Диссертация (1173087), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Фрезерованиеявляется одной из самых теплонапряженных операций механическойобработки, что связано с чрезвычайно неблагоприятным распределениемпередних и задних углов.Фрезерование является одной из самых термомеханических напряженныхопераций резания, поэтому были проведены исследования режущих свойствтвердосплавных фрез ВК10ХОМ при фрезеровании титана ВТ6 (НВ 340).233Фрезерование приводит к чрезвычайно высокому уровню пластическихдеформаций и трения, что, в свою очередь, является причиной значительногороста термомеханических напряжений при фрезеровании. Кроме того, прифрезеровании заметно увеличивается теплопоток в инструмент, так какразогретая стружка, перемещаясь по стружечным канавкам фрезы, усиливаеттеплоотдачу в инструмент, что является причиной снижения скоростирезания при фрезеровании на 20 – 40% по сравнению с точением.С учетом сказанного, для исследований режущих свойств реальногоинструмента были выбраны твердосплавные фрезы диаметром 10 мм, длякоторых были проведены исследования в широком диапазоне измененияфакторов режима фрезерования титанового сплава ВТ6.Исследованиережущих свойств твердосплавных фрез с локальным диффузионнымпокрытием были проведены на АО «НПЦ газотурбостроения «Салют».Результаты исследований кинетики изнашивания фрез приведены нарисунках 6.12 – 6.14, а характер изнашивания показан на рисунке 6.15.Рисунок 6.12 – Работоспособность твердосплавных фрез ВК10ХОМ причерновом фрезеровании титановых лопаток ВТ6: n = 1020 об/мин, Sм = 490мм/мин, Sz = 0,08 мм/об234Рисунок 6.13 – Работоспособность твердосплавных фрез ВК10ХОМ причистовом фрезеровании титановых лопаток ВТ6: n = 2725 об/мин, S м = 1745мм/мин, Sz = 0,16 мм/обРисунок 6.14 – Работоспособность твердосплавных фрез ВК10ХОМ причерновом фрезеровании титановых лопаток ВТ6 после переточки: n = 1020об/мин, Sм = 490 мм/мин, Sz = 0,08 м м/об235h3а)б)Рисунок 6.15 – Характер разрушения твердосплавной фрезы причерновом фрезеровании титанового сплава: а – без покрытия; б – слокальным диффузионным покрытиемВ результате исследований установлено, что при фиксированныхзначенияхизносапричерновомфрезерованииизносостойкостьтвердосплавных фрез ВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытием в1,8 раза выше, относительно исходных фрез без покрытия, и в 2 раза вышефрезсосплошнымпокрытием.Причистовомфрезеровании,прификсированных значениях износа, износостойкость твердосплавных фрезВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытием в 1,5 раза вышеотносительно фрез со сплошным покрытием и в 1,8 раза относительно фрезбез покрытия.
При переточке износостойкость твердосплавных фрезВК10ХОМ с локальным диффузионным покрытием в 2- 2,5 раза вышеотносительно фрез без покрытия.Каквидносопротивляемостьюизпредставленныхизнашиваниюгистограммобладаютфрезынаибольшейслокальнымдиффузионным покрытием [92]. Однако при этом проявляются те жезакономерности, которые были получены при исследованиях режущихсвойств пластин. В частности, отмечено сильное снижение интенсивностиизнашивания фрез с локальным диффузионным покрытием на этапеприработочного изнашивания, достаточно высокая продолжительностьвременинормальногоизнашиванияи(катастрофического) изнашивания при меньшихразвитиеинтенсивногозначениях критического236изнашивания задней поверхности фрезы (или уголка) в пределах h 3 =0,2-0,3мм. Таким образом, для тяжело нагруженных операций резания дискретноедиффузионное покрытие, получаемое по разработанной технологии, можетбыть использовано, как упрочняющий слой [92, 93, 94, 95, 96, 97].6.3 Эффективность применения режущего инструмента с дискретнымдиффузионным покрытием и внедрение технологии нанесения локальногодиффузного покрытияДля нанесения локального диффузионного покрытия на режущийинструмент было разработано устройство «УИВ-1» (патент № 2279962),(см.гл.4).Данноеустройство«УИВ-1»предусматриваетследующиепроцессы: диссоциацию, ионизацию и электронное сродство (процессосаждения ионов на поверхности).
Устройство «УИВ-1 представляет собойнебольшой блок питания и сопло-ионизатор, (см. гл.4). Мощность устройства– 23кВт, габариты устройства – 240х190х100мм, что вполне его можноразмещать, как на станках имеющий систему ЧПУ, так и на обычныхстанках, типа 16Б20П, Иж250ИТП. Для формирования упорядоченнойсовокупности локальных областей с покрытием, разделенных промежуткамис его практическим отсутствием, именуемой в работе локальным (ячеистым)диффузионным покрытием необходим лишь электромеханический блокстанка, осуществляющий вращательные (угловые) перемещения и возвратнопоступательные действия.
