Високошвидкісна механообробка деталей ГТД
Основи ВСО, інструмент та режими обробки
Технологія високошвидкісний механічної обробки (ВСО) відноситься до числа найбільш прогресивних і швидко розвиваються. Вже сьогодні промисловість провідних країн світу досить широко використовує ВСО при швидкостях різання 500 ... 1500 м/хв і більше (табл. 1) при обробці:
прес-форм і штампів кінцевими фрезами для отримання виробів, широко застосовуються в автомобільній та аерокосмічній промисловості жароміцні сталі, алюмінієві сплави, конструкційні оргпластікі, армовані скловолокном та ін;
фольгованих друкованих плат (швидкісне свердління), для електронної промисловості;
виробів з високоміцних алюмінієвих сплавів в аерокосмічній та автомобільної промисловості та ін
Таблиця 1 Характеристики високошвидкісного різання
В
Наприклад, при фрезеруванні алюмінію використовуються такі діапазони швидкостей, м/хв:
традиційний - менше 500
високопродуктивний - 500 ... 2500
високошвидкісний - 2500 ... 7500
супершвидкісної - більше 7500. p> Донедавна широке застосування цієї технології стримували: ріжучий інструмент, обладнання і системи ЧПУ. Зараз ці проблеми в принципі вирішені. Тому тенденція до розширенню створення і використання технологій високошвидкісної обробки носить стійкий характер.
Високошвидкісна механічна обробка (HSM - High Speed ​​Machining) і високошвидкісне фрезерування (HSM - High Speed ​​Milling), зокрема, в останні роки суттєво змінили підхід до методів механообробки. Вирішальним фактором у оцінці процесу HSM-обробки є продуктивність верстатів, що визначає вартість виробництва і підвищення якісних характеристик процесу обробки.
В
Рис. 1. Криві Соломона. Залежність сил різання від швидкості різання
1. Високошвидкісна обробка
Теоретичним обгрунтуванням високошвидкісної обробки є так звані криві Соломона (Рис. 1), які показують зниження сил різання в деякому діапазоні швидкостей.
Ще наприкінці 20-х років минулого століття Герман Соломон, вивчаючи процеси різання циркульними пилами, зробив висновок, що температура різання залежить від швидкості не монотонно, а має певний екстремальний характер. Цією залежністю він пояснив досягнуті їм у дослідах дуже високі швидкості різання (до 16500 м/хв). p> У наступні роки вивченням цього питання займалися багато вчених, в їх дослідах на балістичних установках були зафіксовані набагато більш високі швидкості різання (Кузнєцов, 1947 р., 50000 м/хв; Кроненберг, 1958 р, 72000 м/хв; Арндт, 1972 р., 132000 м/хв) та запропоновано фізичні та математичні моделі, які пояснюють цей ефект. p> Стосовно до фрезерованию вперше ефект ВСО був реалізований в 1979 р. в Технічному університеті Дармштадта (Німеччина), де з використанням шпинделя на магнітних підшипниках була досягнута швидкість різання 4700 м/хв. Групою співробітників університету під керівництвом професора Г. Шульца була запропонована теорія процесів ВСО та вивчено можливість промислового впровадження цього ефекту [2]. Фізична природа високошвидкісного різання добре пояснюється і російськими вченими на основі фундаментальних закономірностей процесу стружкообразования і зношування під впливом високих швидкостей.
Одним з важливих чинників при ВСО є не тільки зниження величини крутного моменту в зоні високих швидкостей, але і перерозподіл тепла в зоні різання. При невеликих перетинах зрізу в даному діапазоні швидкостей основна маса тепла концентрується в стружці, не встигаючи переходити в заготовку. Тому вважається, що високошвидкісне фрезерування, особливо розвинене в технологіях ВСО, базується на скороченні кількості тепла, що виникає при обробці різанням, яке зазвичай і є причина зносу інструменту. p> Дослідження, проведені під час ВСО з правильно підібраними параметрами, показали, що 75% виробленого тепла відводиться зі стружкою, 20% - через інструмент і 5% - через оброблювану деталь.
Перевага ВСО виходить також за рахунок обробки в надкритичному діапазоні коливань: при високих частотах обертання, які використовуються при ВСО, значно перевищуються частоти власних коливань деталі, інструменту і компонентів верстата. Одночасно з цим, завдяки невеликим поперечним перетинах зрізу, сили різання невеликі, що сприятливо позначається на точності обробки. Крім того - висока якість отримуваної поверхні, відсутність дроблення при різанні, можливість обробки тонкостінних виробів.
2. Вимоги до встаткування для високошвидкісної обробки
Особливості ВСО висувають особливі вимоги до конструкції верстатів, які забезпечують цей вид обробки. Це стосується не тільки всіх елементів самого верстата, але і систем і пристроїв, що забезпечують його роботу, а також цілого ряду робіт з обслуговування верстата і підготовки його до роботи. У загальному випадку серед вимог до високошвидкісного обладнанню можна ...
