Исследование формообразования твердосплавных червячных фрез электроэрозионным способом

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ЧЕРВЯЧНЫХ ФРЕЗ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ СПОСОБОМ Домнин Петр Валерьевич, к.т.н., доцент Гарифуллин Айрат Анфасович, аспирант Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

В данном исследовании рассмотрен процесс электроэрозионной обработки твердосплавной мелкомодульной червячной фрезы, используемой в часовой промышленности для нарезания зубчатых колес, шестеренок механизма наручных часов. Данная фреза имеет диаметр 12 мм и толщину от 4 мм до 16 мм в зависимости от характеристик нарезаемого профиля и геометрии зубьев. Фреза, изготавливается из заготовки спеченного твердого сплава марки ВК8

Твердые сплавы имеют достаточно высокую твердость (85-92 БЯА) и высокую теплостойкость (800—1000 °С), за счёт высокотвердых карбидов вольфрама и кобальтовой металлической связки. Это способствует повышению скорости обработки и стойкости. Как правило, заготовки из твердого сплава спекаются в определенных формах под конкретные цели.

Рис. 1 Заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную

червячную фрезу.

Представленная на рис.1 заготовка предназначена специально для фрезы и выполнен в виде трубы, которая затем разрезается на кольца (рис.2) на электроэрозионном станке.

Рис. 2 Вырезанная заготовка из спеченного твердого сплава под мелкомодульную червячную фрезу на электроэрозионном станке.

Далее с помощью электроэрозионной вырезки формируются стружечные канавки будущей червячной фрезы и заготовка принимает форму фрезы рис.3.

Рис. 3 Заготовка мелкомодульной твердосплавной червячной фрезы с вырезанными стружечными канавками на электроэрозионном станке.

Затем на специальном шлифовальном станке алмазными кругами формируется профиль зубьев червячной фрезы и затылованная задняя поверхность рис.4- рис.6

о и,

-л I

в

Рис. 4 Затылованная мелкомодульная твердосплавная червячная фреза.

нш

/ 5тн А

II 2ихм

Рис. 5 Чертеж мелкомодульной червячной фрезы.

Профиль zyfaeö Ь нормальном es чет MacwwaS

г тез

ÖJ77

t Материал ВК 6 М

2 Число зу5ье6 Z-12

3 Модуль ш4,№2

U, Угол наклона ЪтмШ линии q>=0W.

Рис. 6 Профиль зубьев фрезы.

В табл.1 приведены исследования влияния параметров электроэрозионной обработки включающие значения частоты, длительности электрических импульсов и силы рабочего тока в зависимости от шероховатости поверхностного слоя твердого сплава.

Таблица 1. Влияние режимов электроэрозионной обработки фрезы из сплава ВК8 на шероховатость и эксплуатационные показатели

Материал электрода (площадь обработки, мм ) Частота, кГц Длительность импульсов, мкс Сила тока, А Производительность, мм3/мин Относительный объемный износ ЭИ, % Параметр шероховатость, мкм

МНБ-3 (400) 8 100 46 155 66 Я2=20

44 19 40 128 37 Я2=10

100 7 29 84 34 Яа= 2,5...2,0

200 3 19 40 40 Яа= 2,0...1,25

М1 (180) 66 14 10 26 140 Яа= 2,5.1,25

88 10 6 10 130 Яа= 2,0.1,25

200 3 0,5 5 110 Яа= 1,25... 0,63

200 3 0.1 3 100 Яа= 0,4.. 0,32

Таблица 2. Рекомендуемые режимы обработки твердого сплава ВК8 в зависимости от требуемого параметра шероховатости обработанной поверхности

Параметр шероховатости, мкм Электрические параметры импульса Относительный объемный износ электрода, %

Частота, кГц Длительность, мкс Скважность Сила рабочего тока, А

Rz = 40 8 60-100 2 40-60 150/65

Rz = 40 8; 22; 44 10-60 2 25-40

Яа= 1,6 88; 200 1,5-7,0 2 10-30

Ял = 0,8 200; 440 1,0-3,0 2,3 3-15 (70 -80)/ 40

Ял = 0,4 200; 440 1,0-3,0 2 0,1—1 100/40

На рис.8 приведен экран электроэрозионного станка с ЧПУ с фрагментом программы и чертежом обрабатываемой фрезы.

Рис. 8 Программа ЧПУ на экране электроэрозионного станка

На основании проведенного исследования и анализа опыта применения электроэрозионной обработки можно сделать вывод, что процесс электроэрозионной обработки твердосплавных инструментов является перспективным и характеризуется комплексной взаимосвязью параметров процес-

са электроэрозии (табл.1 и 2), специфики конструкции режущего инструмента включающей: геометрию, шероховатость и физико-химические характеристики поверхностного слоя. При этом электроэрозия достаточно эффективна по сравнению с традиционными методами обработки твердого сплава из-за его высокой твердости.

Список литературы

1. Петухов Ю.Е. Формообразование численными методами / Ю.Е. Петухов. - М. : «Янус-К», 2004. - 200 с.

2. Петухов Ю. Е., Домнин П. В. Формообразование фасонных винтовых поверхностей инструментов на основе применения стандартных концевых и торцевых фрез. - М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2012. -130с.

3. Гречишников, В. А. Математическое моделирование в инструментальном производстве / Гречишников В.А., Колесов Н.В., Петухов Ю.Е.. - М. : МГТУ «СТАНКИН». УМО АМ, 2003. -116 с.

4. Петухов Ю.Е. Проектирование инструментов для обработки резанием деталей с фасонной винтовой поверхностью на стадии технологической подготовки производства : дис. ... докт. техн. наук : 05.03.01 / Петухов Ю.Е.. - М., 2004. - 393с.

5. Петухов Ю.Е. Численные модели режущего инструмента для обработки сложных поверхностей / Петухов Ю.Е., Колесов Н.В. // Вестник машиностроения. - 2003. - №5. - С. 61-63.

6. Петухов Ю.Е. Профилирование режущих инструментов среде Т-Аех САБ-3Б / Петухов Ю.Е. // Вестник машиностроения. - 2003. - №8. - С. 67-70.

7. Петухов, Ю.Е. Способ формообразования фасонной винтовой поверхности стандартным инструментом прямого профиля / Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Вестник МГТУ «СТАНКИН». - 2011. - №3. - С. 102-106.

8. Колесов Н.В. Система контроля сложных кромок режущих инструментов / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. // ИТО: Инструмент. Технология. Оборудование. - 2003. - №2. - С. 42-45.

9. Петухов Ю.Е. Компьютерная модель формообразования сложной поверхности / Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Международная научно-техническая конференция «Автоматизация: проблемы, идеи, решения». В 2 т. : сб. науч. ст. - Тула, 2010. - Т. 1. - С. 197-200.

10. Колесов Н.В. Компьютерная модель дисковых фасонных затылованных фрез / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е., Баринов А.В. // Вестник машиностроения. - 1999. - №6. - С. 57-61.

11. Домнин П.В. Решение обратной задачи профилирования на базе схемы численного метода заданных сечений /Петухов Ю.Е., Домнин П.В. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. - 2011. - №11. - С. 26-29.

12. Колесов Н.В. Математическая модель червячной фрезы с протуберанцем / Колесов Н.В., Петухов Ю.Е. // СТИН. - 1995. - №6. - С. 26-29.

13. Колесов Н.В. Два типа компьютерных моделей режущего инструмента Колесов/ Н.В., Петухов Ю.Е. // СТИН. - 2007. - №8. - С. 23-26.

14. Петухов Ю.Е. Точность профилирования при обработке винтовой фасонной поверхности / Ю.Е. Петухов, П.В. Домнин // СТИН. - 2011 - №7. - С. 14-17.

15. Петухов Ю.Е., Математическая модель криволинейной режущей кромки спирального сверла повышенной стойкости / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». - 2012. - №3. - С. 28-32.

