Новые способы обкатки металлов

09.06.2018
Наиболее эффективным средством повышения производительности при резании металлов является увеличение суммарной длины режущих кромок. При этом производительность возрастает прямо пропорционально увеличению длины режущих кромок.

Одним из прогрессивных способов обработки является бреющее резание, которое заключается в том, что на обычную кинематическую схему резания накладывается дополнительное движение вдоль главной режущей кромки инструмента.

Разновидностью бреющего резания является обработка круглыми вращающимися резцами (KBP). Различают две схемы обработки КВР: с принудительным вращением резца от постороннего источника энергии (круглые принудительно вращающиеся резцы) и с самовращением резца под действием сил, возникающих в процессе резания (круглые самовращающиеся резцы). Бреющее резание применяется для чистового и получистового точения. Режимы резания и стойкость круглых самовращающихся резцов при обработке труднодеформируемых материалов приведены в табл. 25.

В основе нижеприведенных способов обработки, разработанных в Грузинском политехническом институте им. В.И. Ленина, используется метод предварительного подогрева заготовки.

На рис. 48 приведена схема строгания заготовок прямоугольного сечения широким резцом. Скорость резания при строгании 2—6 м/мин, глубина резания до 3 мм, ширина заготовки до 300 мм, температура подогрева 1000—1200° С. Производительность при обработке сутунок марки 50Н повышается в 50 раз, а для сплава Н36ХТЮ — в 200 раз по сравнению с обработкой на фрезерном станке ГФ-1112.

Для зачистки заготовок круглого и конического профиля разработан способ, названный ротостроганием. Инструментом служит специальная головка с радиально расположенными на торце широкими строгальными резцами, производящими периодическое строгание поверхности заготовки при вращении головки. Схема ротострогания приведена на рис. 25. Деталь устанавливается в центрах и получает вращательное движение, так как ротострогальная головка полностью перекрывает длину заготовки, обеспечивается срезание припуска по всей длине заготовки, а смещением оси головки относительно оси изделия на определенную величину достигается переменность режущей кромки резца за период его работы. Время обработки слитка из нержавеющей стали 12Х18Н10Т длиной 450 мм и диаметром 250 мм при нагреве до 1000° C и использовании головки с двумя ножами составляет 3—5 мин. По сравнению с точением на слиткообдирочном станке ротострогание позволяет повысить производительность при обработке нержавеющих сталей в 6 раз, а жаропрочных сплавов — до 15 раз.

Обработка круглого проката небольших диаметров (6—60 мм) осуществляется в основном на бесцентровотокарных станках. Предлагаемый метод обработки пруткового материала из жаропрочных и титановых сплавов кольцевым инструментом заключается в одновременной зачистке по всему периметру поперечного сечения прутка за счет проталкивания или протягивания его через кольцевой инструмент (рис. 27). Применение такого способа по сравнению с бесцентрово-токарной обточкой позволит увеличить производительность при обработке жаропрочных и титановых сплавов в 30 раз

Возможно применение данного способа в линиях волочения инструментальных и специальных сплавов.

Основным недостатком вышеописанных способов обработки является то, что инструмент, непосредственно контактируя с нагретым до высоких температур металлом, имеет низкую стойкость. Этот фактор вызывает необходимость создания специальных устройств для улучшения отвода тепла с контактирующих поверхностей инструмента.

На кафедре МВТУ им. Баумана разработан способ обработки, включающий в себя подогрев срезаемого слоя, резкое его охлаждение за счет СОЖ и затем обработку резцом. Этот способ может найти применение при точении хромоникелевых сталей, обрабатываемость которых, как уже отмечалось, после закалки улучшается.

Иглофрезерование


Процесс иглофрезерования представляет собой разновидность резания материалов, когда срезание с поверхности металла окислов или окалины осуществляется торцами упруго подвижных проволочек из инструментальных материалов. В процессе работы наблюдается самозатачивание режущих кромок, а при чередовании направления вращения иглофрезы исключается операция по ее заточке.

Иглофрезерование имеет ряд общих черт со шлифованием: большое число режущих элементов, наличие отрицательных углов резания, аналогичная кинематика резания.

Иглофреза представляет собой тело вращения, гладкая наружная поверхность которого образуется шлифовальными торцами металлических проволочек, сваренных по внутреннему диаметру и сжатых с боков жесткими фланцами. Материал проволочек — сталь У7—У8, диаметр 0,16—1,00 мм, твердость поверхности ~HRC 60. Число режущих кромок может достигать 40 млн. в зависимости от размера фрезы.

Обработка иглофрезерованием ведется при скорости до 3 м/с, подаче 1—3,5 м/мин, усилие прижима иглофре-зы к металлу 15—25 кгс на 1 см ее ширины. Съем металла составляет до 0,1 кг/ч на 1 см ширины.

Данные по стойкости весьма противоречивы; так, по отечественным материалам стойкость иглофрезы в среднем равна 50 ч, а по данным фирмы «Kieserling» (ФРГ), выпускающей иглофрезерные станки по советской лицензии, стойкость составляет 500 ч и выше.

Область применения иглофрезерования в металлургии — удаление окалины с поверхности крупного сортового проката из углеродистой и низколегированных сталей.

Значительные резервы заложены в усовершенствовании твердых сплавов, быстрорежущих сталей и абразивных материалов, а также в комплексном усовершенствовании конструкции и технологии изготовления режущего инструмента. Существенного повышения производительности можно достигнуть при пределе прочности на изгиб инструментального материала не менее 180—200 кгс/мм2 и твердости HRC 50—60 при 800— 900° С.

Необходимо дальнейшее усовершенствование методов регулирования формы стружки, которая при высоких скоростях резания и резании с подогревом становится пластичной и опасной. Стружкоотвод регулируется с помощью особых форм режущей части дополнительных устройств (стружколоматели, стружкозавиватели и др.), а также программированным изменением толщины среза (колебания инструмента, переменная подача и т. д.).