Исследование и разработка конструкций инструментов для кольцевого сверления

Заточка по главной передней поверхности

Тарельчатый шлифовальный круг 2725-0044 ГОСТ 16176-82

0,2

2000

20

0,42

1

Режимы резания и основное время при заточной операции (заточка по главной задней поверхности) приведены в таблице 7.5. Схема наладки представлена на рисунке 7.5.

Рисунок 7.5- Заточка по главной задней поверхности

Таблица 7.5 - Режимы резания

Оборудование	Наименование перехода	Инструмент	Z, мм	S, мм/мин	V, м/с	To, мин	i
Станок для заточки корончатых сверл и фрез BKS Kaindl	Заточка по главной задней поверхности	Шлифовальный круг формы ПП 125х6х32 24А 16 Ст2.6…7 КБ ГОСТ 2424-89	0,2	2000	20	0,42	1

В таблице 7.6 приведены режимы для термической обработки.

Таблица 7.6 - Режимы для термической обработки

Сталь	Т закалки, оС	Т отпуска, оС	HRC	ув, МПа	Теплостойкость, оС
Р6М5	1200-1230	540-560	63-65	3200-3600	620

Изготовления данной режущей части технологично. Наиболее оптимальным для маленьких диаметров сверл считаем вариант изготовления режущей части в виде втулки из прутка. Технология изготовления такой детали проще, стоимость изготовления выше. Это обеспечит большую прочность и жесткость.

8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ КОЛЬЦЕВЫХ СВЕРЛ

От правильного выбора типа режущего инструмента и режимов обработки во многом зависит качество готовой продукции и производительность, которые влияют на стоимость изделий.

Прежде всего, необходимо рассмотреть условия работы инструмента для кольцевого сверления и выбрать его с теми характеристиками, которые дадут большую производительность и лучшее качество обработанной поверхности. На рисунке 8.1 представлены зависимости сил резания от геометрических параметров инструмента.

Рисунок 8.1 - Зависимости сил резания от геометрических параметров инструмента

При выборе инструмента необходимо оценивать материал и размеры заготовки. Так же, внимательно необходимо отнестись к выбору материала, из которого выполнено кольцевое сверло по металлу. В настоящее время самым качественным материалом для сверла по металлу является быстрорежущая сталь. Сверла из этого материала являются более прочными, поэтому прослужат намного дольше. Так же возможно использование режущей части с напаянными твердосплавными пластинками.

Так же следует учитывать особенности металлорежущего оборудования, его жесткость, мощность, возможные скорости резания и подачи. Точность, жесткость и надежность крепления влияют на точность обработки и стойкость инструмента. Важно чтобы инструмент был быстросменным, для сохранения высокой производительности.

Диаметр сверла будет зависеть от требуемого диаметра отверстия или от требуемого диаметра заготовки. Ширина режущей части зависит от обрабатываемого материала, от требований к получаемому отверстию или заготовке (в том числе диаметр режущей части). А глубина - от ширины заготовки или глубины получаемого отверстия. На все геометрические параметры имеются свои оптимальные значения. В разделе оценки конструкторско-технологической эффективности можно видеть оптимальные геометрические размеры режущей части инструмента. С помощью методики оценки КТЭ можно выбрать инструмент с необходимыми эксплуатационными характеристиками.

Следует так же учитывать, что несоблюдение рекомендуемых режимов обработки ведет к нерациональному использованию возможностей станка, снижению ресурса инструмента и ухудшению качества обработки.

Следует решить, необходим ли подвод охлаждения в зону резания. Если да, то подбирать инструмент с отверстием для подачи СОЖ или сжатого воздуха. От того какое качество поверхности потребуется, выбирают режущую часть, с правильно подобранной геометрией режущего зуба (одинаковые зубья, с развальцовкой) и стружкоотводящие канавки (с наружной стороны, чередующиеся или с обеих сторон).

Определение расхода инструмента, износостойкости. Для бесперебойного функционирования производства необходимо хорошо налаженное материально-техническое обеспечение (МТО), которое на предприятиях осуществляется через органы материально-технического снабжения. Количество необходимых инструментов для кольцевого сверления зависит от потребностей предприятия. Определим количество необходимого инструмента в месяц при полной загрузке.

Основная часть деталей кольцевого сверла является конструкционными и в процессе работы практически не изнашиваются. Режущая часть испытывает большие нагрузки и поэтому изнашивается быстрее. Поэтому в процессе работы необходима перезаточка, максимальное количество (Кпер) которой составляет 10 раз. Так же для обеспечения стабильной работы кольцевого сверла необходимо иметь следующие запасные части: болт, пружинная шайба и др. в количестве двух штук в запасе. Период стойкости инструмента для кольцевого сверления Т=100 минут, коэффициент использования (Кмногор) корпуса равен 10. Полный ресурс находится по формуле (8.1). То есть полный ресурс (Трес) составляет 1 корпус и 10 сменных режущих частей.

(8.1)

Действительный годовой фонд Fд времени составляет 2000 часов. Таким образом, по формуле (8.2) найдем сколько в год необходимо корпусов и других вспомогательных элементов для соединения корпуса с режущей частью.

(8.2)

Поэтому в месяц необходимо по одному инструменту, но так как инструмент может потеряться, подвержен поломкам, то принимаем по 2 инструмента в полной комплектации (то есть 2 корпуса и 20 сменных режущих частей).

Для повышения эффективности кольцевого сверления необходимо придерживаться рекомендаций к оборудованию, инструменту и процессу.

Рекомендации к оборудованию: высокая жесткость системы СПИД, которая влияет на точность базирования инструмента относительно заготовки, точность изготовления отверстия, оснащение станков приводом бесступенчатого изменения подачи инструмента, приводом, обеспечивающим высокие частоты вращения.

Рекомендации к инструменту: на диаметры режущей части более 70 мм при необходимости припаивать твердосплавные пластинки; назначать оптимальные параметры заточки режущей части, в зависимости от условий обработки и материалов заготовки и инструмента; при обработке труднообрабатываемых материалов нанесение износостойких покрытий на режущую часть.

Рекомендации к процессу кольцевой обработки: назначение рациональных режимов кольцевого сверления (таблица 8.1); предусмотреть отвод стружки; подобрать СОЖ с оптимальными характеристиками, качество которых влияет на процесс обработки и стойкость инструмента.

Таблица 8.1 - Рекомендуемые режимы обработки

Обрабатываемый материал	Не легированная сталь/алюминий	Легированная /нержавеющая сталь	Чугун
Скорость резания, м/мин	30-35	20	10
Подача, мм/зуб	0,05	0,03	0,01

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе была проведена конструкторско-технологическая разработка инструментов для кольцевого сверления, предназначенного для сверления отверстий в сплошном материале, либо для рассверливания отверстий при двух одновременно происходящих движениях: вращении сверла вокруг его оси (или вращение заготовки) и поступательном движении подачи вдоль оси инструмента.

В литературном обзоре рассмотрено кольцевое сверление как вид обработки, показаны возможные результаты кольцевой обработки и проведён анализ литературных источников, с целью изучения и анализа имеющихся инструментов.

В разделе «Анализ состояния вопроса» рассмотрены условия работы кольцевого инструмента, а так же проблемы, связанные с разработкой конструкций инструментов для кольцевой обработки.

В третьем разделе изложена методика проектирования кольцевых сверл, с возможностью выбора различных исполнений.

В четвертом разделе раскрыто, как с учетом выше приведенной методики и для решения поставленных задач, нами сконструировано пять технологичных конструкций инструментов для кольцевой обработки, с ожидаемыми повышенными производительность, качеством поверхности, геометрической точностью и стойкостью инструмента. Каждая конструкция по-своему уникальна.

