Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2019

Розмір шрифту: 
Стружкоподрібнення при різанні металів
Т. С. Михалюк, В. В. Вовк

Остання редакція: 2019-04-22

Анотація


Задачі подрібнення стружки найчастіше виникають при обробленні в’язких матеріалів, а саме через те, що утворюється зливна стружка. За рахунок її неперервності вона досить погано видаляється з зони оброблення, може накручуватися на інструмент та деталь, знижувати якість обробленої поверхні та є небезпечною для оператора верстата.

Вирішення цієї задачі можливо різними способами, а саме:

- для осьових інструментів створенням на різальних кромках стружкорозподільних канавок [1], обробленням з відведенням інструмента для виведення стружки [2,3];

- для токарних інструментів за рахунок накладних стружколомів [4-6], або найчастіше, за рахунок створення на поверхні інструменту стружколомаючих елементів чи осцилюючого руху (інструменту чи програмно супорту верстату) при обробленні деталі [2, 7].

Найчастіше для подрібнення стружки при токарному обробленні є використання багатогранних непереточуваних твердосплавних пластин зі стружколомами різної конфігурації. Проте розроблені форми стружколомів не є універсальними і мають обмеження в застосуванні в залежності від виду оброблення (чорнове, напівчистове чи чистове) та оброблюваного матеріалу.

Тому створення конструкцій таких пластин розвивається двома шляхами створення форми поверхні пластини, яка забезпечить стружкоподрібнення:

- в широкому діапазоні глибин різання та подач,

- конкретних матеріалів, де ця задача є найбільш актуальною.

Найбільш простим по конфігурації є стружколом в вигляді однієї чи декількох стружкозавиваючих канавок, виконаних на поверхні пластини вздовж різальної кромки. Їх форма поперечного перерізу може бути постійною або змінною і є засобом змінювання радіусу закручування стружки в її різних точках.

Використання таких стружколомів не забезпечує надійне стружкоподрібнення в широких діапазонах режимів різання та матеріалів, що навіть входять в одну групу різання. Тому розмірами таких канавок і їх розташуванням варіюють в досить великих межах.

Для покращення ефективності стружкоподрібнення на поверхні пластини створюють виступи та западини, які додатково деформують стружку ще й в поперечному напрямку. За їх наявності зменшується площа контакту стружки з інструментом, покращується подача змащувально-охолоджувальної рідини в зону різання, зменшуються сили тертя та кількість тепла, що надходить до інструменту, проте через додаткову деформацію стружки сили різання зростають.

Виступи та впадини можуть бути розташовані або на деякій відстані від різальної кромки, або бути розташованими на різальній кромці, виконуючи функції сружкороздільних канавок, тобто змінювати форму поперечного перерізу стружки.

Кожен виробник має свою конфігурацію стружколомів, яка складається з комбінації геометричних елементів, та рекомендації щодо їх використання, проте інформація щодо ефективності кожного елемента, їх розмірів та найбільш раціонального поєднання є комерційною таємницею. Ці задачі є досить актуальними і їх вирішення дасть змогу створити прогресивні конструкції стружколомів із розширенням їх області застосування.

Вирішення цих задач пропонується проводити шляхом моделювання процесу різання застосуванням методу скінченних елементів, оскільки сучасні спеціалізовані програмні продукти, наприклад AdvantEdge компанії Third Wave Systems, здатні змоделювати також руйнування стружки при контакті з заготовкою [8]. Отримані результати хоч і потребуватимуть експериментальної перевірки, проте в випадку їх адекватності буде досягнута значна економія часу та матеріальних ресурсів.


Ключові слова


різальний інструмент; стружкоподрібнення; стружколом; твердосплавна пластина;

Посилання


1. Вовк В.В., Гайдай А.Р., Шебалдіна Г.В., Юмін О.Б. Кінцева фреза для чорнового оброблення. Патент на винахід №110557, МПК В23С 5/10, опубл. 12.01.2016 ,Бюл №1.

2. Лавров Н.К. Завивание и дробление стружки в процессе резания. М.: Машиностроение, 1971. - 239с.

3. Луців І. В. Дослідження процесу утворення та відведення стружки з зони різання при глибокому свердлінні інструментом з міжлезовим адаптивним зв’язком / І. Луців, І. Брощак // Вісник ТДТУ. — Т. : ТДТУ, 2008. — Том 13. — № 2. — С. 43–49.

4. ГОСТ 25418-82 Стружколомы сменные многогранные твердосплавные круглой формы. Конструкция и размеры.

5. ГОСТ 19084-80 Стружколомы сменные многогранные твердосплавные трехгранной формы. Конструкция и размеры.

6. ГОСТ 19085-80 Стружколомы сменные многогранные твердосплавные квадратной формы. Конструкция и размеры.

7. Виноградов М.В. Управление приводом подачи токарного станка в режиме стружкодробления // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2014. с. 18–26.

8. Васильев П. М. Проектирование стружколома токарного резца на основе моделирования процесса резания. [Электронный ресурс] // Всероссийская научно-техническая конференция «Студенческая научная весна: Машиностроительные технологии»: материалы конференции, 8 – 12 апреля, 2019, Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана. - М.: ООО «КванторФорм», 2019. URL: http://studvesna.qform3d.ru/db_files/articles/2510/thesis.pdf (дата звернення: 22.04.2019).