К.т.н. Малафеев Ю.М., Пасечник И.В.

Национальный технический университет Украины «КПИ», г. Киев

ТОНКОЕ ТОЧЕНИЕ СПЛАВА 16Х-ВИ

Обзор и анализ литературных данных показали, что наибольшее влияние на стойкость инструмента и шероховатость обработанной поверхности оказывают скорость резания V и подача S вследствие изменения условий трения на поверхностях инструмента, изменения температурно-силового фактора и условий контакта между инструментом и деталью.

Величина износа режущего инструмента также оказывает значительное влияние на исследуемый процесс. С увеличением выбранного критерия износа, резко возрастает стойкость инструмента. Увеличение износа по задней поверхности инструмента в первоначальный период времени приводит к уменьшению высоты микронеровностей обработанной поверхности, а в дальнейшем – к постоянному ее увеличению [1].

Различные факторы, обусловливающие формирование шероховатости обработанной поверхности могут быть объединены в следующие основные группы: геометрия процесса резания, упругие и пластические деформации обрабатываемого материала, вибрации режущего инструмента по отношению к обрабатываемой поверхности. Учитывая тот факт, что на высоких скоростях

( V > 70м/мин ) резания пластическое деформирование поверхностного слоя невелико [2], а точностные характеристики станка и его жесткость обеспечивают безвибрационное резание, можно сделать вывод о том, что основными факторами, характеризующими возникновение шероховатости при чистовом точении будут являться геометрические факторы процесса. В нашем случае геометрия инструмента, оптимизированная на первом этапе исследования, остается постоянной. Так как глубина резания оказывает наименьшее (в некоторых случаях незначительное ) влияние на стойкость инструмента и шероховатость обработанной поверхности, то для определения влияния режима резания и износа инструмента на его стойкость и шероховатость обработанной поверхности предлагается в качестве исследуемых факторов выбрать скорость резания V, подачу S и износ по задней поверхности инструмента h_з.

Из литературных данных известно, что безвольфрамовые твердые сплавы показывают хорошую работоспособность при высоких скоростях резания (V=100…200м/мин). Однако, вследствие пониженной прочности, их целесообразно применять на чистовых и отделочных операциях механической обработки т.е. в пределах подач S=0,01…0,15мм/об. Принимая во внимание требования к шероховатости обработанной поверхности, которая не должна быть более R_a≤0.63мкм, в качестве диапазонов исследуемых факторов предложены следующие их значения: V=100…200м/мин, S=0,02…0,12 мм/об, h_з=0,1…0,4мм.

Предварительные стойкостные испытания показали, что при обработке сплава 16Х–ВИ интенсивность износа остается равномерной в интервале от h_з=0,05мм до h_з = 0,4мм.

Для установления математической зависимости между исследуемыми факторами и стойкостью инструмента, а также между этими же факторами и шероховатостью обработанной поверхности, был проведен эксперимент по точению сплава 16Х–ВИ резцами, оснащенными пластинами КНТ16, в котором использовался план второго порядка типа В3.

При обработке экспериментальных данных были получены математические модели влияния исследуемых факторов на шероховатость обработанной поверхности и стойкости режущего инструмента.

R_a = 0,16 + 0,002V + 8,4S + 6,28h_з + 0,02VS – 25Sh_з + 62,3S² – 7,32h_з²;

Т = -133,14+0,002V² – 717,77S – 7869,9S² + 1046,8h_з + 42,25VS + 3,89Vh_з – – 0,18V²S-0,03V²h_з+8916,4Sh_з + 81519,2S²h_з – 448,13VSh_з + 1,85V²Sh_з;

Чтобы упростить практическое использование полученных моделей были построены номограммы, позволяющие быстро находить нужный параметр. На рис.1. показана номограмма для определения шероховатости R_a, а на рис.2. – номограмма для определения стойкости инструмента при точении сплава
16Х–ВИ. Были также составлены нормативы режимов резания. С этой целью использовались уравнения влиянии режима резания и износа инструмента на стойкость и шероховатость обработанной поверхности при условии, что R_a≤0,63мкм.

Подача S мм/об	Характеристика процесса обработки	Скорость резания V( м/мин )
		100	120	140	160	180	200
0,02	1.Стойкость Т, мин	0,45	3,29	5,4	6,77	23,6	22,7
	2.Радиальный износ, мкм	14,43	14,43	14,43	14,43	18,03	18,03
0,04	1.Стойкость Т, мин	15,26	15,73	16,48	17,53	31,55	34,96
	2.Радиальный износ, мкм	18,03	18,03	18,03	18,03	21,64	21,64
0,06	1.Стойкость Т, мин	31,22	18,28	18,32	21,15	37,59	50,33
	2.Радиальный износ, мкм	25,25	21,64	21,64	21,64	25,25	25,25
0,08	1.Стойкость Т, мин	29,83	15,83	15,79	22,56	36,07	56,38
	2.Радиальный износ, мкм	28,86	25,25	25,25	25,25	25,25	25,25
0,1	1.Стойкость Т, мин	30,78	10,65	3,64	15,21	15,81	46,22
	2.Радиальный износ, мкм	32,46	25,25	21,64	21,64	19,03	21,64
0,12	1.Стойкость Т, мин	14,78	3,23	―	―	―	―
	2.Радиальный износ, мкм	21,64	14,43	―	―	―	―

Литература:

1. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания – М.: Машиностроение, 1976-278с.

2. Маталин А.А. Технология механической обработки – Л.:«Машиностроение», 1977, 376с.