отчет. Отчет по практике. Толщина стружки
 Скачать 333.9 Kb.
|
|
В отчете изложены результаты исследования процесса глубокого безвыводного сверления алюминиевых заготовок стандартными спиральными сверлами для обработки легких сплавов ГОСТ 19548-88 и их промышленной проверки. Собственно процесс образования элемента алюминиевой стружки протекает по таким же законам образования, как и для других пластичных металлов за счет циклических сдвигов. Образующийся при этом нарост, высота которого, как показали измерения корней стружки, находится в пределах 0,1…0,3 мм, слабо влияет на изменение коэффициента ее утолщения, при средней толщине (0,05…0,3 мм) среза и средних диапазонов скорости резания (26…35 мго/мин). На изменение условий движения стружки в стружечных канавках влияют четыре главных фактора: - толщина стружки; - температура контактирующих поверхностей обрабатываемого и инструментального материалов; - «гладкость» образующей поверхности стружечной канавки сверла; - адгезионное взаимодействие обрабатываемого и инструментального материалов. Поэтому все разнообразнейшие условия процесса резания и перемещения стружки по винтовым стружечным канавкам стандартного сверла обобщены тремя этапами перемещения режущего инструмента в обрабатываемом материале. 1. Из-за практического отсутствия смазочно-охлаждающих технологических средств в зоне резания при достижении глубины отверстия более 3d активируется процесс образования, роста и срыва наростов. При этом температура на режущих кромках (ГРК) в среднем достигает 235°, С, а на периферии ГРК по диаметру отверстия до 300°, С, тогда как удельный вес фрагментов стружки в этих условиях достигает 0,5 гр/см3 , а наростов -0,8 гр/см3 при плотности в 1,5…2 раза выше плотности основного обрабатываемого материала. 2. При достижении глубины отверстия более 3…4d в результате совместного действия высоких удельных контактных напряжений и температуры, адгезионного и механического взаимодействия в зоне обработки , а также из-за повышенной химической активности алюминия происходит слипание элементов стружки с фрагментами наростов, образуя при этом «рыхлые» пакеты. Температура в зоне обработки достигает 340…360° С, удельный вес пакетов стружки 0,6…0,7 гр/см3. 3. Дальнейшее увеличение температуры в зоне обработки из-за вторичной конвенции тепла из стружки в обработанную деталь и режущий инструмент приводит к росту влияния сил адгезии, под воздействием которых «рыхлые» пакеты стружки, взаимодействуя с диспергированной стружкой, образующей поверхностью отверстия и режущего инструмента, затормаживаются, превращаясь в «плотноупакованные» пакеты. При этом происходит остановка и закупорка их в стружечных канавках, как следствие этого поломка (разрушение) режущего инструмента. Для устранения влияний адгезионных и механических взаимодействий инструментального и обрабатываемого материалов при безвыводной обработке глубоких отверстий стандартными сверлами в алюминиевых сплавах, необходимо ликвидировать такое явление, протекающее в зоне резания, как пакетирование стружки в стружечных канавках. При этом вредное влияние адгезионного и механического взаимодействия инструментального и обрабатываемого материала решают двумя способами: - Устранить вредное влияние сил адгезии можно за счет изменения условий в зоне резания и обработки, температурного режима, т.е. применением тонких износостойких покрытий нитрида (КОН TiN 10 изн.) и карбида (КОН TiC 10 изн.) титана, по данным работы [1]. - Применением полировки образующей поверхности стружечной канавки режущего инструмента, по данным работы [1]. Применение всех этих методов в отдельности не приносит хороших результатов при сверлении глубоких отверстий в алюминиях. Так же для сверления применяют стандартные и специальные спиральные сверла из быстрорежущей стали и с вставками из твердого сплава, эжекторные сверла и сверла одностороннего резания (ружейные) с рабочей частью из твердого сплава. Шнековые сверла используют при L >20d. Для сверления стандартными и шнековыми сверлами используют вертикально-сверлильные и токарные станки. Для сверления эжекторными и сверлами одностороннего резания используется специальное оборудование или переоснащенное типовое (токарные и сверлильные станки). Для получения отверстий более высокого качества отверстия зенкеруют, развертывают, дорнуют. Однако увод сверла, полученный