Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 21 ТЕХНОЛОГИЯ Одной из наиболее универсальных математических зависимостей, позволяющей учитывать технологиче- ские параметры обработки, геометрические характери- стики процесса резания и марку обрабатываемого мате- риала, является формула, описанная в работе [1]: + γ = 0,85 0,65 0,36 0,15 (90 ) a S R К r V , (1) где S – продольная подача (0,05...0,43), мм/об; V – скорость резания (71...282), м/мин; r – радиус со- пряжения главной и вспомогательной режущих кро- мок (0,5...2), мм; γ – передний угол резца (+4…(-4)), град . ; K – усредненный поправочный коэффициент. Недостатком формулы (1) является то, что она спра- ведлива для обрабатываемых сталей (Ст3, стали 20, 45, 70) и не учитывает влияние марки инструментального материала на параметр шероховатости R a , а такое влия- ние имеется [6]. При смене марки инструментального материала изменяется его теплопроводность. Влияние теплопроводности контактируемых пар на шерохо- ватость проявляется через передачу количества выде- ленного при резании тепла в инструмент и стальную заготовку, т. е. через коэффициент теплоусвоения, представляющий собой отношение теплофизических характеристик инструмента и стальной заготовки. Ко- личество тепла, усвоенного объемом срезаемого метал- ла, определяет долю хрупкого и вязкого разрушения в механизме стружкообразования и оказывает влияние на механизм образования микронеровностей и количе- ственное значение параметра шероховатости R a через температурную прочность металла. Указанный недостаток приводит к тому, что рас- считанное значение параметра шероховатости R a на стадии проектирования технологического процесса токарной обработки по формуле (1) не дает приемле- мого совпадения с фактическим – это значение выхо- дит за пределы допуска по показателюшероховатости, что приводит или к браку по качеству обработанной поверхности, или к недоиспользованию резерва по- вышения производительности (увеличения подачи s ). При существующем разбросе свойств (как между ма- рочным составом, так и внутри его) инструментально- го материала и обрабатываемых сталей определение параметра шероховатости R a с ориентацией на среднее (справочное) значение этих свойств (коэффициент K ) приводит к значительным ошибкам. Задача настоящего исследования состоит в моди- фикации математической зависимости (1) с целью по- вышения точности расчета параметра шероховатости R a при обработке углеродистых, конструкционных и низколегированных сталей за счет оперативного определения величины поправочного коэффициен- та K 0 на основе использования сигнала термоЭДС, учитывающего физико-механические и теплофизи- ческие свойства каждой контактной пары режущего инструмента и обрабатываемой детали. Появление сигнала термоЭДС естественной тер- мопары при контакте режущей кромки пластины с деталью позволяет непосредственно перед обработ- кой по величине термоЭДС пробного прохода (на фиксированных режимах резания) получить необхо- димую информацию о состоянии контактной пары «инструмент–деталь». Методика измерения сигнала термоЭДС контактной пары «инструмент–деталь» при токарной обработке описана в работах [9, 10]. Методика получения модифицированной математической зависимости Эксперименты проводились на токарном станке с ЧПУ 16К20Ф3 при токарной обработке марок сталей 45, 40Х, ШХ15 твердосплавными инструментами марок Т15К6, Т5К10, ТТ7К12, ТН20 на режимах по- лучистовой и чистовой обработки. Технологические режимы получистовой обра- ботки: глубина резания t = 1 мм; подача S = 0,26... 0,34 мм/об; скорость резания V = 80...120 м/мин; радиус закругления резца r = 1,2 мм; передний угол γ = – 4°; главный угол в плане φ = 75°; вспомогатель- ный угол в плане φ 1 = 15°. Технологические режи- мы чистовой обработки: глубина резания t = 0,5 мм; подача S = 0,11...0,21 мм/об; скорость резания V = = 140...180 м/мин; радиус закругления резца r = 1,2 м; передний угол γ = – 4°; главный угол в плане φ = 75°; вспомогательный угол в плане φ 1 = 15°. Расчетные значения высоты микронеровностей сравнивались с измеренными профилографом – профилометром «Абрис-ПМ7». Измерение сигнала термоЭДС кон- тактной пары «инструмент-деталь» проводилось в соответствии с методикой, описанной в работах [9, 10]. В процессе резания на режимах пробного прохода ( V = = 100 м/мин, S = 0,1 мм/об, t = 1 мм) между изолирован- ным инструментом и обрабатываемой заготовкой изме- рялся сигнал термоЭДС, для чего на торце шпинделя устанавливался сухой токосъемник. В качестве прибо- ра для регистрации сигнала термоЭДС использовался цифровой осциллограф Velleman модели PCS 500. Для определения параметра шероховатости R a на токарных станках с ЧПУ при получистовой и чисто- вой обработке металла твердосплавным инструмен- том предварительно осуществляют кратковременный пробный проход резцом по детали (см. работу [9]), измеряют термоЭДС, по которой определяют по- правочный коэффициент K 0 на физико-механические свойства контактируемой пары по формуле K 0 = A + кE , (2) где А – постоянная, определяющая вид обработки ( A = 0,474 – для получистовой обработки, А = 0,1 –