Торцовые режущие и Режуще-деформирующие фрезы с боковыми многогранными неперетачиваемыми пластинами

8. Медиковський М.О. Застосування динамiчного програмування для 3aAa4Î piBHOMipHoro використання вiтpoвих електроустановок / М.О. Медиковський, В.М. Теслюк, О.Б. Шуневич // Технiчна електродпнамжа : зб. наук. праць. - 2014. - № 4. - С. 135-137.

Надтшла доредакцп 26.10.2016р.

Кравчишин В.С., Медиковский М.О, МельникР.В., Шуневич О.Б. Исследование режимов управления энергодинамическими процессами в системах электроснабжения при наличии аккумулирующих элементов

Обоснована эффективность использования управляемых аккумуляторных батарей в структуре ветровой электрической станции, с целью повышения эффективности использования производимой мощности. Установлено, что применение управляемых аккумуляторных батарей в структуре ветровой электростанции расширяет возможности оптимизации режимов энергопотребления, а также существенно повышает эффективность ветроэнергетического оборудования. Использование энергоаккумулирующего элемента в структуре ветровой электростанции обеспечивает смягчение переходных энергодинамических процессов в периоды критических погодных условий (в условиях недостаточной или избыточной скорости ветра) и нагрузок потребителей.

Ключевые слова: ветровая электрическая станция, аккумуляторная батарея, структура ВЭС.

Kravchyshyn V.S., MedykovskyyM.O., MelnykR.V., Shunevych O.B. The Research of Modes of Control of Energy-dynamic Processes in Electricity Supply Systems Using Accumulator Batteries

The efficiency of using accumulator batteries in wind power plant structure for increasing the efficiency of using of generated power is substantiated. Using controlled accumulator batteries in the wind power plant structure significantly expands possibilities of optimization of electricity supply modes and increases the efficiency of power equipment. Using of energy-accumulating element in wind power plant structure allows softening the transition energy-dynamic process during critical weather conditions (where wind speed is critically low or high) and critical consumer loads.

Keywords: wind power station, accumulator battery, wind power station structure.

УДК 621.9.025.7

ТОРЦОВЫЕ РЕЖУЩИЕ И РЕЖУЩЕ-ДЕФОРМИРУЮЩИЕ ФРЕЗЫ

С БОКОВЫМИ МНОГОГРАННЫМИ НЕПЕРЕТАЧИВАЕМЫМИ

ПЛАСТИНАМИ В.А. Настасенко1

Рассмотрены сборные торцовые фрезы с боковым креплением стандартных многогранных неперетачиваемых пластин (МНП) и показаны их недостатки - значительный радиус сопряжения боковых граней на вершинах (г > 0,2 мм), что ограничивает их применение для черновой обработки с большой толщиной срезаемого слоя. Предложено устранить указанный недостаток дополнительной заточки на вершинах МНП лысок или дуговых выемок, уменьшающих этот радиус до г < 0,01 мм, что обеспечивает возможность их применения для чистовой обработки. На этой базе создан новый вид пластин - боковые многогранные неперетачиваемые пластины (БМНП) и новые конструкции торцовых фрез, в т.ч. для комбинированной чистовой обработки резанием и пластическим деформированием.

Ключевые слова: многогранные неперетачиваемые пластины, сборные торцовые фрезы.

1 проф. В. А. Настасенко, канд. техн. наук - Херсонская государственная морская академия

Актуальность и практическая значимость работы. В настоящее время сборные режущие инструменты с механическим креплением многогранных не-перетачиваемых пластин (МНП) из твердых сплавов относятся к наиболее прогрессивным видам. Среди торцовых фрез наиболее широко применяются конструкции с радиальной установкой МНП [1], однако тангенциальная и боковая установки [2] имеют ряд преимуществ: 1) большую толщину пластин в направлении действия сил резания; 2) большую жесткость пластин и фрезы, 3) удобство установки и крепления МНП, что позволяет повысить режимы резания. Таким образом, усовершенствование торцовых фрез, в т.ч. за счет перехода к схемам тангенциальной и боковой установок и крепления МНП, является важной и актуальной задачей, поскольку улучшает технико-экономические показатели фрезерования и расширяет технологические возможности применения фрез.

