Особенности процесса резьбонарезания в отверстиях сверхмалых диаметров

УДК 621.9

DOI: 10.12737/22061

М.Ю. Куликов, М.В. Ягодкин

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ В ОТВЕРСТИЯХ

СВЕРХМАЛЫХ ДИАМЕТРОВ

Рассмотрен процесс нарезания резьбы в отверстиях сверхмалых диаметров. Выявлено, что из-за возникающих особенностей ужесточаются условия реза-

ния и появляются изгибающие нагрузки в обрабатывающем метчике.

Ключевые слова: нарезание резьбы, сверхмалый диаметр, тонкое точение, сечение стружки.

M.Yu. Kulikov, M.V. Yagodkin

THREAD-CUTTING PECULIARITIES IN HOLES WITH ULTRA-SMALL DIAMETERS

The process of thread-cutting process in holes with ultra-small diameters is considered. It is revealed that because of the peculiarities arisen the thread-cutting conditions become tougher and bending loads in a tap operating arise.

Key words: thread-cutting, ultra-small diameter, fine turning, cuttings section.

Введение

Особенностью при нарезании резьбы метчиками в отверстиях сверхмалых диаметров является невысокая надёжность процесса резания [1]. Её результатом является поломка метчика при обработке отверстия и возникновение при этом брака. Изучение особенностей процесса формообразования, их влияния на обрабатывающий метчик позволит изыскать пути повышения надёжности процесса резьбонарезания в сверхмалых отверстиях.

Целью данной работы было изучение процесса нарезания резьбы М1,4х0,3 в отверстиях 0 1,1 в алюминиевых сплавах Al3, АМг6, Д16. Использовались стандартные метчики М1,4х0,3 с тремя стружечными канавками и углом подъёма за-

борного конуса 14°, изготовленными из быстрорежущей стали Р6М5.

Анализ конструкции метчика показал наличие на заборном конусе 8 формообразующих лезвий. 3D-моделирование процесса резьбонарезания с использованием программы SolidWorks показало различие условий получения стружки на режущих лезвиях заборного конуса. Полученные данные сведены в таблицу.

Анализ данных таблицы показывает, что условия резания каждого лезвия метчика различны. Сечения полученной стружки колеблются от 0,00066 до 0,0048 мм2, меняется также форма профиля режущего лезвия.

Таблица

Характеристики режущих лезвий и сечений получаемой стружки_

№ режущего лезвия Профиль режущего лезвия Характеристики лезвия

1 5: 0,00066298 мм2 Ь: 0,00066298 мм2

0.0,017 мм \ Г: 0.0,017 мм

: 0,076 мм

: 0,087597 мм

2 5: 0,00331263 мм2 : 0,002746 мм2

^^^^\ : 0.0,038 мм : 0,017.0,0384 мм

\ \

а: 0,176 мм

I: 0,153514 мм

3 5: 0,00801143 мм2 : 0.0,06 мм 5: 0,004751 мм2 0,01.0,0698 мм

: 0,236 мм

: 0,283755 мм

4 5: 0,0125395 мм2 : 0.0,082 мм : 0,004458 мм2 : 0.0,0241 мм

: 0,236 мм

I: 0,228511 мм

5 5: 0,01640071 мм2 : 0.0,104 мм 5: 0,003731 мм2 : 0.0,0241 мм

: 0,236 мм

I: 0,198343 мм

6 Д\ 5: 0,01959506 мм2 : 0.0,126 мм : 0,236 мм 5: 0,003004 мм2 : 0.0,0241 мм

I: 0,168174 мм

7 /Д V 0,02152174 мм2 : 0.0,145 мм : 0,236 мм У 0,002018 мм2 : 0.0,0216 мм

I: 0,130713 мм

8 Д\ 5: 0,02209169 мм2 : 0.0,15 мм : 0,0236 мм : 0,000759 мм2 : 0.0,0148 мм

: 0,082203 мм

а)

б)

Рис. Стружка, полученная: а - первыми 2-мя лезвиями; б - 4, 5 и 6 лезвиями

Стружка, полученная первыми двумя лезвиями, по форме больше напоминает элементную, которая легко распадается на отдельные элементы-гранулы (рисунок а).