после сверления, не исправляется. Получение глубоких отверстий малого диаметра. Для получения глубоких отверстий малого диаметра (d = 1…5 мм, L/d=10…100) в деталях из различных сталей и сплавов в основном используют сверление, электрохимическое и электроэрозионное прошивание. Для сверления применяют стандартные и специальные спиральные сверла из быстрорежущей стали и сверла одностороннего резания с внутренним подводом СОЖ (ружейные сверла) с рабочей частью из твердого сплава. Стандартные спиральные сверла используют при L >20d. Сверление отверстий производят на токарных и вертикально-сверлильных станках, причем часто с ручной подачей инструмента. Так как для эвакуации стружки из зоны резания, смазки и охлаждения инструмента необходим его периодический вывод из отверстия, то производительность обработки оказывается очень низкой. Она может быть существенно (до 2,5 раз) увеличена при использовании специализированных станков с автоматизированным циклом сверления или станков с ЧПУ. Точность диаметра отверстий при сверлении спиральными сверлами соответствует 12…13 квалитетам, а шероховатость поверхности – Ra=6,3…15 мкм. Для уменьшения увода оси отверстия целесообразно его обработку осуществлять при встречном вращении детали и инструмента или только при вращении детали. Другим путем уменьшения увода является сверление с периодическим увеличением вылета инструмента. Шнековые сверла (d>3 мм) дают возможность, по сравнению со стандартными спиральными сверлами, значительно увеличить глубину сверления без вывода сверла из отверстия. Точность и шероховатость поверхности отверстия оказываются примерно такими же, как и при сверлении стандартными спиральными сверлами. Еще более эффективны твердосплавные сверла одностороннего резания с внутренним подводом СОЖ, которые в отечественной промышленности применяют для сверления отверстий с d<2 мм (за рубежом от 1,2 мм) и глубиной до 100d. Твердосплавные сверла одностороннего резания обеспечивают повышение производительности обработки в 2…3 раза по сравнению с обработкой спиральными сверлами. Точность диаметра отверстий при сверлении сверлами одностороннего резания соответствует 7…11 квалитетам, а шероховатость поверхности – Ra=2,5 мкм. Важным достоинством сверл одностороннего резания является и то, что они обеспечивают наименьший увод оси отверстия (до 0,1 мм) и отклонение ее от прямолинейности (около 0,01 мм на 200 мм глубины). Для получения глубоких отверстий (d=1…2 мм, L=200 мм) в труднообрабатываемых сталях и сплавах применяют электрохимическое прошивание. В качестве электродов–инструментов используют калиброванные латунные трубки с толщиной стенок 0,1…0,2 мм. Точность диаметра отверстий соответствует 12 квалитету, увод оси отверстия не превышает 0,12 мм на каждые 100 мм глубины. Недостаток метода электрохимического прошивания – растравливание некоторых металлов и сплавов по границам зерен, глубина которого может достигать 20…30 мкм. Достаточно широкое применение для получения глубоких отверстий малого диаметра находит электроэрозионное прошивание. С помощью этого метода можно, в частности, прошивать отверстия с d=1 мм и глубиной до 100d и более. Точность диаметра прошитого отверстия примерно соответствует 12…14 квалитетам, шероховатость поверхности – Ra=3,2…5 мкм. Рабочие подачи при обработке отверстий диаметром 1…3 мм в незакаленных сталях составляют 5…20 мм/мин, а износ инструмента по длине находится в пределах 50-80% от глубины прошитого отверстия. Недостатком электроэрозионного прошивания отверстий является возможность образования в поверхностном слое микротрещин и растягивающих остаточных напряжений. Отдельные методы электроэрозионно-химического прошивания позволяют обрабатывать заготовки с большой скоростью (до 300 м/мин) с величиной шероховатости поверхности Ra=0,63…1,25 мкм. В ряде случаев к качеству поверхностного слоя и точности глубоких отверстий малого диаметра предъявляются высокие требования (JT6…JT8, Ra=1,25 мкм), обеспечение которых непосредственно с помощью рассмотренных методов обработки оказывается затруднительным. Возникает необходимость отделочной обработки отверстий, в качестве которой (при твердости заготовок до HRCЭ45) представляется целесообразным использовать дорнование.  