В работе был использован электромеханическийблок электроэрозионного станка «Эльфа», (см. гл.4.). Принципиальная схемаустановки «УИВ-1» для нанесения локального диффузионного покрытия набазе электроэрозионного станка «Эльфа» представлена на рисунке 6.16.237Рисунок 6.16 – Принципиальная схема установка «УИВ» для нанесениялокального диффузионного покрытия на базе электроэрозионного станка«Эльфа»:1 – образец; 2 – сопло-ионизатор «УИВ-1»; 3 – крепежная стойка; 4– блок питания для устройства «УИВ-1»; 5 - шпиндель для закрепленияобразца; 6 – манометр; 7 – система управления оснащена ЧПУУстановкаэксплуатациисоответствуеттребованиямэлектроустановок«Правилпотребителейитехническойправилтехникибезопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», «Правилустройства электроустановок», ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.1.004-91.Даннаяустановкапредназначенодляпромышленногоприменения.Основные характеристики соответствуют техническим требованиям ГОСТа.По экологической безопасности и пожарной безопасности соответствуеттребованиям ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.1.004-91.
Вид климатическогоисполнения 3 по ГОСТ 15150-69.Наиболее важное преимущество этой установки – возможностьформированиялокальногодиффузионногопокрытиясоптимальнымсочетанием пластичности и твердости без изменения линейных размеров, т.е.без изменения радиуса режущей кромки r, который увеличивается приионно-плазменном нанесении покрытии.Разработанныйдиффузноготехнологическийпокрытия(патентпроцесс№2548835,нанесениясм.гл.3и4),локальногопозволил238обрабатывать сложнопрофильную структуру режущего инструмента, как до,так и после переточки (см.
п.6.2), а также детали со сложнопрофильнойструктурой, например лопатки для двигателя.Приобразованиипокрытияполучаемполикристаллическую структуру, котораянестехиометрическуюснижает термомеханическиенагрузки на контактной площадке режущего инструмента, что эффективнотормозит износ режущего инструмента [63, 73, 90, 98, 99, 100].Максимальнаяэффективность обработки режущиминструментомдостигается при оптимальном сочетании факторов резания: оптимальнойподачи s, скорости v и времени резания до смены инструмента Тст.Эффективность обработки при оптимальном режиме – это максимум того,что можно получить при эксплуатации инструмента по выбранномукритериюэффективности.Напрактике,какправило,принимаютпроизводительность процесса обработки деталей.
Таким образом, определимпроизводительность режущего инструмента с локальным диффузионнымпокрытием при обработке титановых лопаток. Производительность будемоценивать по формуле:П= 10-3 S V Тст,где: S – площадь поверхности изделия; V - скорость формированияповерхности; Тст – время обработки до смены инструмента.Для расчета производительности обработки титановых лопаток былвыбран твердосплавный режущий инструмент – концевая фреза из сплаваВК10ХОМ R<1о Z=6 с ионно-плазменным покрытием (ZrAl)N, с локальнымдиффузионным покрытием МеО-О2 и для сравнения был взят исходныйинструмент без покрытия.
Обрабатываемый материал ВТ6. Партия деталей99.01.25.212 и 99.01.25.222. Испытания проводились на станке «Liechti» сЧПУ в цехе №23 АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», (см. приложение).Обрабатывали титановые лопатки при: n = 1020 об/мин, Sм = 490 мм/мин, Sz= 0,08 мм/об. Результаты исследований представлены в таблице 6.1.239Таблица 6.1. – Производительность обработки титановых лопаток длядвигателя.Инструментальный материалТст, мин hз, ммV, м/мин Sм мм/минВК10ХОМ - сплошноепокрытие (ZrAl)NВК10ХОМ – дискретноедиффузионное покрытие(МеО-О2)ВК10ХОМ – без покрытия4600,12454905400,12454903500,1245490Выбранный критерий характеризует не только производительность, но иэкономию режущего инструмента, т.к.:- производительность режущего инструмента с ионно-плазменнымпокрытием (ZrAl)N:П= 10-3 490 45 460 = 10 143-производительностьрежущегоинструментаслокальнымдиффузионным покрытием МеО-О2:П= 10-3 490 45 540 = 11 907- производительность режущего инструмента без покрытия:П= 10-3 490 45 360 = 7938.Полученные результаты показывают, что производительность режущегоинструментаслокальнымдиффузионнымпокрытиемМеО-О2прифрезеровании титановых лопаток в 1,2 раза больше, чем производительностьрежущего инструмента с ионно-плазменным покрытием (ZrAl)N и в 1,5 разабез покрытия, (см.
рисунок 6.17).Производственные испытания показали, что режущий инструмент слокальным диффузионным покрытием МеО-О2 является эффективнымспособом повышающий долговечность и производительность.240Рисунок 6.17 ̵ Производительность твердосплавной фрезы ВК10ХОМ сразличными вариантами покрытий.Разработанная технология была применена и внедрена на АО «НПЦгазотурбостроения «Салют», ОАО «МПО им.
И. Румянцева», на ООО«ИТМ» и на ООО ТД «КАЙЛАС», о чем свидетельствуют акты испытаний иакты внедрения.Методическиеразработкидиссертациииспользуютсякафедрой«Автоматизированные станочные системы и инструменты» по направлениюипрофилюподготовки151900«Конструкторско-технологическоеобеспечение машиностроительных производств» и по укрупненной группеспециальностей и направлений 151000 «Металлургия, машиностроение иматериалообработка», а также при выполнении дипломных и магистерскихработ.Результатыработыдокладывалисьназаседаниикафедры«Автоматизированные станочные системы и инструменты» («АССИ»)МосковскогоГосударственногоМашиностроительногоУниверситета(МАМИ) г. Москва. 2013; на 77 – ой Международной научно-техническойконференции ААИ «Автомобиле-тракторостроение в России: приоритетыразвития и подготовка кадров» МГМУ (МАМИ) г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
