Интенсивность изнашивания токарных резцов, оснащённых режущей керамикой

ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗНАШИВАНИЯ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ, ОСНАЩЁННЫХ РЕЖУЩЕЙ КЕРАМИКОЙ

Пучкин В.Н. (КубГТУ.АМТИ,г.Армавир,РФ), Кононенко Т.В. (ОАО «ЭЛТЕЗА», КубГТУ, г.Армавир,РФ), Овощников А.С., Сафарян С.Г., Пупышев Д.В. (КубГТУ АМТИ, г.Армавир, РФ)

Intensity of wear of turning tools equipped with cutting ceramics.

Известно, что износостойкость РИ является одним из наиболее важных его качеств, а требования предъявляемые к износостойкости инструмента учитываются при выборе марки инструментального материала, расчёте допускаемых режимов резания и назначении оптимальных геометрических параметров . Традиционно интенсивность изнашивания может быть определена на основании стойкостных испытаний резцов, оснащённых режущей керамикой. Однако с целью изучения интенсивности изнашивания РИ необходимо применить к функции «износ – стойкости» РИ гамму зависи-мостей, которые описываются выражением:

, (1)

где V – скорость резания, м/мин; S – подача, мм/об; t – глубина резания, мм; T – стойкость режущего инструмента, мин; h – величина износа задней (или передней) поверхности РИ, мм.

В зависимости (1), введены такие параметры, как износ и стойкость РИ кроме традиционных (режимов резания). Это объясняется тем, что по мере увеличения времени работы РИ износ его возрастает, следовательно, интен-сивность изнашивания зависит от заданных параметров. При этом интенсив-ность изнашивания резцов, оснащённых режущей керамикой снижаем, за счёт применения рациональных геометрических параметров и режимов реза-ния, использования обильной подачи при резании труднообрабатываемых сталей новой СОТС, а также горячего азотирования пластин при выбранной температуре и давлении в герметичной муфельной печи.

В данной работе из приведённых параметров, характеризующих точность обработки труднообрабатываемых сталей резцами, оснащёнными РК, принят износ пластин по задней поверхности. Штрафная функция по точности обработки труднообрабатываемых сталей описывается выражением:

, (2)

где - коэффициент, определяемый в зависимости от величины зоны техно-

логического риска; - допускаемый износ пластин из РК, мм; - износ пластин из РК получаемый в процессе обработки, мм; h – величина износа, мм.

Смысл штрафной функции состоит в том, что по мере увеличения из-носа пластин происходит уменьшение точности обработки; при точность обработки граничит с браком. Дальнейшее увеличение величины износа приводит к браку.

Зависимость (2) может быть найдена на основании экспериментов. Для штрафной функции необходимы соответствующие коррективы; может быть введён коэффициент жёсткости резца . Тогда функция примет вид:

, (3)

Режимы резания и геометрические параметры представлены как взаимо-зависимые, функционально связанные с износостойкостью и прочностью суммы переменных элементов себестоимости операции.

Поиск оптимальных значений геометрических параметров инструмента и режимов резания производится с учетом ограничений по прочности режу-щей части.

Задача оптимизации заключается в минимизации нелинейной функции, которая определяется по следующей формуле:

(4)

При нелинейном ограничении:

; (5)

где, – сумма затрат на эксплуатацию станка, коп/с; V – скорость резания, м/с; S – подача на оборот, мм/об; τ - отношение времени резания одной детали к машинному времени на операцию, мин; t_см – время смены затупившегося инструмента, с; – стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости, коп/с; h_о_n – интенсивность износа, мм; – критерий затупления, м; Х – параметр, определяющий долю сдвиговой деформации разрушения инструментального материала; – главные напряжения в расчетной точке, Па; – интенсивность напряжения, Па; _в – предел прочности при растяжении инструментального материала, Па; – допускаемый коэффициент запаса прочности.

Разработка такой модели стала возможна в связи с предшествующими аналитическими и экспериментальными исследованиями напряженного состояния режущей части инструмента, установления основных особенностей разрушения и износа главной режущей кромки инструмента в процессе резания .

Принимая ряд допущений, основанных на проведении эксперименталь-ных исследований, задача расчета прочности режущей части резцов решалась с помощью аналитических зависимостей, связывающих элементы режимов резания и геометрические параметры инструмента. Анализ и статистическая оценка погрешности методики подтвердили соответствие выходного

параметра оптимизации экспериментальными данными с достаточной для инженерной практики точностью .

Выводы

1. С целью увеличения стойкости резцов, оснащённых режущей кера-микой, необходимо применить химико-термический метод упрочнения по-верхностного слоя пластин азотом.

2. Для повышения работоспособности режущих керамик необходимо использовать СОТС с более эффективной присадкой.

3. При точении труднообрабатываемых сталей 12Х18Н10Т, 14Х17Н2, 40Х13, и закалённых сталей 30ХГСА, 35ХГСА, резцами, оснащёнными РК, целесообразно использовать рациональные режимы резания, так как в техни-ческой литературе нет однозначных рекомендаций по их назначению.

4. Стойкость резцов, оснащённых режущей керамикой, при точении труднообрабатываемых сталей невысока, - это обстоятельство требует реше-ния данной проблемы методом использования новых прогрессивных техно-логических процессов по повышению работоспособности РИ.

Литература

1. Солоненко В.Г. Повышение работоспособности режущих инстру-ментов. - Краснодар, Ростов н/д., 1997. - 223 с.

2. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов. Термо-механический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. для техн. вузов. – М.: Изд – во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. – 446 с.

3. Рыжкин А.А. Обработка металлов резанием: физические основы. - Ростов н/д: ДГТУ, 1995. - 242 с.

4. Солоненко В.Г., Кичкарь Ю.Е., Прищин А.С. Методика определения оптимальных режимов резания при точении /Надёжность инструментальных и станочных систем. – Ростов н/Д: РИСХМ, 1991. – С. 133 – 136.