Технология затачивания передней поверхности фасонных протяжек, предназначенных для обработки труднообрабатываемых материалов

УДК 621.92.02

И. А. БУГАИ Е. В. ВАСИЛЬЕВ А. Ю. ПОПОВ

Омский государственный технический университет

технология затачивания

передней поверхности

фасонных протяжек, предназначенных для обработки труднообрабатываемых материалов

Для обработки деталей газотурбинных двигателей, изготавливаемых из труднообрабатываемых материалов, используется дорогой и трудоемкий инструмент — протяжка. Таким образом, в настоящей работе, на основе проведенных исследований рассматривается способ продления срока службы многолезвийного режущего инструмента. Восстановление режущей способности металлорежущего инструмента путем шлифования и изменения геометрических параметров. Количество переточек протяжки увеличилось +1—2 от числа калибрующих зубьев.

Ключевые слова: протяжка, перетачивание протяжки, правка шлифовального круга, восстановление режущей способности.

Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках договора № 02.G25.31.0099.

В настоящее время на машиностроительных предприятиях и предприятиях оборонно-промышленного комплекса в большом количестве обрабатываются детали из жаропрочных сплавов, которые используются в авиационных двигателях, промышленных газовых турбинах и т.д. При окончательной обработке различных деталей из труднообрабатываемых материалов широко применяют протягивание. Протягивание — один из самых высокопроизводительных и точных методов механической обработки. Эффективность протягивания объясняется следующими основными характеристиками: большой длиной лезвий, одновременно участвующих в резании, выполнением одним инструментом за один рабочий ход нескольких этапов обработки, отсутствием большого числа вспомогательных ходов инструмента. Так, например, в деталях турбин изготавливают протягиванием до 1300— 1500 однотипных пазов.

По профилю обрабатываемой поверхности протяжки делятся на: плоские, ступенчатые, угловые, пазовые, радиусные, фасонные и др. По конструкции — на сборные и цельные. В некоторых случаях в силу сложности профиля протяжки изготавливаются цельно. Конструктивная форма корпуса определяется типом станка [1, 2].

В процессе работы данным инструментом установлено, что возможно обработать один диск из жаропрочной стали, на котором расположено большое количество пазов ёлочного профиля. Протягивание осуществляют при скоростях резания 1,5 — 2,5 м/мин протяжками из стали Р18. После протягивания одного диска инструмент изнашивается, не даёт требуемую

точность, шероховатость поверхности и т.д. Для восстановления режущей способности инструмента его необходимо перетачивать по передней поверхности, так как при этом уменьшение размера зубьев является минимальным, а также произвести полное копирование всех конструктивных элементов. Припуск на повторную заточку равен 0,15 ... 0,2 мм у протяжек для чистовой обработки и 0,25 ... 0,3 мм у протяжек для черновой обработки. Общая толщина слоя на все повторные затачивания не превышает 1,5 мм. Протяжки затачивают по передним поверхностям зубьев торцем тарельчатого или чашечного круга при возвратно-поступательном перемещении параллельно режущей кромке. Для поддержания объёма впадины после трех —пяти повторных заточек необходимо углублять впадину зуба с заточкой передней поверхности. Количество переточек протяжки ограничивается количеством калибрующих зубьев, обычно их (4 — 6), так при каждой последующей заточке первый калибрующий зуб становится последним режущим зубом (рис. 1). После перетачивания всех калибрующих зубьев инструмент выходит из строя, тем самым не дает необходимый размер, но возможно еще продлить срок службы протяжного инструмента на 10 — 20 % за счет изменения конструктивных элементов.

Восстановление заключается в изменении геометрических параметров инструмента, которые не повлияют на процесс резания и сохранят необходимые технические требования изделия. При перетачивании протяжки по передней поверхности изменяем угол наклона переднего угла (рис. 2).

Рис. 1. Общий вид ёлочной протяжки

Рис. 2. Конструктивная форма зубьев

Рис. 3. Профиль паза

После протягивания паза елочной протяжной необходимо контролировать размер по роликам, который должен быть в пределах допуска (рис. 3). При уменьшении переднего угла на 1 градус и протягивания образца необходимо не только контролировать размер по роликам, а также может изменяться угол профиля, который требуется, чтобы был в пределах допуска.

Аналитические расчеты показывают, что при изменении переднего угла на 1 градус размер по роликам увеличивается на 0,01 мм, а углы профиля

изменяются в пределах 10 минут при этом не выходят из поля допуска (рис. 4).

1 = И'8шу, где Н — высота зуба;

11 = Н'8шу1д4°;

а=Шд27°30';

^дР1 = (а—11)/Н; Д=27°30' — р1, изменение угла на 1°.

Рис. 5. Наладка

Рис. 6. Угловая схема правки

На рис. 5 представлена наладка на заточную операцию. На стол шлифовально-заточного станка устанавливается протяжка, фиксируется с помощью прижимов, как альтернативу можно использовать магнитную плиту. Также на столе установлено правящее устройство алмазный карандаш и правящий алмазный ролик.

Для устранения засаливания и придания необходимой геометрической формы, а также восстановления режущей способности шлифовальный круг необходимо периодически править, так как в процессе шлифования на рабочей поверхности шлифовального круга образуются засаливания и завалы профиля. Шлифовальный круг следует очищать при вращении с рабочей скоростью и минимальным давлением. Это обеспечивает сохранение исходного профиля шлифовального круга [3].

Правку круга (для восстановления геометрической формы и его режущей способности) производят алмазными иглами, алмазными карандашами или с помощью специальных приспособлений, установленных на шлифовально-заточных станках и имеющих принудительный привод. На специальное правящее приспособление устанавливается алмазный ролик.

На производительность и качество правки также влияет и схема правки рабочего круга (рис. 6).

Угловой схемой правки обеспечивается высокое качество поверхности при правке рабочего круга. Как показали исследования, правка по угловой схеме обеспечивает высокую режущую способность шлифовального круга и высокое качество профиля.

В конце правки производится выглаживание в течение трех рабочих ходов.

Библиографический список

1. Щеголев, А. В. Конструирование протяжек / А. В. Ще-голев. - М., 1960. - 352 с.

2. Пронкин, Н. Ф. Протягивание протяжками из твердых сплавов / Н. Ф. Пронкин. - М., 1966. - 108 с.

3. Романов, В. Ф. Технология алмазной правки шлифовальных кругов / В. Ф. Романов, В. В. Авакян. - М. : Машиностроение, 1980. - 118 с.

БУГАЙ Иван Анатольевич, аспирант, ассистент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты». ВАСИЛЬЕВ Евгений Владимирович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Металлорежущие станки и инструменты». ПОПОВ Андрей Юрьевич, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты». Адрес для переписки: boogie9@mail.ru

Статья поступила в редакцию 24.02.2015 г. © И. А. Бугай, Е. В. Васильев, А. Ю. Попов