Стружка, полученная 4, 5 и 6 (рисунок б) режущими лезвиями, по форме является сливной с большой степенью завивания.

Стружка, полученная 3 режущим лезвием, является по форме промежуточной между элементной и сливной.

Стружка, полученная 7 и 8 режущими кромками, так же получается сливной, но со значительно меньшей степенью завивания.

Эти данные свидетельствуют о том, что в процессе резания на каждое лезвие приходится разная нагрузка, формирова-

ние осевого момента происходит неравномерно, что может приводить к возникновению в метчике изгибающих нагрузок.

Полученные значения сечения среза соизмеримы с радиусом закругления режущих кромок метчика (~ 0,01 мм). При таком соотношении осуществляется процесс, называемый тонким точением. [2 - 4]. В этих условиях обрабатываемый материал разделяется в точке соприкосновения с округлённой вершиной режущего лезвия. Процесс резания состоит из двух составляющих: непосредственно процесса резания, т.е. отделения стружки, и упругопла-стического поднимания слоя обрабатываемого материала [4]. Это приводит к увеличению силы и ужесточению условий резания.

Заключение

Проведённые исследования позволили установить, что при нарезании резьбы сверхмалых диаметров происходит уже-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

сточение условий обработки и возникновение изгибающих усилий на обрабатывающем метчике.

1. Куликов, М.Ю. Исследования надёжности процесса резьбонарезания в отверстиях сверхмалого диаметра / М.Ю. Куликов, М.В. Ягод-кин // Известия КБГУ. - 2015. - №5. - С. 61-62.

2. Рыкунов, А.Н. Особенности применения износостойких инструментальных покрытий при

тонком точении / А.Н. Рыкунов // Справочник. Инженерный журнал. - 2000. - №4. - С. 10-11. 3. Рыкунов, А.Н. Тонкое точение. Математическая модель, режимные границы, физические особенности и технологические возможности про-

цесса / А.Н. Рыкунов . - Рыбинск: РГАТА, 2003. - 258 с.

4. Рыкунов, А.Н. Теплофизический анализ лезвийной обработки с малыми толщинами среза /

1. Kulikov, M.Yu. Reliability investigation of thread-cutting process in holes with ultra-small diameters / M.Yu. Kulikov, M.V. Yagodkin // Proceedings of KSU. - 2015. - №5. - pp. 61-62.

2. Rykunov, А.М Peculiarities of wear-resistant tool coatings at fine turning / А.М Rykunov // Reference Book. Engineering Journal. - 2000. - №4. -pp. 10-11.

А.Н. Рыкунов //Вестник ВВО АТН РФ. - 2010. -№1. - С. 128-134.

3. Rykunov, A.N. Fine Turning. Simulator, Mode Limits, Physical Peculiarities and Process Technological Potentialities / A.N. Rykunov. - Rybinsk: RSATA, 2003. - pp. 258.

4. Rukunov, A.N. Thermalphysic analysis of edge cutting machining with small thick shears / A.N. Rykunov //Bulletin of VVO ATNRF. - 2010. - №1. - pp. 128-134.

Статья поступила в редколлегию 11.07.2016.

Рецензент: д.т.н., профессор Шептунов С.А.

Сведения об авторах:

Куликов Михаил Юрьевич, д.т.н., профессор Института конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ РАН), Москва, e-mail: muk.56@mail.ru.

Ягодкин Максим Викторович, аспирант Института конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ РАН), Москва, тел.: 8(909) 691 09 15.

Kulikov Mikhail Yurievich, D.Eng., Prof. of the Institute of Design-Technological Informatics of RAS (ID-TI RAS), Moscow, e-mail: muk.56@mail.ru. Yagodkin Maxim Victorovich, Post graduate student of the Institute of design-technological informatics of RAS (IDTI RAS), Moscow, Phone: 8(909) 691 09 15.