ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Изготовление резьб в крупносерийном производстве основано на безотходных методах пластического деформирования. Для средне- и мелкосерийного производства получили распространение методы резьбонарезания метчиками, плашками, гребенками, резьбовыми фрезами, резцами. Для всех известных методов резьбонарезания проблемой является получение резьб на материалах с большой пластичностью, особенно на тонкостенных трубах. Универсальным методом получения резьб различного диаметра и шага является их нарезание резцом на токарных станках. Существенный недостаток этого метода заключен в многопроходности резьбообразования, что существенно снижает производительность. Существует относительно новый метод деформирующего резания (ДР), основу которого составляет как процесс резания, так и целенаправленного деформирования подрезанного слоя. В статье модификация метода ДР рассматривается как альтернатива традиционному нарезанию резьб резцом, основанном на удалении материала впадины резьбы в виде стружки. Цель работы: апробация метода деформирующего резания как средства получения резьб на пластичных металлах за один проход инструмента с минимальным количеством удаляемого материала. Задачи работы: теоретический анализ процесса перераспределения материала в процессе ДР, выявление основных закономерностей и особенностей резьбообразования, анализ получаемых резьб. В работе исследовано нарезание резьб на медных трубах методом ДР с направлением подачи инструмента на деформирующую кромку. Методы исследования, анализ геометрических параметров получаемых резьб, металлографические исследования, в том числе измерение распределения твердости по резьбовому профилю. Результаты и обсуждение. Для ДР используется специальный инструмент, обеспечивающий процесс резания главной режущей кромкой и исключающий процесс резания на вспомогательной кромке, являющейся деформирующей. При ДР слой, подрезаемый режущей кромкой, выдавливается на обрабатываемую поверхность в виде гребня, который принимает окончательную форму резьбового профиля на следующем обороте заготовки. Выводы Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор технологических параметров обработки для получения резьбового профиля заданных геометрических характеристик. Предложенный метод получения резьб занимает промежуточное положение между методами, основанными на процессе резания (удаление материала заготовки) и процессе пластического деформирования. Основное отличие от обычного резьбонарезания резцом состоит в том, что в процессе ДР присутствует пластическое перераспределение материала из объема впадины в объем гребня. Основным отличием от накатывания резьбы является то, что в процессе ДР образуются новые поверхности, характерные процессам резания. Проведенные исследования показали, что в структуре материала резьбового профиля имеются зоны, присущие процессам обработки давлением, так и обычному резанию. Большое значение переднего угла инструмента на режущей кромке, улучшенные условия течения металла по передней поверхности существенно снижают силовые нагрузки на обрабатываемую заготовку. В отличие от нарезания канавок резьбовым резцом предлагаемый процесс позволяет образовывать полный треугольный профиль за один проход инструмента. В практическом плане метод может быть использован при однопроходном нарезании резьб резцом на пластичных металлах.

1. Black J.T., Kohser R.A. DeGarmo's materials and processes in manufacturing. – New York: John Wiley & Sons, 2011. – 1184 p. – ISBN 0470924675.

2. Jones F.D. Thread-cutting methods: a treatise on the operation and use of various tools and machines for forming screw threads, including the application of lathes, taps, dies, standard and special attachments, thread-milling machines, and thread-rolling machines. – Sacramento: Creative Media Partners, 2018. – 358 p. – ISBN-10: 066644692X. – ISBN-13: 9780666446923.

3. Heiler R. Cold Thread Forming – the chipless alternative for high resistant internal threads // MATEC Web Conference. – 2018. – Vol. 251. – Art. 02046. – DOI: 10.1051/matecconf/201825102046.

4. Klocke F. Manufacturing processes. 1. Cutting. – Berlin: Springer-Verlag, 2011. – 504 p. – ISBN 978-3-642-11978-1.

5. Кудряшов Е.А., Смирнов И.М. Скоростное фрезерование резьбы вращающимися резцами // Обработка металлов (технологии, оборудование, инструменты). – 2013. – № 1 (58). – С. 4–8.

6. Danilenko B.D. Cutting conditions for thread mills // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35 (1). – P. 76–77. – DOI: 10.3103/S1068798X15010098.

7. Mal’kov O.V. Precision of the external thread profile in thread cutting // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33 (3). – P. 172–175. – DOI: 10.3103/S1068798X1303012X.

8. Vishal A., Fromentin G., Poulachon G. Modeling of interferences during thread milling operation // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2010. – Vol. 49 (1). – P. 41–51. – DOI: 10.1007/s00170-009-2372-5.

9. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2 / В.Н. Андреев, А.Н. Афонин, В.Ф. Безъязычный [и др.]. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Инновационное машиностроение, 2018. – 817 с. – ISBN 978-5-6040281-7-9.

10. Технология машиностроения. Методы обработки резьб / В.В. Клепиков, А.М. Кузнецов, A.C. Лобанов, А.Д. Максимов, В.Г. Якухин. – М.: Форум, 2007. – 95 с. – ISBN 978-5-91134-164-0.

11. Зубков Н.Н., Васильев С.Г., Попцов В.В. Особенности закалочного деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 35–49. – DOI: 10.17212/19946309201820.23549.

12. Kukowski R. MDT – micro deformation technology // Proceedings of ASME 2003 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. – Washington, 2003. – P. 305–308. – DOI: 10.1115/IMECE2003-42861.

13. Heat transfer and crisis phenomena at boiling of refrigerant films falling down the surfaces obtained by deformational cutting / O. Volodin, N. Pecherkin, A. Pavlenko, N. Zubkov // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. – 2017. – Vol. 5 (3). – P. 215–222. – DOI: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2018025507.

14. Investigation of heat transfer in evaporator of microchannel loop heat pipe / A. Yakomaskin, V. Afanasiev, N. Zubkov, D. Morskoy // Journal of Heat Transfer. – 2013. –Vol. 135 (10). – Art. 101006. – DOI: 10.1115/1.4024502.

15. Novel electrical joints using deformation machining technology. Pt. 2. Experimental verification / L. Solovyeva, N.Zubkov, B. Lisowsky, A. Elmoursi // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 2 (10). – P. 1718–1722. – DOI: 10.1109/TCPMT.2012.2199755.

16. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – Vol. 138 (1). – P. 011007-1–011007-7. – DOI: 10.1115/1.4030827.

17. Патент 2556897 Российская Федерация. Способ поверхностного закалочного упрочнения режуще-деформирующим инструментом / Н.Н. Зубков, С.Г. Васильев, В.В. Попцов. – № 2014101642; заявл. 21.01.2014; опубл. 20.07.2015.

18. Zubkov N., Ovtchinnikov A., Vasil'ev S. Tool–Workpiece interaction in deformational cutting // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36 (3). – P. 209–212. – DOI: 10.3103/S1068798X16030217.

19. Зубков Н.Н., Овчинников А.И. Формообразование резьбовых профилей методом инверсного деформирующего резания // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2003. – № 5. – С. 33–44.

20. ГОСТ 2789–73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. – Взамен ГОСТ 2789–59; введ. 01.01.75. – М.: Стандартинформ, 2018. – 6 с.

21. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. – Введ. 01.01.77. – M.: Изд-во стандартов, 1993. – 34 с.

22. Davim J.P. Surface integrity in machining. – London: Springer-Verlag, 2010. – 215 p. – ISBN 978-1-84842 873-5.