РОТОРНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
Гик Л.А. (КГТУ, Калининград, Россия)
There are presented the research results of surfaces guality processed by tools with movable blades; as well as introduction of non-traditional technologies of rotational cutting for producing important parts for rolling-stock.
Обеспечение заданного качества изделий является важнейшей задачей машиностроения и машиноремонта.
В Калининградском государственном техническом университете на базе использования инструментов с подвижными лезвиями созданы нетрадиционные технологии обработки материалов точением, фрезерованием, растачиванием, обеспечивающие высокое качество ответственных деталей. Установлено, что при резании замена традиционного принципа контактного взаимодействия – скольжения – на качение со скольжением существенно видоизменяет характер протекания процесса, не только многократно повышая его производительность, но и расширяя технологические возможности [1, 2, 3].
Как показали исследования, характерной особенностью ротационного резания является обеспечение низкой шероховатости обработанной поверхности даже при работе с относительно большими подачами (Rа < 125 мкм при подачах до 1 мм/об). При работе в оптимальных условиях шероховатость была еще ниже и достигала значений Rа £ 0,63 мкм. Такая обработка во многих случаях позволяет ликвидировать дополнительные абразивные финишные операции, полностью исключив шаржирование поверхности абразивом, прижоги и микротрещины, а также вредные отрицательные остаточные напряжения.
Выявлено, что количественные характеристики физико-механических параметров поверхности при ротационном и обычном резании могут значительно различаться из-за разных силовых и температурных полей в зоне обработки. Доказано, что использование подвижных лезвий существенно расширяет возможности регулирования поверхностного упрочнения деталей, особенно в сторону повышения наклепа. Так, при ротационном точении стали 45 степень наклепа поверхностного слоя колебалась в пределах sm = 44¸98%, а глубина – в пределах hm = 0,147¸0,202 мм (при обычном резании 30¸40% и 0,07¸0,08 соответственно). При этом существенное воздействие на наклеп и остаточные напряжения оказывали не только элементы режима резания, но и скорость касательного движения лезвия. Аналогичные результаты получены на других материалах, например, на бронзе ОЦ10-2 твердость поверхностного слоя повышалась с Нm = 610 МПа при точении стандартными резцами до Нm = 500 МПа, а при обработке алюминиевого сплава ПС степень наклепа находилась в пределах sm = 150¸220% (обычно не превышает 100%). Полученные показатели упрочнения трудно обеспечить традиционными методами, особенно при обработке цветных сплавов.
На основе проведенных исследований созданы и внедрены типовые технологии ротационного резания деталей ДВС, поршневых компрессоров и насосов (клапанов, поршней и поршневых колец; расточки цилиндровых втулок; фрезерования привалочных поверхностей блоков, шеек шатунов и т.п.). На Калининградском вагоностроительном заводе внедрен процесс чистового ротационного точения ступиц колес автопогрузчиков. По заданию Люблинского литейно-механического завода была разработана уникальная технология ротационного фрезерования привалочных поверхностей алюминиевых букс колесных пар, обеспечивающая заданные повышенные требования к наклепу.
Выявлена высокая продуктивность использования подвижных лезвий при обработке крупногабаритных деталей, в частности, в специфических условиях их ремонта. Так, технологический процесс ротационного фрезерования сопряженных деталей ДВС типа блоков цилиндров, крышек, фундаментных рам освоен в судоремонте и осуществляется на крупных расточных станках в местах ручной пригонки шабрением. При этом трудоемкость пригоночных операций снизилась более чем на порядок.
Разработанные новые технологии реализованы на многих предприятиях различных отраслей хозяйства России и стран СНГ.
Литература:
1. Гик Л.А. Ротационное резание металлов, Калининградское книжное издательство, Калининград, 1990
2. L.A. Gick, A.A. Minevich. Some mechanics and Simulations of Rotary Cutting, First Wold Tribology Congress, Westminster, London, UK, 1997