Дослідження впливу технологічних факторів на стійкість ріжучого інструменту при плазмово-механійчній обробці

В. Нечаєв А. Рязанцев С. Реброва Д. Лавриненко
Отримано 04.01.2021, Доопрацьовано 06.03.2021, Прийнято 27.04.2021
Анотація

Мета. Метою даної роботи є вдосконалення технології обробки деталей з важкооброблюваних матеріалів, а саме – дослідження й наукове обґрунтування параметрів процесу плазмово-механічної обробки поверхонь деталей з легованих сталей для підвищення продуктивності обробки, забезпечення необхідного періоду стійкості різального інструменту. Методи дослідження. Результати роботи з плазмово-механічної обробки отримані шляхом теоретичних і експериментальних досліджень. Теоретичні дослідження полягають у визначенні факторів, які впливають на інтенсивність зношування різального інструменту в умовах плазмово-механічного точіння й стругання. Експериментальні дослідження засновані на комплексному вивченні взаємозв'язку основних показників механічної обробки з факторами попереднього плазмового нагрівання припуску. Наукова новизна. У результаті проведених досліджень були отримані дані про особливості протікання процесу спрацьовування інструментального матеріалу, динаміку параметрів зношування інструменту при нагріванні заготовки плазмовою дугою. Виявлена залежність зростання фаски зношування від параметрів нагрівання поверхневого шару заготовки, установлений розподіл нормальних та дотичних напруг на контактних поверхнях ріжучого клину. Практичне значення. Розроблений процес плазмово-механічної обробки та рекомендації з вибору параметрів нагрівання та різання дозволяють збільшити продуктивність обробки заготовок із середньо легованих сталей при забезпеченні заданих параметрів стійкості ріжучої частини інструменту. Результати. Встановлено, що попереднє плазмове нагрівання при механічної обробки забезпечує протікання специфічного термічного циклу в матеріалі припуску, у результаті чого змінюються твердість і пластичність оброблюваного матеріалу. Зміна механічних властивостей припуску приводить до зниження питомих навантажень на ріжучий клин, до зниження інтенсивності його адгезійного зношування й тендітного руйнування, до стабілізації його округлення, що позитивно позначається в цілому на ефективності процесу плазмово-механічної обробки важкооброблюваних матеріалів. Можливо здійснювати плазмово-механічну обробку в режимі інтенсивного зношування леза, доводячи розмір фаски по задній поверхні до половини товщини ріжучої пластини

Ключові слова:
плазмова дуга; різальний інструмент; стійкість; нормальні та дотичні напруги; зношування

Взято з Том 19, № 1, 2021

Сторінки 39–44

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. – М., Машгиз, 1956. - 367 с.

[2] Шатерин М.А., Коротких М.Т., Нечаев В.П. Плазмотрон для плазменно-механической обработки. – «Сварочное производство», 1986, №8, - с.27, 28.

[3] Нечаев В.П., Рязанцев А.А. Особенности тепловых процессов при обработке заготовок с плазменным нагревом. – Вісник Криворізького технічного університету. Збірник наукових праць. – Вип.26. Кривий Ріг, 2010. – с.157-160.

[4] Шатерин М.А., Коротких М.Т., Нечаев В.П. Плазменно-механическое торцовое фрезерование. – Машиностроитель, 1986, №9.

[5] Патент №134189 Україна, МПК В23К 10/02 «Спосіб плазмово-механічної обробки» / В.П.Нечаєв, А.О. Рязанцев; заявник і патентовласник ДВНЗ «Криворізький національний університет», №U 2018 11200; заявл. 14.11.18; опубл. 10.05.19, бюл. №9.

[6] Шатерин М.А. Медко В.С. Влияние предварительного плазменного нагрева заготовки на снижение силы резания / Технология, организация и техника машиностроительного производства. – 1985. – Вып. 11. – С.10-11.

[7] Мрочек Ж. А., Кожуро Л. М., Хейфец М. Л. Плазменно-механическая обработка материалов. – Вестник ГГТУ имени П.О. Сухого. – Гомель, №4 (26) 2006. – с. 44-47.

[8] Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. – 320 с.

[9] Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977. –304 с.

[10] Нечаєв В.П., Рязанцев А.О., Чернявська О.В., Лаухіна Л.І., Лавриненко Д.О. Вплив параметрів процесу плазмово-механічної обробки на якість поверхневого шару деталей. - Вісник Криворізького національного університету. Збірник наукових праць. – Вип.49. Кривий Ріг, 2019. – с.105-112.

[11] Кунин В.С. Опыт внедрения плазменно-механической обработки. – Л.: ЛДНТП, 1982. – 28с.

[12] Резников А.Н., Резников Л.А. Энергетические расчеты при резании с плазменным подогревом обрабатываемого материала. – Энергомашиностроение, 1981, №11, с. 26-28

[13] The PERA «Cutfast» plasma-assisted Hot-machining process. – Engineering Digest (Canada), 1977, 38, №7, р. 17.

[14] Вакаса Х. Применение обработки резанием с плазменным подогревом. – Oyo kikai kogau (Mechanical Engineering Application), 1976, т. 17, №3, с. 54-59.

[15] Шатуров, Г. Ф. Прогрессивные процессы механической обработки поверхностей / Г. Ф. Шатуров, Ж. А. Мрочек. – Минск : УП «Технопринт», 2001. – С. 460.

[16] Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М., «Машиностроение», 1975. – С.135-142.

[17] Резников А.Н., Шатерин М.А., Кунин В.С., Резников Л.А. Обработка металлов резанием с плазменным нагревом. – М.: Машиностроение, 1986. – 232 с.

[18] Sun S., Brandt M., Dargusch M.S. Thermally Enhanced Machining of Hard-to-Machine Materials. International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2010, Vol. 50(8), p. 663–680.

[19] Madhavulu G., Ahmed B. Hot Machining Process for Improved Metal Removal Rates in Turning Operations. Journal of Materials Processing Technology. –1994, Vol. 44, p. 199–206.

[20] Kitagawa T., Maekawa K. Plasma Hot Machining for New Engineering Materials. Wear. – 1990, Vol. 139(2), p. 251–267.

[21] Leshock C.E.; Kim Jin-Nam, Shin Yung C. Plasma Enhanced Machining of Inconel 718: Modeling of Workpiece Tempera ture with Plas ma Hea ting a nd Experimental Results. Int. J. Ma ch. Tools Ma nuf. 2001, №41. Р. 877–897.

[22] Chen S.H., Tsai K.T. Predictive Analysis for the Thermal Diffusion of the Plasma-Assisted Machining of Superalloy Inconel-718 Based on Exponential Smoothing, Advances in Materials Science and Engineering. 2018, Vol. 2018. Article ID 9532394, 9 pages.

Nechaev, V., Ryazancev, А., Rebrova, S., & Lavrinenko, D. (2021). Research of the influence of technological factors on the life of the cutting tool during plasma-mechanical processing. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(1), 39-44. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2021-1-52-39-44
uk