Анализ состояния проблемы, выбор цели и задач работы. Среди многих исполнений сборных торцовых фрез с механическим креплением стандартных МНП (ГОСТ 19043-80... ГОСТ 19081-80) [1], базовой принята конструкция Сестрорецкого инструментального завода (рис. 1).

Рис. 1. Сборная черновая торцовая фреза Сестрорецкого инструментального завода с боковым механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин

Фреза предназначена для обработки уступов, поэтому в рамках схем установки пластин, приведенных на рис. 2; а-в, она реализует тангенциальную схему. Однако простое применение стандартных МНП возможно лишь при их радиальной установке, так как при тангенциальной и боковой - возникают проблемы срезания корня стружки, связанные с наличием переходных радиусных участков г = 0,2.2,4 мм, выполненных на вершинах пластин (рис. 2. г), увеличение которых целесообразно, поскольку повышает стойкость пресс-форм для изготовления МНП.

Рис. 2. Взаимосвязь схем установки режущих пластин, связанная с гранями куба: а) радиальная; б) тангенциальная; в) боковая; г) варианты установки стандартных МНП по трем плоскостям куба

Связь известных схем установки режущих пластин в общей структуре в виде граней куба не была выделена в научной и учебной литературе [1-10] и впервые была приведена в работе [11], что характеризует все 3 варианта, как единую систему и позволяет судить о ее завершенности. Наименее благоприятно применение стандартных МНП при их боковой установке, поэтому оно ограничено условиями чернового фрезерования со снятием припуска большой толщины поскольку при ^ < 0,3 г происходит не резание, а смятие металла. Однако при чистовой обработке изделий пластическое деформирование (наклеп) поверхностного слоя может дать положительный эффект повышения его прочности и износостойкости.

Решение данной проблемы имеет большой практический и научный интерес. Поэтому научную новизну данной работы составляет обоснование возможности выполнения чистовой обработки при боковой установке режущих пластин в сочетании процессов резания и пластического деформирования.

Главной целью выполняемой работы является расширение диапазона применения МНП стандартных форм при их боковой установке для чистовой обработки фрезерованием плоских поверхностей и возможности их пластического деформирования для повышения прочностных и износостойких показателей обработанных поверхностей изделий.

Обоснование пути достижения поставленной цели. Исходной является рабочая гипотеза о возможности использования в торцовых фрезах стандартных МНП простых форм: правильной трехгранной, неправильной трехгранной с углом профиля 80 о, квадратной, ромбической, пятигранной, шестигранной и круглой при установке их на боковую сторону.

Для реализации выдвинутой гипотезы требуется устранение переходных радиусных участков у вершин МНП. В патенте [12] она решена путем дополнительной заточки лысок т или выемок радиуса гв на вершинах МНП после их прессования до величины г'< 0,01 мм (рис. 3), что сводит такие МНП к новому виду - боковым многогранным неперетачиваемым пластинам (или БМНП). Главной отличительной особенностью БМНП от других видов МНП является наличие острых режущих кромок на боковых ребрах, что относится к явным признакам, подтверждающим их отличие, как нового вида пластин. При этом выполнение дуговых выемок на вершинах удваивает количество режущих кромок по сравнению с исходными пластинами, что сокращает их расход на единицу выпускаемой продукции.

Рис 3. Стандартные БМНП: а) с дисками т; б) с выемками гв, устраняющими исходный переходный радиус сопряжения боковых сторон и схемы обработки ними

Формы остальных видов стандартных пластин с выемками и лысками, удаляющими радиусный переходный участок г на вершине по патенту [12], показаны на рис. 4.

