Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.



  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Износостойкость твердосплавного фрезерного инструмента при варьировании скорости резания стеклотекстолитов
22 января 2018             

Авторы: Д.А. РЫЧКОВ, канд. техн. наук, доцент В.Ю. ПОПОВ, канд. техн. наук, доцент (БрГУ, г. Братск) РычковД.А. -665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40, Братскийгосударственныйуниверситет, e-mail: dielektrik84@mail.ru
 
 

Введение

 
Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов, упрочненных стеклянными волокнами или тканями, производится различными методами формования[1-7]. Окончательную форму и размеры изделия при обретают в результате механической обработки поверхностей. Одним из распространенных технологических процессов формообразования деталей из стеклонаполненных полимерных композитов является фрезерование плоских поверхностей. Этот процесс сопровождается интенсивным износом режущего инструмента, выделением стружки в виде мелкой пыли, появлением поверхностных дефектов в результате не правильного подбора режимов резания и другими явлениями[8-14].
 
В настоящей работе исследован процесс износа фрезерного инструмента при варьировании скорости резания стеклотекстолита. Это позволит оценить характер изнашивания режущей кромки при обработке полимерных упрочненных композитов и разработать рекомендации по рациональным параметрам резания.
 

Методика экспериментального исследования

 
Для определения интенсивности износа режущего инструмента при обработке стеклотекстолита нами проведены лабораторные испытания для оценки параметров эксперимента при дальнейших исследованиях. Для лабораторного испытания выбрана фреза, позволяющая обрабатывать плоскую поверхность на заготовке из листового стеклотекстолита толщиной 10 мм. Режущая часть фрезы выполнена из твердого сплава марки ВК6ОМ с передним углом γ= 25° и задним углом α= 10°. Марка твердого сплава выбрана с учетом известных данных по резанию композиционных материалов, анализ которых позволил установить, что режущая часть в этом случае должна обладать высокой прочностью и твердостью[1, 4, 10, 15]. Геометрические параметры выбраны на основе ранее проведенных исследований по резанию композиционных полимерных материалов[16 -18]. Стоит отметить, что формирование геометрии у такого режущего инструмента с углом заострения лезвия β= 55° связано с определенными сложностями получения низкой шероховатости на передней и задней поверхностях и минимизацией дефектов на главной режущей кромке. Для повышения качества затачивания применялся метод электроалмазного шлифования, позволяющий обрабатывать высокопрочные материалы с высокой производительностью[19 -25].
 
Обработка стеклотекстолита проводилась с глубиной резания t=0,5 мм, подачей на зуб Sz=0,1 мм/зуб и скоростью резания, изменяющейся от 19,2 м/с до 51,5 м/с.
 

Модель образования стружки при фрезеровании стеклотекстолита

 
В процессе резания стеклотекстолита отделяется стружка в виде мелкодисперсных частиц, которая разлетается на большие расстояния от зоны обработки. В связи с этим стенд для фрезерования стеклотекстолита был дооборудован системой местной вытяжной вентиляции и применялись защитные респираторные маски.
 
Предполагаемая модель образования стружки при фрезеровании стеклотекстолита (рис. 1) основана на гипотезе формирования нескольких зон: зоны деформации обрабатываемого материала, где происходит сжатие и сдвиг слоев под воздействием силы резания; зоны дробления обрабатываемого материала, где происходит разрушение слоев в результате их взаимодействия с передней поверхностью режущего лезвия; зоны образования мелкодисперсных частиц, где материал продолжает разрушаться, превращаясь в пыль.
 

Результаты и обсуждение

 
Характер износа режущего инструмента при обработке стеклотекстолита можно оценить по кривым износа, полученным в результате лабораторного испытания(рис. 2). Оценку износостойкости режущего инструмента проводили по критерию величины фаски износа по задней поверхности hз=0,3 мм. Этот параметр является определяющим при обработке композиционных материалов на полимерной основе. Увеличение величины износа приводит к неудовлетворительному качеству поверхности, росту температуры в зоне резания, появлению прижогов на поверхности и значительным вибрациям оборудования.
 
