VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

При выборе режимов резания обработки наплавленных поверхностей следует учитывать требования к стойкости инструмента и качеству обработанных поверхностей. Это достаточно сложно сделать в силу противоречивости этих требований. Например, увеличение скорости резания приводит к улучшению качества поверхности, но увеличивает износ инструмента.

Для решения поставленной задачи для случая обработки наплавленных поверхностей композитом 10 были разработаны диаграммы, позволяющие выбрать режимы токарной обработки, обеспечивающие заданное значение параметра шероховатости Ra при наибольшей производительности.

При оптимизации обработки по критерию максимальной производительности в качестве целевой функции использовалась функция, учитывающая влияние факторов, зависящих от режима резания, на производительность обработки, т.е. на скорость съема материала:

(1)

где v и S – скорость резания (м/с) и подача (мм/об);

Т – стойкость инструмента, мин;

τ_см – время на смену инструмента, мин.

В качестве ограничений использовалась:

Для обрабатываемого материала ПП-Нп-18Х1Г1М:

; (2)

для ПП-Нп-25Х5ФМС:

; (3)

для ПП-Нп-30Х4Г2М:

. (4)

где Т_min – рассчитанное заранее минимальное значение стойкости исходя из соображений наибольшей экономической эффективности.

Система ограничений для чистового точения композитом также формировалась с учетом гарантированного обеспечения требуемого значения шероховатости R_треб обработанной поверхности по формуле:

(5)

В качестве других ограничений при решении оптимизационной задачи также использовались ограничения, накладываемые технологическими возможностями станка: ограничение по скорости

πDn_min≤ 601000v≤ πDn_max, (6)

где D – диаметр обработки, мм; n_min и n_max – минимально и максимально допустимые частоты вращения привода главного движения станка, об/мин.

Ограничение по подаче:

S_min ≤ S ≤ S_max. (7)

Задача была решена в среде MatLab 6.5. На рис. 1–3 представлены результаты расчета для случаев точения наплавленной поверхности инструментом из композита 10. Материал наплавки – ПП–Нп–18Х1Г1М. В ходе расчета режимы резания подбирались таким образом, чтобы обеспечить стойкость не менее Т_min =30 мин при шероховатости поверхности не более Ra =1,25 мкм.

Используются графики следующим образом: по требуемой глубине резания определяются значения оптимальной скорости резания и подачи на оборот. В качестве справочных данных используются графики, где можно определить значения шероховатости поверхности, стойкости инструмента и производительности обработки при найденных значениях скорости и подачи.

Анализ графиков показывает, что с увеличением глубины резания уменьшается и оптимальная скорость, и оптимальная подача. Причем уменьшение подачи куда значительнее. Соответственно уменьшается и площадь обрабатываемой поверхности в единицу времени. Наилучших показателей качества можно достичь при глубине резания не более 0,1 мм.

 

Рис.1. Зависимость оптимальных значений скорости резания и подачи от глубины резания. Обрабатываемый материал – ПП–Нп–18Х1Г1М.

Материал режущей части – композит 10.

 

 

Т, мин

 

 

t, мм

Ra, мкм

 

 

t, мм

 

 

Q, мм²/c

 

 

t, мм

 

В табл. 1 приведены геометрия режущей части и рекомендуемые режимы резания наплавок инструментом из композита.

Таблица 1

Геометрия режущей части и рекомендуемые режимы

резания наплавок инструментом из композита

Геометрия режущей части инструмента
, град	, град	, град	, град
– (2…6)	8…10	1…2	35…40
Режимы резания
V,м/с		S, мм/об
1,0…3,0		0,02…0,05

Таким образом, установлен технологический критерий (максимальное значение шероховатости обработанной поверхности R_a = 1,25 мкм), превышение которого делает нецелесообразным дальнейшее чистовое резание наплавки при h₃  0,30 мм. Определены оптимальные значения режущей части инструмента из композита и рациональные режимы, при которых гарантированно обеспечивается заданное качество обработки и требуемая минимальная стойкость инструмента при наибольшей производительности.

Список литературы

1. Кудряшов Е.А. Обработка деталей инструментом из композитов в осложненных технологических условиях. В 2-х т. Т.2 – Чита: Изд-во Читинского гос. тех. ун-та, 2002. – 290 с.

2. Лапшакова Л.А. Исследование качества поверхностного слоя при лезвийной обработке прерывистых и наплавленных поверхностей инструментом из композита: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Волгоград, 2004. – 14 с.

Код для цитирования: Скопировать