ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ СТАЛЕЙ ТИПА 38ХНЗМФА


Проволоцкий А.Е., Паршин Ю.И.

(НМетАУ, г. Днепропетровск, Украина)


    The peculiarities of the processability have been under the control and the structural state of the initial metal taken into consideration as well as the method of its getting and the type of the following thermal processing. The conformity of the influence of the main factors of cutting processing of the quality indices of some special details.

    Современное машиностроение требует повышения эксплуатационных качеств базовых деталей машин и механизмов. Эти задачи могут быть решены в результате применения высоколегированных дорогостоящих сталей и сплавов или коренного изменения технологического процесса изготовления деталей. Легирующие элементы, применение которых необходимо для достижения в конечном итоге необходимых физико-механических свойств, ухудшают обрабатываемость резанием. Существенное влияние на обрабатываемость резанием оказывают также методы выплавки металла, получения исходной заготовки и термической обработки.
    С повышением механических свойств снижается эффективность механической обработки, что сопровождается высокой интенсивностью износа режущих инструментов. Проведенный анализ режимов механообработки, применяемых в производственных условиях показал, что их выбор производится без учета технологического метода получения исходного металла обрабатываемых заготовок, структурного состояния стали и вида термической обработки.
    В связи с этим, исследование процессов резания хромоникелемолибденовых сталей является актуальной задачей. Определение оптимальных параметров процесса механообработки необходимо производить с учетом изучения взаимосвязи множества факторов - методов получения металла заготовки, термической обработки, явлений обрабатываемости резанием и особенностей закрепления детали на станке в процессе обработки с учетом погрешностей системы СПИД [1].
    Для исследования особенностей обрабатываемости резанием разработана научно-обоснованная методика исследования процессов механообработки хромоникелемолибденовых сталей с повышенными прочностными характеристиками, основанная на системном подходе к исследованию обрабатываемости резанием [2].
    Разработана и обоснована научная методика определения оптимальных областей изменения параметров механической обработки с учетом особенностей обрабатываемости резанием, физико-механических свойств, метода получения исходного металла заготовки и допускаемых погрешностей обработки длинных валов вследствие деформации системы СПИД. Определены технологические ограничения, налагаемые на режимы резания процесса механической обработки, учитывающие заданные показатели качества и точности обрабатываемых поверхностей.
    Для учета особенностей физико-механических свойств, предложено в формулу для расчета скорости резания ввести соответствующие коэффициенты предела прочности относительного сужения и ударной вязкости

,    ,    ,     (1)

где: - предел прочности, относительное сужение и ударная вязкость эталонного образца;
     - фактические значения предела прочности, относительного сужения и ударной вязкости исследуемой стали. После соответствующих преобразований, т.е. подстановки предложенных коэффициентов в формулу скорости резания, и выполнения соответствующих преобразований, получим:
,      (2)

где: S, t - подача, мм/об и глубина резания, мм;
Cv, yv, xv, m - постоянные коэффициенты;
Т- стойкость режущего инструмента, мин;
Снв- коэффициент, учитывающий твердость исследуемой стали;
НВ - твердость исследуемой стали;
nv = 1 - 1,5 - для незакаленных сталей;
nv = 1,5 - 2 - для закаленных сталей.
    Формула (2) позволяет выполнить теоретическое определение скорости резания при обработке стали 38ХНЗМФА с учетом комплекса механических свойств: предела прочности, ударной вязкости, относительного сужения и твердости. На основе предложенного подхода к исследованию процесса резания хромоникелемолибденовых сталей раскрыты особенности явлений обрабатываемости и определена степень влияния технологических факторов на качественные показатели обработки сталей типа 38ХНЗМФА.
    Существенное влияние на обрабатываемость резанием оказывают методы получения исходной заготовки и термической обработки. Сталь, полученная двойным переплавом с микролегированием характеризуется более мелкозернистой структурой и соответственно низкой обрабатываемостью резанием по сравнению со сталью, полученной методом электрошлакового переплава. Сталь 38ХНЗМФА после отжига характеризуется лучшей обрабатываемостью, чем сталь 38ХНЗМФА после нормализации. При этом, для стали 38ХНЗМФА независимо от метода ее получения, более благоприятные условия для обработки, с точки зрения износа режущих инструментов, обеспечиваются при перлитной структуре. При структуре сорбитообразного перлита возрастает интенсивность износа режущих инструментов, однако более благоприятны условия для достижения качества обрабатываемых поверхностей.
    На основе результатов работ по исследованию обрабатываемости сталей типа 38ХНЗМФА определена оптимальная область режимов резания при использовании различных инструментальных материалов и их сравнения по предлагаемым показателям надежности процессов механообработки. При оптимизации процессов резания выявлена возможность повышения производительности без потери точности технологической системы станок-приспособление-инструмент-деталь. Для определения резервов повышения производительности процессов механообработки разработано программное обеспечение, позволяющее выполнить моделирование процесса резания на ПЭВМ в среде совремменных пакетов прикладных программ.
    Анализ результатов экспериментов на ПЭВМ с результатами экспериментальных исследований, в частности, показателей шероховатости обработанной поверхности позволяет выбрать наиболее предпочтительный инструмент, гарантирующий получение требуемых показателей качества и точности обработки с учетом явлений обрабатываемости.

    Список литературы: 1. Проволоцкий А.Е., Паршина Е.А., Паршин Ю.И. Оптимизация технологических процессов резания труднообрабатываемых материалов // Bicтi Академії інженерних наук України. – 1998.– №2. – С. 11-28. 2. Проволоцкий А.Е., Паршин Ю.И. Комплексные исследования обрабатываемости материалов // Наукові праці Національного технічного університету України (КПІ) "Прогресивна техніка i технологія машинобудування, приладобудування i зварювального виробництва" – Том 1. – К.:НТУУ(КПІ). – 1998. – С, 309-312.