Рис. 4. Форма стандартных БМНП с дуговыми выемками 1 радиуса г1 или с плоскими лысками 2, 3, 4, удаляющими радиусные переходные участки г у

вершин

Количество предлагаемых БМНП (рис. 4) удваивается за счет выполнения в них центральных отверстий, что закрывает все поле возможных технических решений в данной сфере. Выполнение предлагаемых режущих лысок или выемок позволяет свести переходный радиус сопряжения вершинных режущих кромок на боковых гранях пластины до величины г'< 0,01 мм, что создает возможность срезания тонких стружек и обеспечивает применение всех предлагаемых пластин для чистовой обработки. Прямой угол у вершин БМНП в = 90 о после заточки лысок и дуговых выемок исключает появление изгибающих и растягивающих напряжений на режущих кромках, что благоприятно для работы твердого сплава.

Разработка новых видов торцовых фрез с БМНП. На базе исходных черновых торцовых фрез Сестрорецкого инструментального завода с боковой установкой стандартных квадратных МНП (см. рис. 1), в рамках патента [12] были выполнены и испытаны новые чистовые фрезы при минимальной переделке - замене квадратных пластин на ромбические БМНП с исходным углом профиля 80° и дополнительной заточкой лысок, уменьшающих радиус сопряжения боковых режущих кромок (рис. 5), что упрощает их изготовление.

Рис. 5. Предлагаемая конструкция торцовой фрезы с ромбическими БМНП с дополнительной заточкой лысок на вершинах

Кроме ромбических, в патенте [12] разработана установка любых других исполнений пластин, приведенных на рис. 4. Правильная форма БМНП позволяет использовать все их режущие кромки за счет переустановки после износа при минимальной подналадке, а плоская симметричная форма пластин (кроме ромбических) обеспечивает возможность удвоения их переустановок за счет поворота БМНП на противоположную опорную плоскость, поскольку их уголки по внутреннему диаметру незначительно изнашиваются при торцовой обработке. Для ромбических БМНП переустановка на другую опорную поверхность выполняется их переносом на диаметрально противоположную сторону фрезы. Таким образом, предлагаемые БМНП обеспечивает минимум 4 переустановки, а при дуговых выемках на вершинах - их количество удваивается, поэтому они превосходят все известные МНП.

Дальнейшее развитие конструкций предлагаемых фрез связано с изменением угла установки БМНП относительно плоскости резания (рис. 6). Это позволяет управлять направлением схода стружки, уменьшая таким образом возможность повреждения обрабатываемой поверхности, что является важным положительным фактором при чистовой обработке.

Совокупность приведенных вариантов сочетаний радиусов и углов наклона режущих кромок БМНП обеспечивает применение одной и той же универсальной пластины для любых видов обработки: чистовой, получистовой и черновой.

Дальнейшее развитие предлагаемых конструкций фрез и новых способов их применения заключается в реализации деформирующей чистовой обработки изделий. Для этого достаточно базовую фрезу (см. рис. 1) вращать в противоположную сторону, а подачу выполнить в направлении исходного заднего угла, что реализует принцип двойственности технических и научных решений, изложенный в работах [13, 14]. Наиболее эффективным в данном случае является использование круглых пластин, поскольку при боковой установке они обеспечивают процесс деформирования в любом направлении вращения и фрезы. При

этом возможна ротационная установка пластин, в т.ч. с автоматическим поворотом ее вдоль всей дуги окружности от действующих на нее сил деформации обрабатываемого слоя.

Исполнение 1 Исполнение 2

Исполнение 3 Исполнение 4

Исполнение 5 Исполнение 6 Исполнение 7 Исполнение 8

Рис. 6. Установка БМНП под наклоном к плоскости резания

Следующим вариантом развития всех предлагаемых конструкций фрез является сочетание на них режущих БМНП и деформирующих МНП. В вариантах установки пластин, показанных на рис. 7, они чередуются за счет установки друг за другом. Для исключения резания БМНП различной формы (2, 16, 17, 18, 19, 20) по деформированному слою, адекватные их форме деформирующие МНП (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) в радиальном направлении могут быть утоплены глубже в пазах, чем режущие БМНП, а со стороны торца - выступать за плоскость резания П на величину припуска Лд для деформирования.

