ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЛИТЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены особенности выбора режимов резания для обработки чугунных материалов. Произведен расчет режимов резания аналитическим методом для фрезерования детали «Корпус дифференциала».   Приведены 3д модель детали, рабочий чертеж и эскиз обработки. В соответствии с расчетами режимов резания проведены исследования влияния скорости резания на работоспособность режущего инструмента.

ABSTRACT

The article discusses the features of the choice of cutting conditions for the processing of cast iron materials. The calculation of cutting conditions by the analytical method for milling the part "Differential housing" was carried out. A 3D model of the part, a working drawing and a processing sketch are given. Accordingly, the calculation of cutting conditions was carried out to study the effect of cutting speed on the performance of the cutting tool.

Ключевые слова: режимы резания, корпус дифференциала, серый чугун, скорость резания, подача, глубина резания, стойкость, износ.

Keywords: cutting conditions, differential housing, gray cast iron, cutting speed, feed, depth of cut, tool life, wear.

Введение

Качество изготовления деталей машин зависит от рационального проведения процессов обработки резанием. Обработка резанием – это технологический процесс изготовления деталей, заключающийся в образовании новых поверхностей отделением поверхностных слоев материала с образованием стружки. Обработка резанием ведется с технически и экономически обоснованными режимами резания.

Режим резания –  определяет условия протекания процесса резания

совокупность числовых значений глубины резания, подачи, скорости резания, геометрических параметров и стойкости режущей части инструментов, силы резания, мощности и другие параметры процесса резания зависят его технико – экономические показатели [1].

Объект исследования

При изучении процесса резания перед нами поставлена задача, выбор рациональных значений режима резания взаимосвязанных параметров и характеристик режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой, и на протекание которых влияют свойства материала заготовки, подвергаемого обработке резанием.

Выбор режима резания выполняют на основании исходных данных: чертежа детали, материала и габаритных размеров заготовки, вид обработки, материала и геометрии режущего инструмента и требуемой точности обработки.

Для проведения исследования расчитываем  режимы резания при  фрезеровании для обработки детали «Корпус дифференциала». Деталь представляет собой Корпус, выполненный из серого чугуна марки СЧ15 твердостью 165 НВ, метод получения заготовки  литье по выплавляемым моделям. Обработка – черновая по корке.

Деталь «Корпус дифференциала», которая принимает крутящий момент от шестерни главной  передачи, через оси сателлитов и сами шестерни – сателлиты и передает его на полуосевые шестерни. Зд модель и рабочий чертеж детали указаны на рисунке 1.

Рисунок 1. 3д модель детали «Корпус дифференциала»

Теоретические расчеты элементы режима резания

По последовательностям исследования проведем расчеты аналитическим методом согласно принятых значений режимов резания.

Операция. Вертикально-фрезерная.

Соответственно по конструкциям обрабатываемой детали осуществляемая операция фрезерование поверхности 7 будет производиться на вертикальном фрезерном станке модели 6Р11Ф3-1[2].

Определяем диаметр фрезы соответственно фрезеруемой поверхности В=140мм, согласно из формулы

тогда, принимаем (по табл.94, стр.187, СТМ. Т2, А.Г.Косилова) [3,4] торцовую фрезу со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава по ГОСТ 9473-80, диаметром D = 200мм, внутренний диаметр d = 50мм, число зубьев Z = 20. Материал режущей части фрезы – твердый сплав ВК6 (табл. 3, с. 187) [3].

Рисунок 3. Эскиз обработки

Припуск снимаем четырех кратно, t = h = 6мм. Назначаем подачу на зуб фрезы (табл. 33, с. 283) S_z = 0,20…0,29 мм/зуб, принимаем наибольшее значение S_z = 0,29 мм/зуб. Назначаем период стойкости фрезы (табл. 40, с. 290) [5,6], по нормативами принимаем период стойкости Т = 240 мин.

Определяем скорость главного движения резания согласно с  режущими свойствами фрезы из формулы

Подбираем из табл. 39 (с. 288) коэффициенты и показатели степеней формулы для серого чугуна с 165НВ, торцовой фрезы и материала режущей части – сплава ВК6 (с последующим учетом поправочных коэффициентов) С_ϑ = 445,     q_ϑ = 0,2, x_ϑ = 0,15, y_ϑ = 0,35, u_ϑ = 0,2, P_ϑ = 0, m = 0,32.

Учитываем поправочные коэффициенты на скорость резания Км_ϑ (по табл. 1, с. 261).

n_ϑ = 1,25 (табл. 2, с. 262), соответственно, Км_ϑ = 0,69.

Скорость главного движения резания ϑ_u = 71м/мин.

Частота вращения шпинделя, соответствующая найденной скорости главного движения резания по следующим образом

где ϑ - скорость резания, м/мин,

D - диаметр фрезы, мм.

