Комплексные способы эффективной обработки резанием - Ермаков Ю.М.
ISBN 5-217-03160-3
Скачать (прямая ссылка):
КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ПО ВИДУ ВОЗДЕЙСТВИЯ 189
Разновидностью комбинации механической обработки с пластическим деформированием является ударно-прерывистое резание, которое характеризуется импульсным приложением нагрузки [24]. Этот способ неадекватен фрезерованию или прерывистому точению. Форма ударных импульсов близка к прямоугольной, а длительность составляет примерно 0,01 с.
При этом наблюдается снижение удельной работы резания вследствие охрупчивания металла и сужения зоны пластических деформаций, уменьшение адгезионного взаимодействия инструмента с заготовкой, а также благоприятное, как при сверхскоростном резании, распределение температур. При кратковременном контакте - порядка 0,01 с (пауза 0,025 с) - температура резца не достигает порога красностойкости, поэтому в инструментальном материале не происходят структурные превращения. Наиболее рациональной областью применения ударно-прерывистого резания является обработка заготовок из вязких материалов в труднодоступных местах, например нарезание внутренних резьб, сверление глубоких отверстий. Импульсный характер воздействия способствует дроблению стружки и улучшению отвода ее из зоны резания.
Термомеханическая обработка характеризуется сочетанием резания и теплового воздействия на обрабатываемую поверхность. Использование нагрева снижает механические свойства обрабатываемого материала и улучшает обрабатываемость резанием, особенно высокопрочных сталей и сплавов. Например, временное сопротивление коррозионно-стойкой стали 12Х18Н9Т при нагреве до 800 °С снижается в 3 раза (при 20 °С ав = 634 МПа, а при 800 °С - 214 МПа (см. рис. 1.7, б). Причиной улучшения обрабатываемости является увеличение отношения «горячих», т.е. при температуре нагрева, твердостей материалов инструмента и заготовки. Так, для пары твердый сплав Т15К6 - сталь 38ХНЗМФА отношение твердостей при 20 °С несколько превышает 3, а при 800 °С составляет 19.
Применяемые на практике способы термомеханической обработки подразделяются на способы со сплошным нагревом, когда нагревается вся заготовка или значительный ее объем, превышающий зону резания, и с локальным нагревом вблизи контактной поверхности. Сплошной нагрев целесообразно применять в металлургическом производстве, используя теплоту от предыдущих операций по зачистке слитков и проката на специальных термофрезерных и шлифовально-обдирочных станках. В металлообрабатывающей промышленности широкое распространение получили способы с локальным нагревом от внешнего источника (газового, электродугового, плазменного [A.c. 1166898 (СССР)] или с генерированием тепловой энергии непосредственно в обрабатываемом слое [A.c. 639687 (СССР)].
190 КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Щ /; г) д) т
Рис. 6.6. Схемы обработки с плазменным нагревом:
а, в, г - точения; б - шлифования; д - выглаживания с электроконтактным нагревом
Наиболее распространенным способом с передачей тепловой энергии от внешнего источника является плазменный нагрев со значительной концентрацией теплоты в дуге (температура плазмы 18 ООО ... 35 ООО °С). Инструмент / (рис. 6.6, а, 6) снимает припуск с поверхности заготовки 2, разогретой плазмой в зоне резания. Плазмотрон 3 представляет собой устройство с вольфрамовым электродом, системой подвода рабочего газа (азот, аргон, кислород) под давлением 0,4 МПа и системой охлаждения водой.
Достоинствами плазменного нагрева являются чрезвычайно быстрый прогрев заготовки на значительную глубину и удаление большей части металла без участия режущего инструмента. Плазменный нагрев особенно эффективен при черновой обработке по корке с наличием песка и при срезании больших припусков. Производительность при черновой обработке повышается в 4-10 раз, а при получистовой - в 2-3 раза по сравнению с обычным резанием.
В Рязанском станкостроительном ПО совместно с НПО «Чермет-механизация» (г. Днепропетровск) по заказу Магнитогорского металлургического комбината создан высокопроизводительный токарный станок
КОМБИНИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ ПО ВИДУ ВОЗДЕЙСТВИЯ
191
мод. РТ733 для плазменно-механической обработки (ПМО). Станок оснащен плазменной установкой типа УПМО-401, в качестве плазмообра-зующего газа используется сжатый воздух.
Обработка крупногабаритных (0 500 х 3000 мм) роликов, наплавленных износостойким высокопрочным материалом (HRC3 55), осуществляется на станке за один-два рабочих хода резцом, оснащенным твердым сплавом ВК8, с нагревом и за один чистовой рабочий ход без нагрева резцом, оснащенным композитом 01.
Опыт создания станка мод. РТ733 для ПМО на базе серийно выпускаемых станков мод. 1М65 и их модификаций показывает, что при увеличении массы станка на 35 ... 45 % производительность повышается в 3-4 раза при сокращении расхода режущего инструмента и электроэнергии. Широкое внедрение станков для ПМО позволит сократить в 2-3 раза потребность в тяжелых токарных станках для традиционной лезвийной обработки труднообрабатываемых материалов.
Электронагрев зоны резания обеспечивает наилучшую локализацию теплоты. Способ сравнительно прост, экономичен и универсален, в его основе лежит тепловое действие тока при пропускании через заготовку. Обработка металлов с подогревом в зоне резания электрическим током впервые была предложена в 1948 г. [A.c. 78767 (СССР)]. При этом способе нагрев осуществляется по схеме резец-заготовка. Переменный ток промышленной частоты подводится через регулирующий JIATP (лабораторный автотрансформатор) и понижающий трансформатор TP к резцу /, изолированному от резцедержателя (рис. 6.6, в). К заготовке 2 ток подводится через медно-графитовые щетки, скользящие по медному кольцу шпинделя. Вместо щеток можно использовать контактный ролик, который дополнительно осуществляет опережающее пластическое деформирование срезаемого слоя (рис. 6.6, г). В этих схемах нагревается и сам резец /, удельное электросопротивление которого соизмеримо и даже выше, чем у обрабатываемой заготовки 2.
