Экспериментальное исследование стойкости круговых протяжек для обработки зубчатых колес

Скорость резания при линейном протягивании лежит в пределах 12 ... 15 м/мин. Основным фактором, определяющим скорость резания при протягивании является инерция масс гидропривода главного движения (масса штока и поршня).

Повышение скорости резания, а, следовательно, и производительности обработки возможно только при применении кругового протягивания.

Круговое протягивание широко используются в автотракторной промышленности для нарезания деталей с зубчатыми венцами различных типов (зубчатые колеса, зубчатые венцы маховиков двигателей и дисков трения трансмиссий тракторов, зубчатые секторы рулевых механизмов и тормозных систем, зубчатые колеса-валы коробок перемены передач автомобилей и пр.).

Круговое протягивание характеризуется: высокими скоростями резания (выше 20 м/мин); большой суммарной длиной режущих кромок; ударным процессом врезания зуба инструмента в материал заготовки; различными условиями резания черновыми (подъём на зуб до 0,2 мм) и чистовыми (подъём на зуб 0,02 ...0,05 мм) зубьями; интенсивным наростообразованием при скоростях резания 20...30 м/мин.

Как показал опыт высокоскоростного протягивания деталей из разных марок стали на различных скоростях резания, износ резцов по передней поверхности характеризуется наличием небольшой лунки (глубина 0,05...0,06 мм) вдоль передней поверхности. По мере углубления лунки, ее радиус уменьшается, что ухудшает отделение стружки от резца и приводит к интенсификации наростообразования. Кроме того, налипание стружки на передней поверхности вызывает переполнение впадины между зубьями, что приводит к поломке отдельных резцов. Вышеописанные явления устраняются применением обильной подачи охлаждающей жидкости (не менее 60 л/мин) и специальных устройств для принудительного удаления стружки из межзубового пространства._ _

Устройство для принудительного удаления стружки из межзубового

Рис. 9.22. Устройство для принудительного удаления стружки из межзубового

пространства

Наиболее интенсивный износ резцов наблюдается по задним поверхностям (в основном, по уголкам зубьев, в местах перехода боковой и вершинной задней поверхности).

В технологической лаборатории МГТУ «МАМИ» было проведено исследование износа резцовых блоков круговых протяжек с целью определения стойкостных зависимостей и оптимальных режимов резания.

Стойкостные испытания проводились при обработке заготовок из наиболее употребительных в автомобильной промышленности сталей. Резцовые блоки круговой протяжки были изготовлены из быстрорежущих сталей Р18, Р9К10 и Р9М4К8. Подъём на зуб - 0,02 ... 0,2 мм, передний угол у черновых блоков - 15°, у чистовых - 0°; угол затыло- вания у всех зубьев составлял 11°; угловой шаг (р) черновых зубьев - 4°, чистовых - 12°. Обработка заготовок проводилась со скоростями резания 27,02; 32,09 и 48,5 м/мин.

Для точного определения величины площадки износа на задних поверхностях зубьев нанесены базовые линии (с помощью алмазной пирамидки микротвердомера ПМТ-3) параллельные вершинной главной режущей кромке (рис. 9.22, а). Во время испытаний через каждые 200 м пути резания резцовые блоки снимались и проводились замеры расстояния от базовой линии до площадки износа (на инструментальном микроскопе БМИ-Ш). Износ по задней поверхности (А3) определялся по формуле: =/0 1 , где: /о - расстояние от базовой

линии до вершинной режущей кромки неизношенного зуба, мм; расстояние от базовой линии до площадки износа после прохождения / метров пути резания (/р), м; / = 200; 400 ... 3 000 м (рис. 9.22, б, в, г).

Измерение износа зуба по задней поверхности

Рис. 9.22. Измерение износа зуба по задней поверхности: а - схема определения износа; 1 - базовая линия; /о - расстояние от базовой линии до вершинной режущей кромки неизношенного зуба, мм; /, - расстояние от базовой линии до площадки износа после прохождения / метров пути резания, мм; i = 200; 400 ... 3 000 м; 6 в, г - изолинии площадки износа по задней поверхности (б - абразивный износ; в - совмещение абразивного износа и скалывания; - скалывание;); 1,2 - боковые и вершинная режущие кромки; 3 - изолиния площадки абразивного износа; 4 - скол

Результаты стойкостных испытаний резцовых блоков из быстрорежущей стали Р9М4К8 при скорости резания 32,9 м/мин приведены на рис. 9.23.

Анализ семейства кривых износа показывает, что аварийная стадия износа наступает при /г3 равном 0,57...0,6 мм. Поэтому за критерий затупления можно принять величину равную 0,5 мм, что позволяет проводить 10... 12 переточек резцовых блоков. При этом стойкость резца (Гр) лежит в пределах 350 (& = 0,2 мм) ... 1 400 (Sz = 0,12 мм) м.

При уменьшении подъёма на зуб с 0,05 до 0,02 мм толщина срезаемого слоя становится соизмеримой с величиной радиуса скругления режущей кромки, а, следовательно, увеличивается пластическое деформирование поверхностного слоя и трение о задние поверхности режущего клина. В результате падает стойкость.

Стойкостные испытания показали, что существенное влияние на стойкость оказывает величина зерна быстрорежущей стали. При мелком зерне (6...7 балл) наблюдается абразивный износ (рис. 9.22, б) режущего инструмента. При крупном зерне (3...4 балл) происходит скалывание зерен с режущих кромок (рис. 9.22. в, г).

Кривые износа по задней поверхности резца из быстрорежущей стали Р9М4К8 при скорости резания 32,09 м/мин

Рис. 9.23. Кривые износа по задней поверхности резца из быстрорежущей стали Р9М4К8 при скорости резания 32,09 м/мин

Выводы по проведенному исследованию:

При этом сколы являются очагами повышенного износа, что приводит к 4-5 кратной потере стойкости. Наиболее вероятны сколы по уголкам зубьев, поэтому при заточке инструмента необходимо притуплять уголки, что позволит уменьшить вероятность появления сколов.

Исследования стойкости резцовых блоков, изготовленных из различных быстрорежущих сталей при скоростях резания 27,02; 32,09 и 48,5 м/мин показали, что по сравнению со сталями обычной производительности применение сталей Р9К10 и Р9М4К8 позволяет увеличить стойкость протяжек в 1,2 ... 1,4 раза.

Однако стали повышенной производительности требуют более точного регулирования температур термической обработки (например, допуск на температуру закалки стали Р9М4К8 составляет ± 5°С, а для стали Р18 - ± 20°С). Кроме того, стали повышенной производительности требуют более тщательной ковки для достижения необходимого балла карбидной ликвации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >