Бєляєва А.Ю.

Національний технічний університет України «КПІ»

Дослідження поверхонь оброблених зразків при різанні без дроблення стружки та з дробленням стружки

Одним із ефективних і надійних способів дроблення стружки при токарній обробці є вібраційне різання. При правильному виборі напряму коливань, частоти та амплітуди коливань вібраційне різання дозволяє надійно і ефективно дробити стружку. Однак, відсутність дієвих виконавчих пристроїв що здатні забезпечити коливальний рух різця в діапазоні частот до 200 Гц з амплітудою коливань 0,3 мм, обмежує широке використання вібраційного дроблення стружки в промисловості. Одним із ефективних способів вирішення цієї проблеми є використання спеціальних пружних елементів для пружного підвісу різця, які здатні внаслідок відсутності зовнішнього тертя та зазорів при зворотно-поступальному русі, забезпечити заданий амплітудно-частотний діапазон коливальних рухів різця. Однак, проектування таких пружних елементів потребує додаткового дослідження. Тому, розробка принципів раціонального проектування пружних елементів різцетримачів є актуальною науковою проблемою, вирішення якої дозволить підвищити ефективність процесу точіння з дробленням стружки [1].

Перевагами використання вібраційного різання для дроблення стружки при токарній обробці є:

- забезпечення надійного дроблення стружки; для низькочастотних осьових вібрацій – при всіх частотах, відмінних від числа обертів деталі ≥ 5 %;

- в ряді випадків підвищення оброблюваності різанням матеріалів;

- підвищення ефективності дії навколишньої середи шляхом більш надійного періодичного омивання ріжучого клина інструменту мастильно - охолоджуючою рідиною;

- точіння з низькочастотними вібраціями і малими амплітудами не суттєво впливає на значення шорсткості оброблюваної поверхні у порівнянні зі звичайним різанням;

Основним недоліком, який стримує використання вібраційного різання для дроблення стружки, є відсутність ефективних пристроїв, що забезпечують коливальний рух різця в діапазоні частот до 200 Гц з амплітудою до 0,3 мм.

Аналіз кінематики вібраційного різання показав, що при різанні з осьовою подачею найбільш ефективними є осьові вібрації, які забезпечують надійне дроблення стружки при порівняно малій амплітуді коливань.

Суттєвим резервом підвищення ефективності вібраційного дроблення стружки є використання різцетримачів з пружними елементами, що виконують функції пружних напрямних, забезпечуючи відсутність зовнішнього тертя та зазорів при зворотно - поступальному вібраційному русі інструменту.

Для порівняння поверхонь після обробки заготовки при різанні без дроблення стружки та при різанні з дробленням стружки були побудовані профілографи та кругло грами, які показані на рис 1 та 2 [2].

а) шорсткість 2,65 мкм б) шорсткість 2,63 мкм

Рис. 1. Профілограми поверхонь зразків зі сталі 45 після обробки без дроблення стружки (а) та з дробленням стружки (б)

Як бачимо, шорсткість поверхні 2,63 мм, яка оброблювалась при різанні без дроблення стружки незначно відрізняється від шорсткості поверхні 2,65, яка оброблювалась при різанні з дробленням стружки.

шорсткість 15,8 мкм шорсткість 14,4 мкм

Рис. 2. Круглограми після обробки заготовок зі сталі 45 при різанні без дроблення стружки (а) та з дробленням стружки (б)

На рис. 2 наведені результати точіння заготовок зі сталі 45. Отримані значення некруглості в порівнянні зі значеннями некруглостей, які достягаються при різанні без дроблення стружки та різанні з дробленням стружки. При різанні з дробленням стружки шорсткість оброблюваної поверхні досить значна, але вона лише на 6% більша від поверхні, яка оброблювалася різанням без дроблення стружки.

Література:

1. Ахметшин Н.И. Вибрационное резание металлов / [Н.И. Ахметшин, Э.М. Гоц, Н.Ф. Родиков; под ред. К.М. Рагульского]. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 80 стр.- (Б-ка инженера. Вибрационная техника; Вып. 10).

2. Бєляєва А.Ю. Розробка принципів раціонального проектування пружних елементів різцетримачів для точіння з дробленням стружки: Дис. канд. техн. наук: 05.03.01 /Бєляєва Анастасія Юріївна - Київ, 2009. – 181с.