16. Петухов Ю.Е. Некоторые направления развития САПР режущего инструмента / Ю.Е. Петухов // СТИН. - 2003. - №8. - С. 26-30.

17. Петухов Ю.Е. Затачивание по передней поверхности спиральных сверл с криволинейными режущими кромками / Ю.Е. Петухов, А.А. Водовозов // Вестник МГТУ «СТАНКИН». -2014. - №1 (28). - С. 39-43.

18. Петухов Ю.Е.Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля./ Петухов Ю.Е., Домнин П.В.//Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33

19. Петухов Ю.Е.Задачи по формообразованию при обработке резанием /Петухов Ю.Е., Колесов Н.В., Юрасов С.Ю.//Вестник машиностроения. 2014. № 3. С. 65-71.

20. Петухов Ю.Е.Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы./ Петухов Ю.Е, Домнин П.В.//Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2011. № 2. С. 156-164.

21. Петухов Ю.Е. Способ шлифования фасонных валов. Патент на изобретение RUS 863310 04.05.1979

22. Петухов Ю.Е.Устройство для правки фасонных шлифовальных кругов. Патент на изобретение RUS 823101 21.03.1979

23. Петухов Ю.Е.Способ обработки цилиндрических поверхностей патент на изобретение RUS 904999 04.05.1979

24. Петухов Ю.Е.Прибор для профилирования червячных фрез. Патент на изобретение RUS 878467 07.12.1978

25. Петухов Ю.Е Определение задних кинематических углов при обработке винтовых фасонных поверхностей стандартными фрезами прямого профиля /Петухов Ю.Е., Домнин П.В.//Вестник МГТУ Станкин. 2014. № 2 (29). С. 27-33.

26. Petukhov Yu.E.Some directions of cutting tool cad system development./ Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 2003. Т. 23. № 8. С. 72-76.

27. Petukhov Yu.E.Curvilinear cutting edge of a helical bit with uniform life./ Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 2014. Т. 34. № 10. С. 645-648.

28. Kolesov N.V.The mathematical model of a hob with protuberances./Kolesov N.V., Petukhov Yu.E.//Russian Engineering Research. 1995. Т. 15. № 4. С. 71-75

29. Petukhov, Y.E. Shaping precision in machining a screw surface / Y.E. Petukhov, P.V. Domnin // Russian Engineering Research. - 2011. - T. 31. - №10. - С. 1013-1015.

30. Kolesov, N.V. Computer models of cutting tools / N.V. Kolesov, Y.E. Petukhov // Russian Engineering Research. - 2007. - T. 27. - №11. - С. 812-814.

31. Petukhov, Y.E. Determining the shape of the back surface of disc milling cutter for machining a contoured surface / Y.E. Petukhov, A.V. Movsesyan // Russian Engineering Research. - 2007. - T. 27. - №8. - С. 519-521.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД НА ПРОЦЕСС ПРОТЯГИВАНИЯ

Евсеев Евгений Юрьевич Селезнев Юрий Никитович

Юго-западный государственный университет, г.Курск, Россия

При обработке протягиванием в условиях высоких контактных напряжений в соприкасающихся парах деталь—инструмент, когда срезаются малые толщины стружек при больших удельных давлениях, трение становится существенным фактором, определяющим характер протекания износа инструмента. Это приводит к возрастанию износа режущей поверхности и увеличению шероховатости поверхности. В связи с этим, применение СОТС и являются эффективным средством снижения сил трения, повышения стойкости протяжного инструмента и качества поверхности после протягивания. Поэтому анализ влияния различных видов СОТС на процесс протягивания и принципов их выбора является актуальным.

Целенаправленное применение СОТС позволяет снижать изнашивание режущего инструмента, улучшать качество обработанной поверхности и повышать производительность труда. Как следует из исследований [ 1- 6] правильное применение СОТС позволяет повысить стойкость протяжного инструмента, увеличить режимы резания на 20. 60 % и производительность труда на 10 ..50 %, а так же существенно влияет на уменьшение глубины наклепа, особенного срезанием толстых стружек.