ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОГО ТОЧЕНИЯ СТАЛИ ХВГ

  • Дмитрий Александрович Расторгуев Тольяттинский государственный университет
  • Александр Александрович Севастьянов Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: твердое точение, сталь ХВГ, стружкообразование, режимы резания, типы стружки, стружка надлома, сливная стружка, стружка переходного типа, качество поверхности, станки с ЧПУ

Аннотация

Представлены результаты эксперимента по обработке кольцевых заготовок из стали ХВГ, предварительно закаленных до твердости HRC 55. Данный материал применяется для изготовления режущего и мерительного инструмента с высокими требованиями к точности размеров и отсутствию коробления после термической обработки. Эксперимент представлял собой подрезку торца кольца на станке модели 16Б16Т1С1 резцом, оснащенным пластиной из кубического нитрида бора без применения смазывающе-охлаждающей жидкости. В ходе трехфакторного эксперимента варьировали скорость резания, подачу и глубину резания. Для более широкого промышленного применения твердое точение требует дополнительных исследований, связанных с изучением особенностей формирования стружки, выявления зависимостей сил резания и температуры в зоне резания от режима обработки. Исследовался процесс стружкообразования и качество обработанной поверхности. Проведена систематизация видов стружки в зависимости от режимов резания. Основным технологическим фактором, определяющим вид стружки, является скорость резания. При ее возрастании вид стружки меняется от сливной, через переходную форму, к стружке надлома. При увеличении вида стружки видно отчетливое разделение стружки на сегменты. Они при увеличении скорости резания становятся более выраженными, что ведет к изменению ее характера. При критическом значении скорости стружка от элементной переходит к стружке надлома. Динамическая составляющая силы резания, связанная с процессом стружкообразования, при этом растет. Такое изменение динамики процесса резания сопровождается соответствующими следами от инструмента на обработанной поверхности. Устойчивый характер стружкообразования способствует формированию поверхности с регулярным микрорельефом минимальной высоты. Повышение динамичности стружкообразования при увеличении скорости резания приводит к формированию муара на обработанной поверхности. Выявлены оптимальные с точки зрения производительности, качества поверхности и типа стружки режимы обработки. Полученные результаты могут быть использованы для организации автоматизированного производства с использованием станков с ЧПУ и автоматических линий.

Биографии авторов

Дмитрий Александрович Расторгуев, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, доцент кафедры «Оборудование и технологии машиностроительных производств»

Александр Александрович Севастьянов, Тольяттинский государственный университет

студент Института машиностроения

Литература

Козочкин М.П., Сабиров Ф.С., Попиков А.Н. Исследование процесса твердого точения // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2009. Т. 12. № 4. С. 24–29.

Грубый С.В., Лапшин В.В. Исследование режущих свойств резцов из нитрида бора // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. № 6. С. 61–76.

Козочкин М.П., Селезнев А.Е. Исследование виброакустического сигнала в момент врезания при обработке закаленных сталей // Вестник МГТУ Станкин. 2015. № 4. С. 52–58.

Трофимов В.В., Несмеянов Е.А. Регулирование амплитуды колебаний инструмента при обработке на многошпиндельных станках для твердого точения // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 3. С. 61–65.

Пронин А.И., Щелкунов Е.Б., Виноградов С.В., Щелкунова М.Е., Мыльников В.В. Исследование силы резания при обработке закаленных сталей точением // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2016. Т. 1. № 4. С. 63–66.

Кузнецов В.П., Скоробогатов А.С., Воропаев В.В., Петунин А.А. Исследование твердого точения наплавленной поверхности инструментом с замкнутой системой теплоотвода от сменной пластины // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 2. С. 169–174.

Козочкин М.П., Сабиров Ф.С., Селезнев А.Е. Виброакустический мониторинг лезвийной обработки заготовок из закаленной стали // Вестник МГТУ Станкин. 2018. № 1. С. 23–30.

Козочкин М.П., Сабиров Ф.С., Попиков А.Н. Виброакустическая диагностика при твердом точении // Вестник МГТУ Станкин. 2009. № 1. С. 23–29.

Сотова Е.С., Лазарева Е.М. Повышение эффективности резания закаленной стали путем применения режущего инструмента из высокопрочной композиционной керамики с покрытием // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2012. Т. 2. № 2. С. 184–189.

Пронин А.И., Мыльников В.В., Чернышов Е.А. Исследование влияния параметров обработки на шероховатость поверхности деталей из закаленной стали 40Х при точении режущей керамикой // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 8. С. 41–45.

Rigal J.F., Zapciu M., Mabrouki T., Belhadi S. Saw tooth chip formation in hard turning and the approach to separate process segmentation and machine assembly vibration frequencies // Proceedings of the 15th International Conference on Manufacturing Systems – ICMaS. USA: Editura Academiei Române, 2006. P. 133–136.

Bouacha K., Yallese M.A., Khamel S., Belhadi S. Analysis and optimization of hard turning operation using cubic boron nitride tool // Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2014. Vol. 45. P. 160–178.

Mabrouki T., Courbon C., Zhang Y., Rech J., Nélias D., Asad M., Hamdi H., Belhadi S., Salvatore F. Some insights on the modelling of chip formation anditsmorphology during metal cutting operations // Comptes rendus mecanique. 2016. Vol. 344. № 4-5. P. 335–354.

Azizi M.W., Belhadi S., Yallese M.A., Mabrouki T., Rigal J.-F. Surface roughness and cutting forces modeling for optimization of machining condition in finish hard turning of AISI 52100 steel // Journal of Mechanical Science and Technology. 2012. Vol. 26. № 12. P. 4105–4114.

Belhadi S., Mabrouki T., Rigal J.-F., Boulanouar L. Experimental and numerical study of chip formation during straight turning of hardened AISI 4340 steel // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2005. Vol. 219. № 7. P. 515–524.

Caruso S., Outeiro J.C., Umbrello D., M’Saoubi R. Modeling and experimental validation of the surface residual stresses induced by hard machining of AISI H13 tool steel // International journal of material forming. 2010. Vol. 3. Supply 1. P. 515–518.

Das S.R., Panda A., Dhupal D. Experimental investigation of surface roughness, flank wear, chip morphology and cost estimation during machining of hardened AISI 4340 steel with coated carbide insert // Mechanics of Advanced Materials and Modern Processes. 2017. Vol. 3. P. 1–15.

Tebassia H., Yallesea M.A., Belhadi S., Girardin F., Mabrouki T. Quality-productivity decision making when turning of Inconel 718 aerospace alloy: A response surface methodology approach // International Journal of Industrial Engineering Computations. 2017. Vol. 8. № 3. P. 347–362.

Kim D.M., Kim D.Y., Banerjee N., Park H.W. Predictive modeling for the cryogenic cooling condition of the hard turning process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Article in press.

Ko T.J., Kim H.S. Surface Integrity and Machineability in Intermittent Hard Turning // International journal of advanced manufacturing technology. 2001. Vol. 18. № 3. P. 168–175.

Опубликован
2018-12-24
Выпуск
Раздел
Технические науки