 
Износостойкость твердосплавного фрезерного инструмента при варьировании скорости резания стеклотекстолитов
Рис. 1. Предполагаемая модель образования стружки
 
 
 
 
 
 
Износостойкость твердосплавного фрезерного инструмента при варьировании скорости резания стеклотекстолитов
Рис. 2. Кривые износа режущего инструмента в зависимости от времени обработки:
а) при V = 51,5 м/с; Sz = 0,1 мм/зуб; t = 0,5 мм;
б) при V = 19,2 м/с; Sz = 0,1 мм/зуб; t = 0,5 мм
 
 
 
 
 
 
 
 
По результатам исследования при фрезеровании стеклотекстолита характерно резкое увеличение фаски износа от околонулевого значения до определенной величины, различной при разных условиях. При высокой скорости резания(V = 51,5 м/с) этот период при работки режущего инструмента наступает при hз= 0,22 мм и τ= 5 мин(рис. 2, а). При низкой скорости резания(V = 19,2 м/с) период приработки составляет около 8 минут с фаской износа по задней поверхности hз= 0,07 мм(рис. 2, б).
 
Изменение скорости резания оказывает значительное влияние на период стойкости режущего инструмента. С уменьшением скорости резания период стойкости имеет тенденцию к резкому росту. В настоящем исследовании стойкость режущего инструмента увеличивается от 50 до 2460 минут при уменьшении скорости от 51,5 до 19,2 м/с иимеет степенную зависимость(рис. 3).
 
 
Износостойкость твердосплавного фрезерного инструмента при варьировании скорости резания стеклотекстолитов
Рис. 3. Зависимость периода стойкости режущего инструмента от скорости резания
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы

 
Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы и рекомендации:
 
1. Конструкция фрезерного инструмента должна предполагать высокую прочность, твердость и износостойкость режущей части. Ее геометрию рекомендуется формировать с увеличенными углами резания для обеспечения качества обработанной поверхности.
2. При формировании режущей части инструмента возникают проблемы с качеством образованных поверхностей и образованием дефектов на режущей кромке. Затачивание режущего инструмента рекомендуется проводить электроалмазным способом с одновременной электрохимической правкой шлифовального круга на металлической связке и травлением обрабатываемой поверхности.
3. При фрезеровании композиционных полимерных материалов характерен износ режущего инструмента по задней поверхности с образованием фаски. С увеличением скорости резания интенсивность роста фаски износа существенно возрастает, поэтому при назначении режимов резания следует руководствоваться рациональным сочетанием работоспособности режущего инструмента, качества обработанной поверхности и производительности обработки.
 
