Значение и ориентация в пространстве сил, формирующихся на рабочих поверхностях режущего инструмента при фрезеровании пазов Т-образных, типа «ласточкин хвост» и других пазов с затрудненным отводом стружки (далее ПЗОС), в общем случае определяются совокупностью большого числа факторов. Для установления необходимого перечня и уровней варьирования этих факторов при проведении экспериментальных исследований выполнен их анализ на основе концепции использования априорной информации и учета ее в принятии решений [1, 2].

      Фрезерование ПЗОС в силу замкнутой конфигурации пазов характеризуется ограниченным доступом к зоне обработки, что существенно затрудняет создание устройств принудительного удаления отделенной стружки. Наиболее проблематичной в этом отношении является обработка Т-образных пазов. Поэтому исследование формирования силовых факторов целесообразно рассмотреть на примере именно этих пазов.

      Вся совокупность влияющих факторов разделена на следующие основные груп-пы:

      - технологические;

      - конструктивные;

      - режимные.

      Технологические факторы (материал обрабатываемой заготовки, тип применяемой СОТС, материал режущей части фрезы).

      Обработка ПЗОС находит широкое распространение в станкостроении при изготовлении металлообрабатывающего оборудования (МОО) и технологической оснастки (ТО). Наибольшее применение при изготовлении МОО и ТО имеют серые чугуны и конструкционные стали. Кроме того, согласно ГОСТ 7063 – 72 и ГОСТ 10673 – 75 [3, 4] испытания Т-образных фрез рекомендуется проводить на заготовках из серого чугуна СЧ18 – 36 и стали марки 45. В соответствии с этим, для выполнения экспериментальных исследований приняты заготовки из стали 45 ГОСТ 1050 – 74 и чугуна СЧ18 – 36 ГОСТ 1412-79.

      Применительно к поставленным целям исследований, обработка Т-образных пазов осуществлялась по трем схемам:

      - без использования СОТС;

      - с подачей СОТС свободным поливом;

      - с использованием напорных струй СОТС.

      В арсенале современных методов металлообработки известно большое количество различных СОТС, рекомендуемых для различных условий. В то же время, выполненные исследования [5] позволяют сделать вывод о том, что эффективность функционирования устройств принудительного удаления стружки практически не зависит от химического состава СОТС. Поэтому при проведении экспериментальных исследований в качестве рабочей среды устройств принудительного удаления стружки принята вода, характеризующаяся минимальной экологической вредностью и стоимостью.

      Для фрезерования Т-образных пазов в настоящее время изготавливаются фрезы двух типов [3, 4] – с режущей частью из быстрорежущей стали и с напаянными твердосплавными пластинами. В практике металлообработки находят применение фрезы обоих видов. Согласно выполненным исследованиям [5], материал режущей части фрез не оказывает практического влияния на эффективность функционирования устройств принудительного удаления стружки. Поэтому при проведении экспериментальных исследований приняты более дешевые стандартные фрезы с режущей частью из быстрорежущей стали Р6М3.

      Конструктивные факторы (геометрия и размеры фрез). В соответствии с [3, 4] Т-образные фрезы изготавливаются в диапазоне Ø12,5…95 мм с идентичными геометрическими параметрами. В результате выполненных теоретических исследований [5] установлено, что время и характер заполнения пространства между зубьями фрез отделенной стружкой практически не зависят от диаметров фрез в указанном диапазоне их изменения. Поэтому, с позиций достоверности и адекватности, для проведения экспериментальных исследований достаточно выбрать одно произвольное значение диаметра из указанного ряда. Для минимизации габаритов обрабатываемых заготовок и мощности используемого станочного оборудования принят Т-образный паз 12Н8 ГОСТ 1574-91, соответственно фрезы 2252–0155 диаметром Ø21мм для обработки чугуна СЧ18-36 и 2252–0156 диаметром Ø21мм для обработки стали 45.

      Режимные факторы – параметры резания (скорость резания, подача, глубина резания); давление и расход жидкости устройств принудительного удаления стружки.

      Диапазон варьирования режимов резания при проведении экспериментальных исследований определялся исходя из рекомендуемых их значений по [3, 4] для испытания Т-образных фрез (для фрезы Ø21 мм – скорость резания v = 15 м/мин, подача на зуб Sz = 0,03 мм/зуб при обработке чугуна; v = 25 м/мин, Sz = 0,05 мм/зуб при обработке стали). Эти значения принимались в качестве середины диапазона варьирования с последующим изменением в меньшую и большую стороны. Изменение в большую сторону осуществлялось до «ломающих» значений подачи.

      Определение значений скорости резания при варьировании подачи осуществлялось согласно зависимости [6]

      Поскольку органы управления фрезерных станков позволяют непосредственно изменять только минутную подачу, то выражение (1) с учетом известной зависимости (2) преобразовано к виду

      Полученные значения режимов резания сведены в таблицы 1 и 2.

      Таблица 1 - Значения режимов резания при обработке стали 45 (Т-образная фре-за Ø21 мм с 6-ю зубьями)

      Таблица 2 - Значения режимов резания при фрезеровании чугуна СЧ18-36 (Т-образная фреза Ø21 мм с 8-ю зубьями)

      Значение давления и расхода жидкости устройств принудительного удаления стружки принимались из условия гарантированного удаления стружки из зоны резания.

ВЫВОДЫ:

1. Выполнено планирование проведения экспериментальных исследований формирования силовых факторов при фрезеровании пазов с затрудненным отводом стружки.

2. Выделена совокупность факторов, влияющих на исследование формирования силовых факторов при фрезеровании пазов, которая разделена на следующие основные группы: технологические; конструктивные; режимные.

3. Из каждой группы выделены факторы и обоснованы их значения.

1. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай А.М. Планирование промышленных экспериментов (модели динамики). - М.: Металлургия, 1978.- 112 с.

2. Барабащук В.И., Креденцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике / Под ред. Креденцера Б.П. - К.: Техніка, 1984.- 200 с.

3. ГОСТ 7063 – 72 (СТ СЭВ 115 – 79, СТ СЭВ 4632 – 84). Фрезы для обработки Т-образных пазов. Технические условия. – М.: Изд. стандартов, 1985.

4. ГОСТ 10673 – 75. Фрезы с напаянными твердосплавными пластинами для обработки Т-образных пазов. Технические условия. – М.: Изд. стандартов, 1985.

5. Нечепаев В. Г., Гнитько А. Н. Теоретические исследования процесса удаления стружки при фрезеровании закрытых профильных пазов. Резание и инструмент в технологических системах: Межд. научн.-техн. сборник. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2005. – Випуск 69. – С. 211-218.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. – 282 с.