Раздел 2
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Каждый процесс в широком спектре различных операций области механической обработки материалов имеет свои характерные особенности. Исследования данной работы проводились в основном на операциях продольного точения и сверления. Процесс точения был выбран как "классический" - методически удобный в изучении и наиболее информативный, на базе которого строятся основные модели, широко используемые на других видах обработки. В соответствии с целью настоящих исследований это отнесено и к операции сверления, выполняемой преимущественно быстрорежущим инструментом и требующей обязательного использования СОТС.
2.1. Общие условия исследований
Износ режущего инструмента является многофакторным процессом. Поэтому методика проведения экспериментов предусматривала сведения до минимума или полное устранение нежелательного фактора. Для обеспечения максимальной стабильности получаемых результатов каждая серия стойкостных опытов и комплекс измерений проводились на одной заготовке и одним цельным резцом или пластинами, изготовленными по единой технологии. Заготовки диаметром 180...200 мм и длиной 850...900 мм, отрезались со стандартных шестиметровых прутков. С целью уменьшения влияния на результаты опыта изменения химического состава и свойств по сечению, заготовки перед опытом протачивались (снималось 8...12 мм наружного слоя) и, как правило, опыты проводились до диаметра 70..80 мм.
Скорости резания варьировались в широких пределах (до температур теплостойкости) в зависимости от исследуемого инструментального материала и обрабатываемой заготовки. Подача и глубина резания для конкретных пар оставались на протяжении одной серии экспериментов постоянными. Глубина резания в большинстве случаев была принята равной 0,5 мм. Это было обусловлено тем, что глубина резания, как известно, слабо влияет на стойкость режущего инструмента. Выбор такой величины соответствовал условию рационального использования обрабатываемого и инструментального материалов, чем создавалась возможность увеличения стойкостных опытов в пределах выбранных заготовок и резца.
В исследованиях применялись инструменты из Р6М5 и Р6М5К5. Геометрические параметры во всех опытах соответствовали нормативным и оставались постоянными (в большинстве экспериментов ? = 0°, ? = ?1=12°, ? =?1=45°), что обуславливало правомочность сравнительного количественного анализа. Принятие переднего угла ? = 0° было вызвано следующими соображениями. По справочным данным для обработки различных конструкционных и труднообрабатываемых материалов в зависимости от условий резания значения переднего угла рекомендуются в диапазоне от -10° до 20°. При этом определенная номенклатура инструментов, особенно фасонных, по конструкционным соображениям затачиваются под углом ? = 0°. Далее при ? = 0° уменьшается влияние погрешностей заточки на результаты опытов, так как отпадает необходимость переточки по передней поверхности. С учетом изложенного, переточка резцов проводилась только по задним поверхностям чашечными электрокорундовыми кругами СМ2 на специализированном заточном станке, работающем в полуавтоматическом режиме заточки и доводки с охлаждением СОТС на водной основе.
С целью исключения асимметрии отвода тепла в тело резца из зоны резания углы в плане (в специальных опытах) равнялись 45°, а вершина располагалась на продольной оси симметрии.
Для другой серии опытов были выбраны поворотные сменные быстрорежущие пластины марки Р6М5К5, геометрические параметры которых оставались постоянными, обеспечивая возможность сравнительного анализа в различных условиях резания (рис.2.1).
НаименованиеПоворотная сменная пластина (квадратная) ISO-CodeSPUN120308МатериалБыстрорежущая сталь (HSS) ПокрытиеОтсутствуетФирма-производительTBV-Prazisionswerkzeuge (Германия)Размерные параметрыДлина L12.7 ммШирина B12.7 ммВысота S3.18 ммОсновные геометрические параметры режущего клинаПередний угол (?)0?Задний угол (?)12°Радиус при вершине (r)0.8 ммМеханические свойстваТвердость63...64 HRCПрочность на изгиб?и < 3.3-3.4 ГПаУдельная плотность8,15 г/см3
Фирма-поставщик, ориентированная на производство специальных пластин для проведения научных исследований, обеспечивает гарантированно низкий разброс в свойствах реализуемых пластин. Так, каждый новый прием точения осуществляется на "свежей" грани неперетачиваемых поворотных пластин, что обеспечивает возможность исключения влияния переточки на изменение исходных свойств инструментального материала.
На электроэрозионном станке из идентичного пластинам инструментального материала был изготовлен специальный составной резец, на котором механически крепилась поворотная пластина. Главной целью при изготовлении составного резца являлось требование исключения "паразитных термо-э.д.с." при измерении температуры методом естественной термопары. Другие исследования на операциях точения проводились на этой же конструкции резца.
Стойкостные эксперименты выполнялись стандартным методом продольного точения на токарно-винторезных станках 1К62 и Golchester TRIUMF 2500 (Англия), снабженных бесступенчатым приводом. Режимы резания соответствовали условию чистового и получистового точения.
Измерение износа осуществлялось на специальном микроскопе MITUTOYO с точностью цифрового люнета до 3-го знака после запятой и при 64-кратном увеличении. Для обеспечения базирования пластин и сверла, с учетом выбранных геометрических параметров инструмента на электроэрозионном станке были подготовлены специальные подставки. Замеры производились как по лунке на передней поверхности, так и по задней фаске износа (рис 2.2).
Измерялись следующие параметры износа:
hЗ - износ по задней главной поверхности, мм;
hН - износ вдоль ребра пересечения главной и вспомогательной задних поверхностей (износ по "носику"), мм;
H - ширина износа по "носику", мм.
lЛ - длина пятна контакта стружки с передней поверхностью, мм;
?Л