 
Список литературы:
  1. Мордвин М.А., Якимов С.В., Баклушин С.М. Рекомендации по механической обработке композиционных материалов// Вестник Ижевского государственного технического университета. -2010. -№2. -С. 26-29.
  2. Grigoriev S.N., Krasnovskii A.N., Kvachev K.V. Investigation of impregnation fibrous materials in pultrusion process of polymer composite materials // International Polymer Science and Technology. -2014. -Vol. 41, iss. 7. -P. 59-62.
  3. Марков А.М. Технологические особенности механической обработки деталей из композиционных материалов// Наукоемкие технологии в машиностроении. -2014. -№7(37). -С. 3-8.
  4. Экспериментальные исследования фрезерования композиционных материалов А.М. Марков, П.О. Черданцев, С.В. Гайст, С.А. Катаева// Инновации в машиностроении (ИнМаш-2015): VII Международная научно-практическая конференция: сборник трудов Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева и др.; подред. В.Ю. Блюменштейна. -Кемерово, 2015. -С. 99-104.
  5. Matthews F.L., Rawlings R.D. Composite materials: engineering and science. -Oxford,England: The Alden Press, 1999. -470 p.
  6. Graded polymer composites using twin-screw extrusion: a combinatorial approach to developing new energetic materials / F.M. Gallant, H.A. Bruck, S.E. Prickett, M. Cesarec //Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. -2006. -N 6. -P. 957-969.
  7. A short review on basalt fiber reinforced polymer composites / V. Dhand, G. Mittal, K.Y. Rhee, S.-J. Park, D. Hui // Composites Part B: Engineering. -2015. -N 73. -P. 166-180.
  8. Matis I.G. Methods and means of inspecting the quality of composite materials // Russian Journal of Nondestructive Testing. -1991. -N 4. -P. 277-285.
  9. Composite materials based on wastes of flat glass processing / A.V. Gorokhovsky, J.I. Escalante-Garcia, G.Yu. Gashnikova, L.P. Nikulina, S.E. Artemenko // Waste Management. -2005. -N 7. -P. 733-736.
  10. Рычков Д.А. Определение периода стойкости режущего инструмента при фрезеровании стеклотекстолита// Потенциал современной науки. -2014. -№2. -С. 48-52.
  11. Bakulin V.N., Larin A.A., Reznichenkod V.I. Improving the quality of manufactureof polymer-composite products using computed tomography as a nondestructive-testing method ///>Journal of Engineering Physics and Thermophysics. -2015. -N 2. -P. 556-560.
  12. Янюшкин А.С., Рычков Д.А., Лобанов Д.В. Качество поверхности композиционного материала стеклотекстолит после фрезерования// Инновационные технологии и экономика в машиностроении. -2014. -С. 343-347. Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 1. 2017 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты 51
  13. Fomin V.N., Malyukova E.B., Berlin A.A. Criteria for optimization of processing and fabrication of polymer composite materials // Doklady Chemistry. -2004. -N 4-6. -P. 39-41.
  14. Yanyushkin A.S., Rychkov D.A., Lobanov D.V. Rationalization of polymer composite materials processing by improving production efficiency // Procedia Engineering. -2016. -Vol. 150. -P. 942-947.
  15. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С., Рычков Д.А. Технологические методы изготовления и выбора режущего инструмента для фрезерования композиционных материалов на полимерной основе// Вестник Южно-Уральскогого сударственного университета. Серия: Машиностроение. -2015. -Т. 15, №1. -С. 35-46.
  16. Организация инструментального хозяйства при обработке композиционных материалов/ Д.В. Лобанов, А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков, Н.П. Петров// СТИН. -2010. -№ 11. -С. 2-4.
  17. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Ковалевский С.В. Повышение качества подготовки твердосплавного инcтрумента// Системы. Методы. Технологии. -2009. -№1. -С. 95-98.
  18. Формирование режущей кромки фрезерного инструмента для обработки слоистых композиционных материалов, армированных стеклянными волокнами/ Д.А. Рычков, В.А. Скрипняк, А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов// Системы. Методы. Технологии. -2014. -№2 (22). -С. 42-46.
  19. Гордон М.Б., Янюшкин А.С. Высокоэффективная электрохимическая обработка твердых сплавов в режиме самозатачивания алмазного круга и одновременного травления поверхности изделий// Вестник машиностроения. -1984. -№3. -С. 12-14.
  20. Янюшкин А.С., Архипов П.В. Атомно-молекуляpные пpоцессы в зоне алмазного кpуга и обpабатываемого матеpиала// Технология металлов. -2010. -№1. -С. 25-33.
  21. Исследования работоспособности алмазных кругов при обработке композиционных материалов/ А.С. Янюшкин, Д.В. Лобанов, В.А. Батаев, П.В. Архипов, О.И. Медведева// Системы. Методы. Технологии. -2010. -№7. -С. 87-91.
  22. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Шероховатость поверхности после шлифования по методу двойного травления// Объединенный научный журнал. -2002. -№21. -С. 65-67.
  23. Contact processes in grinding / A. Yanyushkin, D. Lobanov, P. Arkhipov, V. Ivancivsky// Applied Mechanics and Materials. -2015. -Vol. 788. -P. 17-21.
  24. О механизме разрушения зерен алмаза в процессе электроалмазного шлифования/ А.С. Янюшкин, О.И. Медведева, С.А. Якимов, П.В. Архипов// Системы. Методы. Технологии. -2009. -№1. -С. 34-36.
  25. Перспективный метод обработки твердого сплава на плоскошлифовальном станке А.С. Янюшкин, C.М. Кудряшов, Д.В. Сивков, Ю.Б. Лисафьев, П.В. Архипов// Системы. Методы. Технологии. -2009. -№4. -С. 71-74.

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 1. 2017 Технологическое оборудование, оснастка и инструмент

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru