Максимальные значения прочности, трещиностойкости и термостойкости также имеет керамика, в состав которой 10-15% SiСн.к. Важной особенностью разработанной композиционной керамики РКС33 является высокая прочность при температуре 1200 °С, которая в результате армирования увеличивается до 600МПа. Армированная керамика выдерживает максимальные термические нагрузки и не разрушается даже после 1200 термических циклов «нагрев – охлаждение», что превышает термостойкость матричной керамики на 30%.
Повышенные эксплуатационные характеристики режущих инструментов из армированной нитридно-кремниевой керамики РКС 33 обеспечивают его эффективное применение. Приведенные на листе 06.М.15.64.80 графической части зависимости показывают удельный съем металла Q за период стойкости инструментов из РКС 33 и РКС 22 при точении алюминиевых сплавов. На всех режимах резания использование инструментов из РКС 33 обеспечивает значительное увеличение удельного съема металла.
Таблица 9.1
| Параметр | Значение параметра для керамики | |
| РКС 11Si3N4 – Y2O3 – Al2O3 | РКС 33Si3N4 – Y2O3 – Al2O3 – SiCн.к. | |
| Плотность, г/см3Пористость, %Твердость HRCПредел прочности при изгибе (20°С/1200°С), МПаКоэффициент К1с, МПа.м1/2Число циклов «нагрев до 1200°С – охлаждение 400°С» до разрушения образцов | 3.18 – 3.220.6 – 0.992720/4806.4 – 7.2926 | 3.20.5 – 1.292880/6008.3 – 9.31220 |
Исследование эксплуатационных показателей режущих инструментов из РКС 33 при точении алюминиевых сплавов в широком диапазоне режимов резания показали их высокую эффективность. Влияние скорости резания на стойкость режущих инструментов из ВК6, РКС22, РКС 33 при обработке алюминиевых сплавов представлено на листе 06.М.15.64.80 графической части.
Результаты исследования влияния подачи при точении на стойкость керамических инструментов показали, что наибольшую стойкость на малых подачах имеют режущие инструменты из ВОК 71, но с увеличением подачи стойкость ВОК 71 снижается, а лучшие результаты обеспечивают режущие инструменты из РКС 33. Влияние подачи на стойкость керамических режущих инструментов из ВОК 71, РКС22 и РКС 33 при растачивании представлено на листе 06.М.15.64.80 графической части.
Другой проблемой, решаемой технологами и конструкторами является разработка высокоскоростного оборудования и оснастки.
Повышение производительности станков с ЧПУ связано с увеличением скоростей подач рабочих органов станка. Это может быть реализовано за счет применения современных более динамичных приводов станка, разработки новых несущих систем станков с улучшенными динамическими характеристиками, а также систем управления. Приводы подач большинства современных станков отечественного и иностранного производства, как правило, обладают возможностью реализовывать требуемые скорости подач и достаточно высокие ускорения при разгоне – торможении. Кроме того, многие современные станки обеспечивают большую часть требуемых частот вращения шпинделя. Системы же управления станков часто ограничивают производительность работы станка. Даже в современных системах ЧПУ последних моделей применяемый метод управления движением не позволяет достичь заданной технологом скорости подач.
Причиной этого является принцип движения с разгоном – торможением от нуля до нуля скорости в каждом кадре управляющей программы. В соответствии с этим принципом каждый кадр управляющей программы выполняется автономно от других кадров.
В таблице 2 приведены некоторые результаты сравнительных расчетов теоретического времени обработки и реального с учетом разгона – торможения в каждом кадре для случая движения по прямолинейному участку траектории, состоящему из множества кадров равной длины.
Как видно из таблицы 9.2 реальное время может быть в несколько раз больше определенного по режиму резания и зависит от соотношения величин подачи, ускорения и длин кадра. Это объясняется тем, что эпюра скоростей подач представляет собой треугольник и реальная подача не достигает величины, заданной технологом.
Таблица 9.2
| Скорость подачи, мм/мин | Ускорение, м/с2 | Длина кадра, мм | Суммарный путь обработки, м | Теоретическое время, мин | Реальное время, мин |
| 400 | 0,0250,50,51 | 0,2 | 200,4 | 501501501501 | 2987,42112,4835668 |
| 400 | 0,05 | 15 | 200,4 | 501501 | 1169634,6 |
| 100150200Более 200 | 0,05 | 0,2 | 200,4 | 200413361002Менее 1002 | 28392588,52112,42112,4 |
Задачей повышения производительности связана с задачей уменьшения или полного исключения разгонов и торможений в процессе движения, обеспечивающий сокращение времени обработки. Это может быть осуществлено: - применением специальных способов управления движением, позволяющим на трехмерной траектории, состоящей из непрерывной последовательности кадров, которую желательно выполнять на заданной скорости подачи, управлять скоростью движения узлов без разгона от нуля до нуля; - повышение самой величины допустимого ускорения системы, что приведет к уменьшению времени разгона – торможения.
При высокоскоростном фрезеровании необходимо учитывать стратегию обработки. Это резание только в одном направлении: попутное фрезерование при черновой и получистовой обработок и встречное для чистовых операций. При попутном фрезеровании выделяется меньше теплоты, меньше ударные нагрузки на режущие кромки инструмента и, как следствие, наибольшая продолжительность работы инструмента и меньший расход ресурса шпиндельного узла станка. При встречном фрезеровании за счет уменьшения изгиба режущего инструмента повышается геометрическая точность.
При высокоскоростном фрезеровании рекомендуется траектория движения инструмента по эквидистанте или трохоидальную обработку.
