Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Назначение производительных режимов резания для инструментов с нанопокрытиями
Покрытие режущего инструмента, уменьшая степень адгезионного слипания инструментального материала с обрабатываемым, существенно изменяет термосиловые характеристики процесса резания. Благодаря покрытию уменьшается сила резания, температура в зоне резания, длина упругого и упругопластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента, что открывает возможность оптимизации процесса резания с целью повышения производительности обработки и уменьшения себестоимости операции.
Рис. 7.5. Блок-схема расчета критерия В с учетом покрытий инструмента
Использование инструмента с покрытием позволяет увеличить производительность обработки на 15-25 % по сравнению с инструментом без покрытия. Под производительностью обработки понимается удельный съем объема металла в единицу времени. При торцевом фрезеровании удельная производительность при съеме металла всей шириной торцевой фрезы: , (7.13) где d – диаметр фрезы, мм; t – глубина резания, мм; SZ – подача, мм/зуб; z – количество зубьев фрезы; n – частота вращения шпинделя, об/мин. При точении: , (7.14) где S – подача инструмента, об/мин; v – скорость резания, м/мин. Из формул (7.13, 7.14) видно, что при постоянстве припуска на обработку t, для повышения производительности Q можно варьировать подачу инструмента S и скорость резания v (частоту вращения шпинделя n). Покрытие инструмента уменьшает длину контакта стружки с передней поверхностью инструмента, что наряду с возрастанием радиуса округления кромки ρ на толщину покрытия h П, приводит к увеличению напряженности вершины инструмента и появлению условий для преждевременного образования трещин и даже сколов. Поэтому для инструмента с покрытием целесообразно увеличивать значение подачи на 10–15 %. Дальнейшее повышение величины удельного съема металла можно проводить по параметру скорости резания. Для количественного определения величины прироста производительности ∆ Q за счет использования инструмента с покрытием можно воспользоваться ограничением температуры в зоне резания. На стойкость и надежность режущего инструмента главным образом влияет его теплостойкость. Определив возможность покрытия уменьшать количество теплоты, уходящей в инструмент, можно рассчитать величину ∆ Q. На рис. 7.6 показано влияние покрытия инструмента на температуру и силу резания. Уравнение, позволяющее рассчитать температуру резания для инструмента без покрытия: (7.15) Для инструмента с покрытием: (7.16) Скорость резания для инструмента с покрытием: , (7.17) Для приведенного на рис. 7.6 примера, уравнение определения температуры на поверхности инструмента с покрытием – ; без покрытия – . Уравнения представляют собой степенные линии тренда, которые могут быть легко получены в программе MicroSoft Exel ©. Скорости резания инструмента без покрытия v = 50 м/мин соответствует скорость резания инструмента с покрытием v' = 66 м/мин. Таким образом, производительность инструмента ВК6Р с нанопокрытием Al2O3 при обработке жаропрочного сплава ЭИ437 может быть увеличена на 24%. Рис. 7.6. Влияние покрытия инструмента на температуру и силу резания при точении жаропрочного сплава на никелевой основе ЭИ437Б инструментом из твердого сплава ВК6Р; инструмент без покрытия: ВК6Р; инструмент с покрытием: Al2O3;
Для расчетного определения скорости максимальной производительности используется формула
, (7.18) где, с, х, у, z, – величины, зависящие от свойств обрабатываемого и инструментального материалов (табл. 7.6); с 1, х1, у 1, z 1 – коэффициенты, выбираемые из табл. 7.7
Табл. 7.7. Значения коэффициентов с1, х1, у1, z1
Примечание: k = 1 для вольфрамокобальтовых твердых сплавов; k = 1, 8 для двухкарбидных титановольфрамокобальтовых сплавов; k = 1, 5 для быстрорежущих инструментальных сталей.
В табл. 7.8 – 7.10 представлены физико-механические свойства инструментальных и обрабатываемых материалов.
Табл. 7.8. Значения коэффициентов теплопроводности инструментальных материалов
Табл. 7.9 Физико-механические характеристики обрабатываемых материалов
Табл. 7.10. Оптимальная температура резания
|