущие элементы, закрепляемые постоянно на корпусе рабочей части выполняются в виде обособленной части, сочленяемой с корпусом рабочей части инструмента неразъемным соединением (например, пайкой); используются в основном в инструментах для сплошного сверления (в трубчато-лопаточных и лопаточных сверлах, а также в многолезвийных головках двустороннего резания с внутренним и эжекторным отводом стружки). Закрепляемые постоянно режущие элементы практически незаменимы в инструментах диаметром 12 – 40 мм, но применяются они и в более широком диапазоне: при наружном отводе стружки в инструментах диаметром 6 – 40 мм, а при внутреннем отводе – до 80 мм.

Режущие элементы, закрепляемые сменно на корпусе рабочей части, выполняются в виде обособленной части, сочленяемой с корпусом рабочей части разъемным соединением, либо в виде твердосплавной пластинки, механически закрепляемой непосредственно на корпусе рабочей части, либо в виде сменных резцов.

Режущие элементы в виде сменных резцов выполняются с напайными или неперетачиваемыми пластинками. Область их применения определяется габаритными размерами инструмента. В сверлильных и расточных головках диаметром более 80 мм применяют только эти режущие элементы, а диметром 40 – 80 мм – как постоянно закрепляемые элементы, так и сменные резцы, причем выбор элемента производится в зависимости от конкретных условий эксплуатации, состояния инструментального производства и серийности изготовления инструмента.

Плавающие режущие элементы выполняются в виде обособленной части, сочленяемой с корпусом рабочей части инструмента подвижным соединением, допускающим перемещение режущего элемента относительно корпуса в радиальном направлении. Применяются в инструментах для чистового растачивания, обеспечивают точность диаметральных размеров и шероховатость поверхности без изменения положения оси отверстия.
1   2   3



Скачать файл (311.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru