Підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з безвольфрамових (стр. 1 из 5)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра «Технології машинобудування»

Реферат

Дисципліна: Наукові дослідження

”ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЧИСТОВОГО ТОЧІННЯ СТАЛЕЙ РІЗЦЯМИ З РІЗАЛЬНИМИ ПЛАСТИНАМИ З БЕЗВОЛЬФРАМОВИХ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ОБРОБКИ ІМПУЛЬСНИМ МАГНІТНИМ ПОЛЕМ”

Львів – 2008р.

Зміст

Вступ

1 Теоретичні дані

2 Вибір методу дослідження інтенсивності зношування та стійкості різців

3 Теоретичне обгрунтування підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС в результаті ОІМП

4 Результати експериментальних досліджень впливу ОІМП на мікротвердість поверхневого шару та структуру безвольфрамового твердого сплаву ТН20

Висновок

Використана література

Вступ

Важливим напрямком розвитку інструментального виробництва є створення та впровадження економічних інструментальних матеріалів, що характеризуються зниженим вмістом вольфраму або не містять його зовсім. Серед цих матеріалів чільне місце посідають безвольфрамові тверді сплави (БВТС), основною сферою використання яких є чистове точіння сталей.

Проте, ефективність операцій чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС залишається недостатньо високою. Підвищення ефективності цих операцій може бути забезпечене за рахунок використання сучасних зміцнюючих технологій. Разом з тим, відомі способи нанесення зносостійких покриттів на різальні пластини є дорогими, характеризуються складністю технології та обладнання, підвищеними вимогами до кваліфікації персоналу. Віброабразивна обробка різальних пластин з БВТС не забезпечує підвищення стійкості різців при точінні сталей з малими площинами перетину зрізу.

В зв'язку з цим набуває актуальності розробка нового способу підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС, позбавленого недоліків перерахованих технологій. В якості такого способу може бути запропонована обробка імпульсним магнітним полем (ОІМП) різальних пластин, що за рахунок підвищення мікротвердості поверхневого шару твердого сплаву внаслідок деформаційної дії магнітного поля на структуру феромагнітної зв’язуючої фази дозволяє знизити інтенсивність зношування інструменту, покращити характеристики процесу різання, і в результаті забезпечити підвищення стійкості різців і технологічних характеристик оброблюваних деталей.

Мета і задачі дослідження.

Мета дослідження: підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з безвольфрамових твердих сплавів за рахунок розробки та впровадження технологічного методу обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин і вибору раціональних режимів різання.

Задачі дослідження:

1. Встановити характер впливу обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин на характеристики інтенсивності зношування інструменту та процесу різання, які визначають стійкість різців та технологічні характеристики деталей.

2. Розробити теоретичну модель впливу обробки імпульсним магнітним полем на структуру та мікротвердість поверхневого шару безвольфрамових твердих сплавів.

3. Обґрунтувати та експериментально підтвердити підвищення показників стійкості різців та технологічних характеристик оброблюваних деталей в результаті обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин.

4. Визначити раціональні режими обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин, що забезпечують найбільше підвищення стійкості різців.

5. Визначити раціональні режими різання різцями з пластинами, обробленими імпульсним магнітним полем, які забезпечують максимальну стійкість різців та найкращі технологічні характеристики оброблюваних деталей.

6. Розробити рекомендації з практичного використання обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин з безвольфрамових твердих сплавів для підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з цими пластинами.

Об'єкт дослідження – процеси чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з безвольфрамових твердих сплавів.

Предмет дослідження – вплив обробки імпульсним магнітним полем різальних пластин на стійкість різців та технологічні характеристики оброблюваних деталей.

Методи дослідження. Теоретичне обґрунтування підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС в результаті ОІМП базувалось на наукових положеннях теорії різання, зокрема теорії зношування твердосплавного інструменту, пластичної деформації оброблюваної сталі та контактних процесів в зоні різання, а також на положеннях матеріалознавства твердих сплавів та технології машинобудування. Теоретична модель впливу ОІМП на структуру та мікротвердість поверхневого шару БВТС розроблялась на основі фізичних принципів магнітострикції. Експериментальні дослідження проводились в лабораторних і виробничих умовах з подальшою статистичною обробкою результатів. Використовувались кореляційний аналіз, планування експерименту, апроксимація експериментальних залежностей відомими моделями. Вплив ОІМП на структуру БВТС досліджувався за допомогою рентгеноструктурного аналізу.

1.Теоретичні дані

Найперспективнішим напрямком підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС є використання сучасних зміцнюючих технологій. Дані про підвищення стійкості різців з пластинами з БВТС в результаті нанесення зносостійких покриттів та віброабразивної обробки (ВАО) пластин містяться в роботах О.С. Верещаки, М.І. Зінов’єва, В.Я. Крючкова та ін. Разом з тим, слід відзначити, що відомі способи нанесення зносостійких покриттів на різальні пластини з БВТС (методи ГТ, ДТ, КІБ) є дорогими, характеризуються складністю технології та обладнання, підвищеними вимогами до кваліфікації персоналу, нанесення покриттів методами ГТ і ДТ знижує міцність різальних пластин, а ВАО не забезпечує істотного підвищення стійкості різців при чистовому точінні сталей з малими площинами перетину зрізу.

В якості способу підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС, позбавленого недоліків перерахованих технологій, може бути запропонована обробка імпульсним магнітним полем (ОІМП) різальних пластин. ОІМП успішно використовується для підвищення стійкості інструменту зі швидкорізальної сталі (роботи С.М. Постнікова, Ю.О. Бородкіна, М.Т. Галєя та ін.) та твердих сплавів (роботи А. Герганова та ін.) за рахунок підвищення фізико-механічних властивостей інструментального матеріалу. Відомості про ОІМП різальних пластин з БВТС відсутні. Проте наявність в складі БВТС феромагнітної зв’язуючої фази з магнітними характеристиками, близькими до заліза, дозволяє стверджувати про можливість використання ОІМП для підвищення ефективності чистового точіння сталей різцями з різальними пластинами з БВТС, яке повинно базуватися на зниженні інтенсивності зношування та полегшенні характеристик процесу різання за рахунок підвищення мікротвердості поверхневого шару твердого сплаву внаслідок субструктурного зміцнення його фаз.

2 Вибір методу дослідження інтенсивності зношування та стійкості різців

Дослідження інтенсивності зношування та стійкості різців, характеристик процесу різання здійснювались при чистовому подовжньому точінні сталей 45, У8А, 30Х13 на верстатах 1К625Сп, 16К20, 1А660Ф3. В якості інструментального матеріалу був обраний твердий сплав ТН20 (ГОСТ 26530-85), що характеризується найбільшою серед БВТС зносостійкістю при чистовому точінні сталей. Використовувались різці токарні за ТУ 2-035-892-82 та різальні пластини 02114–080608, 02114–080610, 02114–080612 (ГОСТ 19048-80). Геометричні параметри різців:

= 10º, = 10º, = 90º, = 10º. Вибір значення = 90º зумовлений необхідністю забезпечення максимальної жорсткості технологічної системи. Режими різання при точінні сталей 45, У8А: швидкість різання = 100–300 м/хв, подача = 0,2–0,4 мм/об, глибина різання = 1–2,5 мм; при точінні сталі 30Х13: = 50–150 м/хв, = 0,2–0,4 мм/об, = 1–2 мм. Магнітна обробка пластин здійснювалась на робототехнічному комплексі ОІМП РК‑1. Режими ОІМП: напруженість поля = 0,2·10⁵–1,8·10⁵ А/м, тривалість ОІМП = 0,25–12 хв, час витримки після ОІМП = 4–48 год, частота імпульсів поля = 5 Гц.

Вимірювання мікротвердості поверхневого шару твердого сплаву проводилось на приладі ПМТ–3. Рентгеноструктурний аналіз твердого сплаву здійснювався на рентгенометричному дифрактометрі ДРОН–4–07.