Расчетная значения n = 148 мин ^–1 частоту вращения шпинделя по станку принимаем действительную частоту вращения n_Д = 160 мин ^–1

Действительная скорость главного движения резания

Определяем скорость движения подачи (минутная подача S_м) ϑ_s = S_мzn_д мм/мин. Принимаем величину ϑ_s по данным станка, ее действительное значение ϑ_s = 450 мм/мин.

Действительное значение подачи на зуб фрезы

Из формулы значения подачи на зуб фрезы S_zД = 0,22 мм/зуб.

Основное время обработки:

l_рез – длина резания, мм

y- величина подвода, врезания и перебега инструмента, мм

l_доп – дополнительная длина рабочего хода, в данном случае , так как деталь простая

i - число рабочих ходов.

Как видно из расчетов, скорость резания обеспечивают качества обработки при заданную стойкость инструмента, определяет ряд значений элементов глубина резания, подача и свойства обрабатываемого материала приведена в таблице 1.

Анализ полученных данных исследования

При обработке корпуса образующаяся стружка мало трется о переднюю поверхность фрезы, поэтому изнашиванию подвергаются задние поверхности главных лезвий на цилиндрической части и вспомогательных лезвий на торцевой части зубьев фрез (рис. 4).

Рисунок 4. Зона износа задней поверхности лезвий зубьев фрезы

В процессе резании одновременно участвуют главные лезвия на цилиндрической части и вспомогательные лезвия на торце зубьев фрез, больший износ наблюдалось на угловом переходе и измерение износа обозначили по значению h_з.у на уголке [7,8].

По результатам измерения значений износа h_з.у проведенные через определенные интервалы времени, мы построили кривые износа в графической форме в зависимости h_з.у(τ). Из графика (рис. 5) можно определить влияние изнашивания лезвий зубьев фрез элементов режимных параметров ϑ, S_z, t и конструктивных параметров B, D, z. Следовательно, окружная сила при фрезеровании тоже будет зависеть от материала заготовки и материала инструмента.

Рисунок 5. Графики критериев износа зубьев фрез при различных значениях скоростей резания

В проведенном эксперименте и на основании построенных по результатам кривых износа задних поверхностей определяется зависимость стойкости фрез от скорости резания. Стойкость фрез обозначается на основе принятых критериев равного или оптимального износа. Критерий равного износа оставляет существенные неиспользованные резервы ресурса инструмента при малых скоростях резания. Назначении критерием оптимального износа это реализовать потенциальный ресурс фрез. Оптимальный износ обозначен кружками на графике кривых износа. При использовании полученных зависимостей фрезы могут иметь разброс значений физико – механических свойств, на кривых износа он отмечен  знаком треугольник [9,10].  

Таблица 1.

Результаты проведенных опытов

Заключение

Можем сделать вывод, что режимы резания не зависят от метода получения заготовки (литье, штамповка и т.д.). Они зависят от материала заготовки и его качества и от материала режущей части инструмента.

С увеличением скорости резания интенсивность изнашивания возрастает и кривые износа поднимаются круче вверх и постепенно смещаются влево, причем продолжительность резания до начала ускоренного износа сокращается.

Список литературы:

1. Технология машиностроения: учебник для студ. высш. учеб. заведений/ [Л. В. Лебедев, В. У. Мнацаканян, А. А. Погонин и др.]. - М. :Издательский центр "Академия", 2006. - 528 с.
2. Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т.1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 656 с., ил.
3. Кувалдин Ю.И. Расчет припусков и промежуточных размеров при обработке резанием: учебное пособие для практических занятий, курсового и дипломного проектирования / Ю.И.Кувалдин, В.Д.Перевощиков. . Киров: Изд-во ВятГУ, 2005. - 163 с.
4.  Справочник технолога - машиностроителя. В 2-х т. Т.2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.
5. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. Часть 1. Изд. 2-е. М.: Машиностроение, 2001. 236 с.
6. Кишуров В.М. Назначение рациональных режимов резания при механической обработке: учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп./ В.М.Кишуров, П.П.Черников, Н.В.Юрасова. Издательство «Лань», 2018. – 216 с.
7. Malikovich, A. Y. (2021). Methods for Optimizing the Dynamic Characteristics of the Main Elements of Machine tools during Cutting. Design Engineering, 11104-11111.
8. Malikovich, A. Y. (2021). Analysis of Plastic Deformation of the Cut Layer. International Journal of Innovative Analyses and Emerging Technology, 1(5), 57-59.
9. Malikovich, A. Y. (2022, March). Features of the technology of cutting worms with a cutter on cnc machines. In Conference Zone (pp. 11-13).
10. Malikovich, A. Y. (2022, March). Development of the technological process of manufacturing and devices for technical support of the body part. In Conference Zone (pp. 9-10).