Actual Problems in Machine Building 2017 Vol. 4 No. 4

Actual Problems in Machine Building. Vol. 4. N 4. 2017 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 54 менее 120-150 м/мин). Затем торец втулки 7 прижимается к поверхности детали 8 с осевым усилием, обеспечивающим эффективный нагрев, (величина минимального удельного давления зависит от коэффициента трения между торцом инструмента и деталью, а также их термическими характеристиками). Параметры режима обработки должны обеспечивать быстрый (в течение 6-12 с.) локальный нагрев детали в зоне контакта с инструментом до температуры размягчения. При этой температуре (для стали это 900 -1100̊ С) пластичность металла резко возрастает, а сопротивление пластическому деформированию падает. Нагрев сопровождается вдавливанием инструмента в заготовку и вытеснением металла на периферию и в центральное отверстие. На периферию металла вытесняется незначительный объем металла только в начальный период вдавливания инструмента. При этом образуется заусенец высотой 1,5-2,5 мм. В дальнейшем нагретый металл выдавливается только в центральное отверстие инструмента и осуществляется обратное выдавливание. После внедрения инструмента на заданную глубину, которая определяется расстоянием между торцом втулки 1 и режущими пластинами зенкера 2, начинается процесс резания нагретого металла. Это расстояние определяется расчетным или опытным путем таким образом, чтобы температура в зоне резания была оптимальной. Оптимальная температура резания выбирается таким образом, чтобы прочностные характеристики обрабатываемого металла существенно снизились, а режущий инструмент сохранял высокую стойкость [16, 17]. Диапазон оптимальных температур при обработке стали это 550 - 600̊ С [16]. Режимы операции Мощность трения, которая затрачивается на нагрев: q =2 π ω ∫ p f r 2 dr где ω − угловая скорость; p − удельное давление; f – коэффициент трения; r – радиус инструмента, который изменяется от внутреннего R В радиуса до наружного R Н . Если считать, что удельное давление и коэффициент трения постоянны по всей плоскости контакта: q =2 π ω p f (R Н 3 – R B 3 ) Теплота, затрачиваемая на нагрев металла, приближенно можно оценить, используя соотношение [18]: Q = c γ. ΔT b ( R Н 2 + 0.5 R Н x+0,25x 2 ) (1) где с – теплоемкость; γ – плотность материала детали; ΔT – средняя температура нагрева; ширина кольца нагретого металла x = 4√a t ( a коэффициент температуропроводности; b – толщина зоны нагрева; t – время нагрева). Соотношение (1) можно использовать для оценки требуемой мощности станка: при низкой интенсивности нагрева увеличивается продолжительность нагрева, а вследствие теплопроводности растет объем нагреваемого металла, что препятствует реализации способа образования отверстия. Низкая эффективность нагрева может быть связана не только недостаточными значениями угловой скорости и удельного давления, но и низким значением коэффициента трения, что имело место, в частности, при использовании инструмента из нитридной керамики. Данный способ неприменим и для отверстий малого диаметра (меньше 15 – 17 мм), так как и в этом случае, мощность сил трения оказывается недостаточной для эффективного разогрева рабочей зоны. Опытным путем при образовании отверстия диаметром 20 мм в заготовке из стали 45 установлено, что для обеспечения эффективного локального нагрева минимальное число оборотов должно составлять 2000 - 2200 об/мин (линейная скорость по наружному диаметру инструмента 126 -140 м/мин), удельное давление на начальном этапе при предварительном нагреве составило 22 - 27 МПа. О зонах нагрева можно судить по цветам побежалости. При