Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 151 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП инструмента и качество обработанной поверхности композиционных стеклотекстолитовых материалов с целью установления рациональных параметров фре- зерования; разработать рекомендации по назначению режимов резания при фрезеровании композицион- ных стекловолокнистых материалов на полимерной основе. Влияние материала режущей части и режимов ре- зания на работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности определено на примере фрезерования композиционного материала СТЭФ-1 (стеклотекстолит). Согласно рекомендациям [2] при фрезеровании композиционных материалов по- лучение качественной обработанной поверхности достигается при наличии переднего угла, равного γ = 20…30° и заднего угла, равного α = 10…20°. Для определения влияния на работоспособность фрезерного инструмента и качество обработанной поверхности при обработке стеклотекстолита таких характеристик, как материал режущей части и режи- мы резания, был поставлен эксперимент на примере свободного цилиндрического фрезерования торца СТЭФ-1. В качестве инструментальных материалов при- менялись твердые сплавы марок ВК15, ВК8 и ВК3М, поскольку они рекомендованы для обработки не- металлических материалов, имеют высокие проч- ностные характеристики и обладают более высокой износостойкостью при обработке композиционных материалов по сравнению с твердыми сплавами дру- гих групп [2]. В качестве факторов, оказывающих влияние на работоспособность инструмента и качество обрабо- танной поверхности при фрезеровании стеклотексто- лита, выбраны подача на зуб S z и глубина резания t , величина которых варьировалась в следующих преде- лах: S z = 0,17…0,33 мм/зуб, t = 0,5…1,5 мм. Пределы варьирования выбраны на основе рекомендаций [2] и результатов предварительных исследований. Варьи- рование скорости резания в данном исследовании не проводилось, поскольку при ее снижении ухудшает- ся качество обработанной поверхности, а при повы- шении уменьшается период стойкости инструмента [2]. Таким образом, скорость резания составляет V = 2750…2900 м/мин, что соответствует частоте вращения шпинделя n = 5840…6160 об/мин при диа- метре фрезы D = 150 мм. Обработка проводилась на заточном станке модели 3Д642Е, модернизирован- ном под фрезерование композиционных материалов. За критерий стойкости выбрана величина фаски износа по задней поверхности, равная h з = 0,35 мм. Для определения зависимости периода стойко- сти от режимных параметров были проведены экс- периментальные исследования с использованием центрального композиционного ротатабельного пла- нирования второго порядка с уравнением регрессии степенного вида: T = cS z α t z β . По результатам лабораторных исследований по- лучены математические зависимости периода стой- кости фрезерного инструмента от подачи на зуб и глубины резания при обработке стеклотекстолита СТЭФ-1 для трех марок твердых сплавов: для ВК8: T = 0,82· S z 4,75+2,94ln S z +2,38ln t · t 0,46+1,13ln t , мин; для ВК15: T = 0,66· S z 2,08+1,11ln S z +3,02ln t · t 2,54+0,65ln t , мин; для ВК3М: T = 0,64· S z 3,49+2,42ln S z +3,44ln t · t 2,05+1,04ln t , мин; Исследования периода стойкости при фрезерова- нии стеклотекстолита СТЭФ-1 показывают следую- щие результаты. У фрез, имеющих передний угол γ = 25° и задний угол α = 10°, величина фаски износа по задней поверхности при различных режимах ре- зания достигает технологического значения, равного 0,35 мм, через незначительный промежуток времени (рис. 1). Рис. 1 . Зависимость изменения фаски износа по задней поверхности от времени обработки при S z = 0,17 мм/зуб и t = 0,5 мм, V = 2750…2900 м/мин Период приработки инструмента, характери- зующийся интенсивным износом режущей кромки, составляет от 2 до 5 мин в зависимости от приме- няемого твердого сплава. За этим следует период равномерного износа инструмента, продолжитель- ность которого различна для исследуемых инстру- ментальных материалов. Сплав ВК15 при данных условиях обработки выходит из зоны приработки, практически достигая предела, при котором работа данным инструментом должна быть прекращена в связи с неудовлетворительным качеством обработан- ной поверхности и возрастанием энергетических за- трат. Для сплавов ВК8 и ВК3М период приработки составил порядка 2 мин с величиной фаски износа по задней поверхности, равной 0,15 и 0,2 мм соот- ветственно. При обработке композита СТЭФ-1 твердым сплавом ВК8 с величиной подачи S z = 0,17 мм/зуб и t = 0,5 мм (рис. 2) период стойкости режущего ин-