Рис. 1 Схемы дорнования отверстий а – шаром; б – консольно закрепленной однозубой прошивкой; в – многозубой протяжкой со сжатием заготовки; г – многозубой протяжкой с растяжением заготовки; д – многозубой протяжкой с осевым заневоливанием заготовки; ж – однозубой незакрепленной в осевом направлении прошивкой, размещенной с зазором в направляющей втулке; з – однозубой незакрепленной в осевом направлении прошивкой, размещенной с натягом в направляющей втулке Процесс дорнования (деформирующего протягивания, прошивания) состоит в холодном пластическом деформировании заготовки при поступательном перемещении через отверстие с некоторым натягом специального инструмента. При этом происходит повышение точности отверстий до 6…7 квалитета, интенсивное сглаживание микронеровностей Ra = 0,1…0,05 мкм и упрочнение поверхностного слоя (приращение микротвердости составляет 130…260%); после дорнования на оптимальном режиме в поверхностном слое формируются сжимающие остаточные напряжения. В качестве инструмента при дорновании глубоких отверстий с d >30 мм используются протяжки; в зависимости от глубины отверстия и жесткости заготовок обработку осуществляют с их сжатием (рис. 1, в), растяжением (рис1, г) или осевым заневоливанием (рис. 1, д). Инструмент изготавливается с высокой точностью: отклонение от круглости цилиндрических ленточек не более 0,002 мм, шероховатость рабочих поверхностей Ra ≤ 0,04 мкм. Важное влияние на процесс дорнования оказывает применяемый смазочный материал, устраняющий схватывание инструмента с заготовкой и обеспечивающий снижение деформирующего усилия, повышение точности и качества поверхности. При дорновании глубоких отверстий малого диаметра (1…5 мм) применение протяжек становится невозможным из-за их низкой прочности. Здесь в качестве инструмента могут быть использованы шары или прошивки (рис. 1, а, ж, з), которые проталкиваются через обрабатываемое отверстие цилиндрическим стержнем-толкателем. Шары, особенно твердосплавные, как инструменты, обладают несомненными достоинствами, к которым относятся высокая прочность, стойкость и точность. Однако для их изготовления необходимо специальное оборудование. Прошивки лишены отмеченных недостатков. Но при эксплуатации, особенно твердосплавных прошивок, необходимо избегать появления изгибающих нагрузок, которые могут возникнуть при входе инструмента в обрабатываемое отверстие. Для этого прошивку целесообразно размещать в направляющей втулке либо с малым зазором (рис. 1, ж), либо с натягом (1, з). В последнем случае направляющая втулка выполняется из эластичного антифрикционного материала, например, фторопласта. Для дорнования глубоких отверстий прошивками (шарами) используют специальные станки и различные прессы, которые оснащают специальными приспособлениями. При небольших партиях заготовок дорнование выполняют на сверлильных или фрезерных станках. В качестве инструмента при дорновании используют стальные и твердосплавные шары, однозубые и многозубые прошивки и протяжки (рис. 1). Рабочая часть зубьев прошивок и протяжек в большинстве случаев оформляется в виде двух усеченных конусов, соединенных цилиндрической ленточкой 0,1…3 мм. Для изготовления прошивок и протяжек практически всегда целесообразно применение твердых сплавов, группы ВК, обеспечивающих высокую стойкость инструментов и устраняющих в подавляющем большинстве случаев схватывание обрабатываемого и инструментального материалов. Результаты исследования точности и шероховатости поверхности отверстий глубиной 100 мм после сверления и дорнования отверстий приведены в табл. 2.5. Как видно из таблицы, дорнование позволяет резко уменьшить высоту микронеровностей, а также обеспечить высокую точность диаметра отверстий – она повышается с 11…12 до 7 квалитета.
Вместе с тем необходимо отметить, что возникающие при сверлении спиральным сверлом грубая и нерегулярная шероховатость поверхности, большие отклонения от круглости отверстий (табл. 2.5), отрицательно сказываются на шероховатости и отклонениях от круглости отверстий после дорнования. Так, после сверления отклонения от круглости отверстий достигают 40 мкм, а после дорнования – 7 мкм и составляют бóльшую часть погрешности диаметра отверстия. Поэтому для обеспечения в процессе дорнования более высокой точности и меньшей шероховатости поверхности отверстий представляется целесообразным их сверление выполнять твердосплавными сверлами одностороннего резания с внутренним подводом СОЖ.  | ||||||||||||||||||||||||||||||