Другой вариант установки режущих БМНП и деформирующих МНП - параллельными парами друг на друге (рис. 8), с контактом их по боковым опорным поверхностям. При этом БМНП любой формы (2, 16, 17, 18, 19, 20) могут быть установлены в паре снаружи, а прилегающие к ним с внутренней стороны МНП адекватной им формы (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33) могут выступать за плоскость резания П на величину припуска Лд для деформирования. Установка и крепление таких БМНП и МНП в гнездах корпуса фрезы адекватны рассмотренным ранее вариантам, отличия заключаются лишь в удлинении крепежных винтов 6, или штифтов 9, или винтов 12 и штифтов 11 в других вариантах крепления.

\л

Рис. 7. Режуще-деформирующий вариант исполнения фрезы и установки ее

пластин

Рис. 8. Режуще-деформирующий вариант исполнения фрез с установкой МНП

и БМНП внакладку

Дальнейшее совершенствование конструкций связано с установкой в гнездах корпуса фрез нового вида режуще-деформирующих пластин (рис. 9) различной формы (34, 35, 36, 37, 38, 39, 40), у которых лыски или выемки выпол-

нены на половине длины боковых ребер (41, 42), а на второй их половине - сохранен исходный радиус г округления вершин МНП. Установка и крепление новых пластин в гнездах корпуса фрезы отличаются от базовой лишь согласованием высоты и формы выступающей части штифтов с формой выемок для неподвижного крепления круглых пластин.

Рис. 9. Режуще-деформирующие пластины для оснащения фрез

Выводы:

1. Существующие конструкции сборных торцовых фрез с механическим креплением и боковой установкой стандартных многогранных неперетачиваемых пластин (МНП) могут выполнять только черновую обработку, из-за значительного радиуса сопряжения боковых режущих кромок у вершин пластин.

2. Предлагаемые исполнения боковых многогранных неперетачиваемых пластин (БМНП) устраняют указанные недостатки за счет заточки лысок или выемок на вершинах и позволяют обеспечить получистовую и чистовую обработку широкого диапазона плоских поверхностей.

3. Предлагаемые варианты формы и установки БМНП позволяют обеспечить возможность чистовой, получистовой и черновой режущей обработки, а в сочетании с МНП - деформирующей или комбинированной режуще-деформирующей обработки поверхностей, что расширяет их технологические возможности.

Литература

1. Самойлов В С. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент : справочник / ВС. Самойлов, Э.Ф. Эйхманс, В.Л. Фяльковский и др. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1988, -368 с.

2. Родин ПР. Металлорежущие инструменты / ПР. Родин. - К. : Изд-во "Вища шк." Головное изд-во, 1986. - 455 с.

3. Ординарцев И. А. Справочник инструментальщика / И. А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; под общ. ред. И.А. Ординарцева. - Л. : Изд-во "Машиностроение". Ле-нингр. отд-ние, 1987. - 846 с.

4. Хает Г.Л. Сборный твердосплавный инструмент / Г.Л. Хает, В.М. Гах, К.Г. Громаков и др.; под общ. ред. Г.Л. Хаета. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1989. - 256 с.

5. Сахаров Г.Н. Металлорежущие инструменты : учебник [для студ. ВНЗ] / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л Боровой и др.; под общ. ред. Г.Н. Сахаров. - М. : Изд-во "Машиностроение". 1989. - 328 с.

6. Фельдштейн Е.Э. Металлорежущие инструменты: справочник конструктора / Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. - Мн. : Изд-во "Новое знание", 2000, - 1039 с.

7. Кукляк, М.Л. Металорiзальнi шструменти. Проектування : навч : поабн. / М.Л. Кукляк, 1.С. Афтаназгв, I.I. Юрчишин. - Львгв : Вид-во НУ "Львiвська полггехшка", 2003. - 556 с.

8. Шагун, В.И. Режущий инструмент: Проектирование. Производство. Эксплуатация : учеб. пособ. / В.И. Шагун. - Мн. : Изд-во НПООО "ПИОН", 2002. - 496 с.