В пятом разделе произведен расчет сил резания, напряжений, перемещений, деформаций и вибраций. Рассчитано количество выделяемой теплоты, показаны тепловые потоки.

В шестом разделе разработана методика предварительной оценки конструкторско-технологической эффективности кольцевых сверл, с целью возможности выбора оптимальных геометрических параметров кольцевых сверл.

В седьмом разделе разработана технология изготовления режущей части, показана реальность ее изготовления для действующих производств.

В восьмом разделе даны рекомендации по выбору и применению кольцевых сверл, по повышению эффективности кольцевого сверления.

Научная новизна данной диссертационной работы заключается в следующем:

1) установлены основные закономерности конструкторских связей в сборной конструкции кольцевого сверла;

2) разработана методика проектирования кольцевых сверл различного исполнения.

Техническая новизна заключается в разработке типовых базовых конструкций инструментов для кольцевой обработки:

1) кольцевое сверло с клиновым креплением полотна;

2) кольцевое сверло с отверстием для подачи СОЖ;

3) кольцевое сверло с твердосплавными стержнями;

4) кольцевое сверло с чашкой;

5) кольцевое сверло с фланцевым креплением полотна.

Практическая ценность выполнения данной работы заключается в:

1. Ожидаемом повышении производительности обработки за счет жесткости, возможности передачи большого крутящего момента.

2. Ожидаемом повышении геометрической точности и качества поверхности.

3. Ожидаемом повышении стойкости инструмента.

4. Технологичных конструкциях всех типовых исполнений кольцевого сверла.

Практическая реализация. Разработанные кольцевые сверла и методика их проектирования рекомендуются для использования и изготовления на машиностроительных предприятиях АО «ВОМЗ» и ООО «ССМ-Тяжмаш».

Апробация работы. Основные результаты работы были опубликованы и докладывались на семинарах и научно-технических конференциях различного уровня, а именно:

1. На Международной студенческой конференции «Конструкция, технология, эксплуатация и экология в механике» (г. Зелёна- Гура, 2013).

2. На Международной молодежной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и процессы» (г. Курск, 2014).

3. На Международной научно-практической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (г. Курск, 2014).

4. На Международной научно-практической конференции «Юность и знание-гарантия успеха-2015» (г. Курск, 2015).

5. На Международной научной конференции «Молодые исследователи - регионам» (г.Вологда, 2014, 2015, 2016).

6. На межрегиональной научной конференции «IX Ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых» (г. Вологда, 2014, 2015).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шагун, В. И. Металлорежущие инструменты: учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов / В.И. Шагун. - Москва: Высш. шк., 2007. - 423 с.

2. Солоненко, В. Г. Резание металлов и режущие инструменты: учеб. пособие / В. Г. Солоненко, А. А. Рыжкин Москва: ИНФРА-М, 2013. - 416 с.

3. Проектирование режущих инструментов: учеб. пособие / В. А. Гречишников, С. Н. Григорьев, И. А. Коротков, А. Г. Схиртладзе. - 2-е изд., перераб. и доп. - Старый Оскол: ТНТ, 2010. - 300 с.

4. Ящерицын, П. И. Теория резания: учебник / П. И. Ящерицын, Е. Э. Фельдштейн, М. А. Корниевич. - 2-е изд., испр. и доп. - Минск: Новое знание, 2006. - 512 с.

5. Расчет режимов резания. Курсовое и дипломное проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие/ В. В. Марков, А. В. Сметанников, П. И. Кискеев, Л. И. Лебедева, Д. А. Вечинников. - Орёл: Орел-ГТУ, 2010. - 112 с.

6. Петраков, Ю. В. Моделирование процессов резания: учеб. пособие / Ю. В. Петраков, О. И. Драчёв. - Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 240 с.

7. Королева, В. А. Справочник инструментальщика / В. А. Королева, П. М. Зотова, Л. С. Марголина. - Минск: Беларусь, 1976. - 416 с.

Размещено на Allbest.ur