Повышение производительности и качества обработки глубоких точных отверстий может быть достигнуто применением инструментов одностороннего резания и, в частности, ружейных сверл (РС). Однако, данный технологический процесс имеет ряд особенностей по сравнению с другими видами лезвийной обработки, в связи с чем инструментальные материалы (ИМ), например, для точения, не могут быть автоматически использованы в РС. Это приводит к снижению стойкости инструмента и качества поверхностей обработанных отверстий. Поэтому правильный выбор ИМ для РС, предполагающий более эффективное их использование, является актуальной проблемой.

       Экспериментальные исследования выполняли на специальном станке для обработки глубоких отверстий модели 2805П с использованием РС диаметром 20 мм, а в качестве обрабатываемого материала использовали сталь 45.

       Для выбора рациональной марки твердого сплава проводили сравнительные эксперименты по моментам резания и трения, главному усилию резания Р_Z, по деформациям стружки при сверлении, износу и стойкости, температуре резания, точности и шероховатости обработанных отверстий. Крутящий момент и силу резания Р_Z измеряли при помощи специальной измерительной борштанги. При проведении экспериментов использовали три типа инструментальных материалов, рекомендуемых для обработки стали: ВК8, Т15К6, ТТ10К8Б.

       Исследование моментов при сверлении показало, что моменты резания и трения растут с увеличением подачи. Причем, во всем диапазоне рабочих подач (0,02-0,1 мм/об) эти моменты, а также усилие резание Р_Z для ВК8 на 15-30 % больше, чем для ТТ10К8Б. Как по моментам сверления, так и по всем исследуемым параметрам Т15К6 занимает промежуточное положение между ВК8 и ТТ10К8Б. Исследования показали незначительное влияние скорости резания на моменты сверления, причем при высоких скоростях резания (до 100 м/мин) и при подачах, больших 0,07 мм/об, суммарные моменты сверления практически имеют одинаковые значения.

       В экспериментах по измерению деформации стружки исследуемыми параметрами являлись глубина резания и толщина стружки в середине внешней кромки сверла. В результате получены значительные отличия в коэффициентах деформации стружки для различных ИМ. Исследование прирезцовой поверхности РС показало, что в случае обработки с ТТ10К8Б эта поверхность имеет ярко выраженные следы нароста, в то время как при обработке ВК8 следы нароста не наблюдались. Основной причиной этого различия является температура сверления в зоне обработки. Методом естественной термопары было измерено распределение температур на участке режущей кромки, непосредственно примыкающей к формообразующему уголку. Результаты измерений показали, что температуры резания при сверлении для ВК8 и ТТ10К8Б сильно отличаются.

      Значительное возрастание температуры резания при больших скоростях для ТТ10К8Б объясняется исчезновением нароста и резким изменением контактных усилий на передней поверхности сверла. При применении ВК8 высота нароста незначительна и поэтому скачок температуры не наблюдался. Полученные результаты можно объяснить различиями в теплопроводности этих ИМ. Кроме того, ВК8 и ТТ10К8Б имеют различные адгезионные свойства. Все эти отличия и определяют формы нароста на каждом из ИМ. Наибольшая высота нароста образуется на ТТ10К8Б при малых подачах (менее 0,07 мм/об). При увеличении подачи температура резания возрастает и нарост практически исчезает или становится незначительным, не способным защитить режущие кромки от износа. Такие условия сверления для ТТ10К8Б не рекомендуются, так как стойкость сверл при этом низка. Таким образом, режимы резания для ВК8 и ТТ10К8Б должны быть различными.

       Измерение износа сверл из различных ИМ выполняли при скорости резания V = 62,8 м/мин и подаче S = 0,05 мм/об. Зависимость износа по задней поверхности сверла h₃ от суммарной длины обработанных отверстий L показана на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость износа по задней поверхности сверла от суммарной длины обработанных
отверстий:
1 - ВК8; 2 - Т15К6; 3 - ТТ10К8Б

       Измерения диаметров обработанных отверстий по длине показали, что отклонение профиля продольного сечения отверстий для сверла из ВК8 значительно меньше, чем для сверла из ТТ10К8Б. Это также объясняется различными условиями наростообразования на формообразующих кромках сверл. Наименьшая точность отверстия получается при обработке отверстий РС из ТТ10К8Б, особенно на режимах неустойчивого нароста (скорость более 80 м/мин и подача более 0,07 мм/об). Рис. 2. Сверло с разными ИМ

       Различие в шероховатости поверхностей обработанных отверстий также объясняется разными условиями наростообразования. Следует отметить, что шероховатость поверхностей обработанных отверстий при подачах менее 0,03 мм практически не зависит от величины подачи.

       Результаты проведенных исследований дали возможность рекомендовать для обработки отверстий с высокими показателями качества ВК8, а при обработке отверстий, к которым не предъявляются столь высокие требования по качеству, ИМ ТТ10К8Б или Т15К6; а также разработать новую конструкцию РС с комбинированной режущей пластиной из двух ИМ (рис. 2).

       Разработанная конструкция РС позволяет повысить стойкость инструмента в 1,3-1,5 раза, а также получать поверхности обработанных отверстий с шероховатостью R_a = 0,8-1,25.

Copyright © 1998-1999 Odessa State Polytechnic University. All Rights Reserved.