9. Солоненко, В.Г. Резание металлов и режущие инструменты : учебн. пособ. [для студ. ВУЗов] / В.Г. Солоненко, А.А. Рыжкин. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 2007. - 586 с.

10. Верещака, А.С. Резание материалов / А.С. Верещака. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 2009. -

458 с.

11. Настасенко, В. А. Новые виды режущих инструментов с боковой установкой режущих пластин / В.А. Настасенко, М.В. Бабий, И.В. Блах, В.В. Вирич // Прогресивш технологи та сис-теми машинобудування : Мiжнар. зб. наук. праць. - Донецьк : Вид-во ДонНТУ. - 2011. - Вип. 41. - С. 186-194.

12. Патент Российской Федерации на изобретение № 2318634. Торцовая режуще-деформирующая фреза, способ обработки ими, рабочие пластины к ним и способ их изготовления. Заявка № 2005110805/02 от 13.04.05. Авт. изобр. Настасенко В.А., Урсал К.Г. / БИ 2008. - № 7 от 10.03.08.

13. Настасенко В.А. Двойственность вариантов конструирования как один из общих критериев оптимизации / В.А. Настасенко // Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века : матер. VI Междунар. науч.-техн. конф. - Донецк : Изд-во ДонГТУ. - 1999. - Т. 2. - С. 193-196.

14. Настасенко В.А. Принцип двойственности в научных исследованиях и его роль в определении естественных величин механических и электромагнитных единиц измерения / В.А. Настасенко // Науковий вюник ХНТУ : наук. журнал. - Херсон : Вид-во ХНТУ. - 2013. - № 2(7). - С. 285-297.

Надтшла доредакцп 25.10.2016р.

Настасенко В. О. Top^Bi pi3anbHi та рiзально-деформувальнi фрези з боковими багатогранними непереточуваними пластинами

Розглянуто збiрнi торцевi фрези з боковим краплениям стандартних багатогранних непереточуваних пластин (БНП) i показано !х недолши - значний радiус сполучення бiчних граней на вершинах (r > 0,2 мм), що обмежуе !х використання для чорнового об-роблення з великою товщиною зрiзуваного шару. Запропоновано усунути вказаний не-долш додатковим заточуванням на вершинах БНП лисок i дугових вшмок, яю зменшу-ють цей радiус до r < 0,01 мм, що забезпечуе можливiсть !х використання для чистового оброблення. На цiй базi створено новий вид рiзальиих пластин - бiчнi багатограииi не-переточуваш пластини (ББНП) i новi конструкцп торцевих фрез, зокрема для комбшо-ваного чистового оброблення рiзаииям i пластичним деформуванням.

Ключов1 слова: багатогранш непереточуваиi пластини, збiрнi торцевi фрези.

Nastasenko VA. Face Cutting and Cutting-by-Deforming Milling Cutters with Lateral Multifaceted Unresharpenable Plates

Base structure of assembled face milling cutter with lateral mechanical fixing of standard multifaceted unresharpenable plates (MUP) was considered, and its disadvantages were shown-considerable radius of integration of lateral faces on taps (r > 0.2 mm) that limits their application for rough machining with large thickness of the lager being cut off. The possibility of removing the above mentioned disadvantage was shown due to additional sharpening of flats and are grooves on tops of MUP that all0ws to decrease this radius up to r < 0.01 mm that provides for the possibility of their application for finishing machining. The distinguis-

hing feature of such plates is - the availability of sharp cutting eager's on lateral faces that allows classifying them as a new type - lateral multifaceted unresharpenable plates (LMUP). A number of structures of face milling cutters were development on their basis according to the Russian Federation patent for the invention № 2318634 here at it was n that there is a possibility to combine standard MUP with suggested LMUP which allows to create cutting-by-deforming face milling cutters and widen the possibility of finishing machining of the surfaces on account of smoothing out remaining roughness after milling.

Keywords: multifaceted unresharpenable plates, assembled face milling cutter, rough machining.