Тангенциальное вибрационное резание

При тангенциальном вибрационном резании со сравнительно большой амплитудой и малым диаметром обрабатываемой детали глубина резания может заметно изменяться. При переменном значении глубины резания сечение и толщина среза также будут переменными.

Рис 113

Изменение глубины резания и заднего угла резца при тангенциальном вибрационном резании.
Кинематические задние и передние углы резца при тангенциальном вибрационном резании изменяются вследствие колебаний результирующей скорости резания. Максимальный кинематический задний угол определяется положением следа плоскости резания OD1, а минимальный — положением следа плоскости резания OD2.
Изменения параметров режима резания и углов инструмента влияют на процесс резания. При вибрационном резании стружкообразование происходит менее напряженно, чем при обычном резании. Это может быть объяснено следующим. С увеличением кинематических передних углов (в области их положительных значений) снижается степень пластической деформации обрабатываемого материала и трение на передней поверхности. Периодическое увеличение толщины среза (при осевых вибрациях) приводит к снижению усадки стружки. В результате колебаний инструмента увеличивается возможность проникновения СОЖ в зону резания.
В результате исследований установлено, что силы резания при вибрационном резании снижаются на 10-20%. С увеличением частоты колебаний осевая сила при осевом вибрационном резании несколько повышается, что может быть объяснено периодическим уменьшением кинематических передних и задних углов инструмента. Кроме того, с повышением частоты колебаний увеличивается роль отрицательных явлений, связанных с входом инструмента в обрабатываемый материал и выходом из него.
Снижение работы, затрачиваемой на процесс резания, приводит к уменьшению температуры резания. При низкочастотных осевых вибрациях температура
Однако, при низкочастотном осевом вибрационном резании указанное справедливо для сравнительно высокой скорости резания (У>1,0-1,5 м/с). При вибрационном резании с низкой скоростью температура выше, чем при обычном. Это объясняется тем, что возрастание температуры в связи с периодическим увеличением сечения среза превосходит эффект снижения температуры вследствие прерывистого характера резания.
На износ и стойкость режущего инструмента при вибрационном резании влияют, кроме известных параметров при обычном резании, параметры вибрационного движения. Оптимальные значения амплитуды и частоты колебаний зависят от конкретных условий обработки. Например, при низкочастотном осевом вибрационном точении износ твердосплавных резцов снижается с уменьшением амплитуды. При осевом вибрационном сверлении отверстий малого диаметра наиболее высокую стойкость имеют сверла при А = (1,0 : 1,5) s. Износ быстрорежущих метчиков при ультразвуковом резании с уменьшением амплитуды снижается. Стойкость быстрорежущих резцов повышается с увеличением частоты колебаний при низкочастотных и высокочастотных вибрациях. Стойкость твердосплавных резцов при низкочастотных вибрациях не зависит от частоты колебаний, а при высокочастотных — снижается с увеличением частоты.
Если частота колебаний кратна числу оборотов, то i = 0, и подача будет постоянной. В этом случае высота неровностей обработанной поверхности при вибрационном резании такая же, как и при обычном. При сдвиге фаз колебательного движения инструмента высота неровностей выше по сравнению с обычным резанием. При ультразвуковом резании в определенных условиях обработки класс чистоты обработанной поверхности может быть выше, чем при безвибрационном.
Для обеспечения дробления стружки необходимо, чтобы толщина среза была величиной переменной. Поэтому для получения большей чистоты обработанной поверхности принимают чистоту колебаний, по возможности мало отличающуюся от значений — (порядка 5-10%).
Степень и глубина наклепанного слоя, особенно при ультразвуковом резании, несколько больше, чем при безвибрационном. Это объясняется циклическим воздействием инструмента на обработанную поверхность. В этом случае снижаются остаточные растягивающие напряжения, а сжимающие — возрастают.
От частоты колебаний зависит длина стружки при ее дроблении. Чем больше величина, тем стружка короче. Для получения стружки длиной (10 — 20) • 10~3 м достаточно иметь частоту колебаний не более 50 Гц. При выборе амплитуды следует учитывать, что с ее увеличением возрастает динамическая нагрузка на систему СПИД. Поэтому величина амплитуды зависит от жесткости станка и инструмента, она определяется свойствами обрабатываемого материала. Чем больше вязкость обрабатываемого материала, тем амплитуда должна быть больше. Для дробления стружки при точении конструкционной углеродистой и легированной сталей с низкочастотными осевыми вибрациями рекомендуется принимать А = 0,3. Для стружкодробления используются специальные вибрационные суппорты: механические, пневматические, гидравлические и др.
Особенно эффективно применение вибрационного резания при сверлении глубоких отверстий малого диаметра, когда выход из строя сверл происходит в основном не за счет естественного износа, а в результате поломки. Преимущество вибрационного сверления перед обычным заключается в следующем. При вибрационном сверлении обеспечивается получение мелкодробленной стружки, что облегчает ее удаление из канавок сверл и подвод СОЖ в зону резания, а также снижает трение стружки о канавки. Кроме того, в меньшей мере происходит налипание стружки на рабочие поверхности сверла. Периодическое уменьшение угла резания способствует снижению напряженности процесса стружкообразования. Так, при глубоком сверлении нержавеющей и жаропрочной сталей сверлами диаметром (1,2 : 2,0) 10~3 м стойкость их повысилась в три раза, а производительность — в 2,5 раза. Обработка производилась на специальном станке для вибрационного сверления. Сверлу сообщалось колебательное движение в осевом направлении с А = (0,012 + 0,015) • 10~3 м и f = 200 Гц.
Ультразвуковое резание целесообразно применять при зенкеровании, развертывании и резьбонарезании. Например, при обработке деталей из сталей 20 и 45 разверткой диаметром 20 • 10-3 м с использованием крутильных колебаний, амплитуда которых А = 0,5 • 10~3 м и = 21 кГц, чистота обработанной поверхности повысилась с 5 до 8-го класса, а разбивка отверстия снизилась с 200 до 2 мкм. При резании резьбы Ml2 2-го класса точности метчиком с помощью осевых ультразвуковых колебаний с А = (0,01 ~ 0,02) • 10~3 м = 20 кГц производительность повысилась в 1,5-2 раза по сравнению с обычным резьбонарезанием.
Применение ультразвуковых колебаний при шлифовании также дает положительные результаты. При плоском шлифовании жаропрочных сплавов ЭИ437Б и ЖС6 с применением ультразвуковых колебаний (А = (0,7 ~ 0,9) • 10-3 м = 21 кГц) чистота обработанной поверхности повышается на 1,0-1,5 класса, снижается температура резания, отсутствуют шлифовочные трещины и прижоги; но износ шлифовального круга увеличивается в 1,5 раза. Влияние ультразвуковых колебаний на процесс шлифования может быть объяснено равномерным и непрерывным выкрашиванием абразивных зерен, в результате чего в зону резания вступают новые острые зерна.

загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]