При высокоскоростной обработке температурный фактор является лимитирующим при выборе параметров резания и материала режущего инструмента. Верхний предел скорости резания ограничен в основном такими значениями температуры резания, при которых инструментальные материалы еще могут сравнительно успешно работать. Данные температуры соответствуют для большинства металлокерамических твердых сплавов 800…1000ЄС, для синтетических алмазов 800 ЄС, для нитридной керамики 800…1000 ЄС и для КНБ – около 1500 ЄС. В случае возникновения в зоне резания температур, превышающих указанные значения, происходит катастрофический износ инструмента.
Поиск информации
Таблица 9.3
| Название статьи, автор | Библиографические данные | Краткое содержание | Примечания | |||||||
| Оснастка для станков с ЧПУ/ Кузнецов Ю. И., Маслов А. Р., Байков А. Н. | Москва: Машиностроение, 1990 г. – 507 с. | Приведены сведения о прогрессивной технологической оснастке: станочных писпособлениях, режужем и вспомогательном инструменте, устройствах для контроля, настройки и автоматической смены инструментов для станков с ЧПУ. | Рассмотрены конструкции зажимных устройств для высокоскоростных станков с ЧПУ. | |||||||
| Теплофизические особенности применения инструментов, оснащенных износостойким покрытием, для высокоскоростной обработки./ Кирюшин Д. Е., Насад Т. Г. | Труды всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» Тольятти: 2005 –430 с. | Изложены сведения о теплофизических особенностях инструментов, оснащенных износостойким покрытием. | Представлены результаты опытов, показывающие зависимость износа инструмента от температуры. | |||||||
| Новый ассортимент сменных многогранных пластин для металлообработки/Самойлов В. С. | СТИН, 1996. №6 | Приведены разработки специалистов МКТС в области применения СМП с многослойными износостойкими покрытиями. | Показаны результаты сравнительных производственных испытаний СМП нового ассортимента и стандартных СМП. | |||||||
| Инструментальное обеспечение высокоскоростной обработки резанием/Кузин В. В.,Досько С. И., Попов В. Ф. | Вестник машино-строения, 2005. №9 | На основе исследования физико-механической модели высокоскоростного резания сформулированы специальные требования к высокоскоростным инструментам и разработан структурно-параметрический подход к созданию их режущей части. На основании результатов лабораторных и производственных исследований сделан вывод о высоких эксплуатационных показателях режущих инструментов из армированной керамики, областью рационального применения которых является высокоскоростное резание на повышенных подачах. | Разработаны режущие инструменты из нитридно-кремниевой керамики, армированной нитевидными кристаллами карбида кремния. | |||||||
| Особенности высокоскоростного точения труднообрабатываемых | СТИН, 2002. №12 | Рассмотрены резервы повышения производительности при обработке жаропрочных сплавов на основе опыта | Приведен сравнительный анализ традиционных способов | |||||||
| материалов/ Силин С. С., Проскуряков С. Л. | зарубежных и отечественных предприятий. | точения и высокоскоростной обработки с применением сверхтвердых материалов на основе модификации нитрида бора. | ||||||||
| Тенденции развития высокоскоростной обработи | Международная научная конференция «Высокоскоростная металлообработка» | Рассмотрен режущий инструмент, используемый при высокоскоростной обработке. Дан сравнительный анализ некоторых инструментальных материалов. | ||||||||
| Прочность и износостойкость режущего инструмента/ Т.Н. Лоладзе | Москва: Машино-строение, 1982 - 319 с. | Рассмотрен механизм разрушения и износа режущего инструмента в различных условиях обработки, а так же вопросы хрупкой и пластической прочности режущей части инструмента. Изложена теория адгезионно-усталостного и | Рассмотрено влияние различных факторов на износ инструмента | |||||||
| диффузионного износа инструментов Даны рекомендации по повышению стойкости инструментов и повышению производительности обработки резанием. | ||||||||||
| Тенденции развития высокоскоростной токарной обработки/ Ахрамович В. Н. | Машиностроитель, 1996, № 11 | Рассмотрена тенденция развития высокоскоростной обработки во всем мире. Представлены сведения о достижениях некоторых фирм, работающих в этом направлении. | Описаны проблемы развития высокоскоростной токарной обработки. | |||||||
| Оптимальные траектории высокоскоростного фрезерования.Ю.Г. Кабалдин | Вестник машиностроения 2005г. №7 | Рассмотрены стратегии обработки при высокоскоростном фрезеровании. | ||||||||
| Оптимальные режимы высокоскоростной обработки.М. Г. Исупов | Вестник машиностроения 2005г. №5 | Рассмотрены требования, предъявляемые к высокоскоростному оборудованию. | Режимы резания | |||||||
| Пути производительности станков с ЧПУ. | Вестник машиностроения, 2004 г, №4 | Рассмотрены пути повышения скорости обработки заготовок | ||||||||
| Исследование процесса высокоскоростного резания керамическими инструментами | Вестник машиностроения, 2004 г, №3 | Рассмотрен режущий инструмент, используемый при высокоскоростной обработке. | ||||||||
| Основные аспекты применения и совершенствования режущих инструментов с износостойкими покрытиями/А.С. Верещака | СТИН, 2000. №9 | Рассмотрены основные аспекты совершенствования и практического применения инструмента с покрытиями на основе обобщения многолетних научных разработок, а так же проблемы создания оборудования и технологий, интегрирующих преимущество ХТО, стимулированной газовым разрядом, и вакуумно-дугового синтеза покрытий. | Износостойкие покрытия | |||||||
Выбор конкретного технического решения