Критерии выбора характеристик твердых покрытий для изготовления инструмента для опиливания поверхностей
Необходимость учета соотношения адгезионной прочности на отрыв и срез как одна из специфических особенностей инструмента с покрытием. Высокий коэффициент сухого трения - фактор, который делает практически неизбежным налипание стружки к напильнику.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2018 |
| Размер файла | 151,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
В статье описывается система критериев, представляющих собой научную базу для расчета рациональных конструктивных характеристик напильников с твердыми покрытиями, включая параметры покрытий, геометрию зубьев и свойства материала основы. Задача разработки представленной системы критериев является актуальной в связи с тем, что в настоящее время на рынке все чаще можно встретить продукцию, не удовлетворяющую не только растущим требованиям к качеству, но даже старым стандартам. В то же время одним из ставших традиционным путей повышения эксплуатационных характеристик металлообрабатывающего инструмента является нанесение на режущие кромки различных износостойких покрытий, но при этом обычно не учитывается то, что достигаемый эффект зависит от того, насколько совместимы геометрические и физико-механические свойства рабочей поверхности инструмента и покрытия.
Условие работоспособности. Из ГОСТ 1513-77 и ГОСТ 1465-80 известно, что работоспособность напильников и надфилей оценивают по их способности оставлять царапины на закаленном образце стали У13 твердостью 52-54 HRC. Для этого твердость покрытия должна отвечать условию (1), известному из теории абразивного изнашивания, и составлять свыше 950 кгс/мм2.
, (1)
HVобр - твердость тестового образца, НRC=54 (НV=580 кгс/мм2), HVп - твердость покрытия.
Этому условию удовлетворяют практически все твердые покрытия, начиная от хром-алмазных до твердосплавных и керамических, включая карбидвольфрамовые детонационные покрытия (HVп =1000-1500 кгс/мм2); корундовые детонационные покрытия (HVп=1100-1800 кгс/мм2); хром-алмазные электрохимические покрытия (HVп =950-1200 кгс/мм2); нитридтитановые ионно-плазменные покрытия (HVп=1500-1800 кгс/мм2). Данный критерий является обязательным, хотя и не достаточным, поскольку царапание поверхности не всегда сопровождается отделением стружки (микрорезанием).
Условие адгезионной прочности покрытия. Одной из специфик инструмента с покрытием является необходимость учета соотношения адгезионной прочности на отрыв и на срез. Было выведено выражение для расчета рациональной величины заднего угла зубьев, обеспечивающей максимальную стойкость покрытия при резании. Сила резания Fрез, приходящаяся на один зуб должна раскладываться на нормальную и тангенциальную составляющие таким образом, чтобы они имели значения такое же соотношение, как соответственно отрывная у отр и сдвиговая усдв прочности сцепления покрытия с основой. Таким образом, удастся наиболее полно реализовать запас прочности сцепления покрытия, обеспечиваемый силами адгезии.
Данное условие реализуется за счет выбора рациональной величины заднего угла зубьев б, обеспечивающего максимальную стойкость покрытия при резании и рассчитываемого по формуле:
. (2)
Рис. 1. Разложение силы резания на сдвигающее и отрывное усилия, действующие на покрытие
Условие микрорезания. Учитывая малую толщину срезаемого каждым зубом слоя, не превышающую нескольких десятков микрометров и несовершенство профиля зубьев можно говорить о соизмеримости величин радиуса скругления режущей кромки и глубины резания. Это позволяет использовать условия микрорезания, предложенные И.В. Крагельским, найденные им для задачи пропахивания сферическим выступом пластически деформируемого полупространства:
(сухое трение); (трение со смазкой),
где h - глубина внедрения выступа, r - радиус скругления вершины зуба.
Примем следующие допущения: 1) для напильников с точечной насечкой используем модель пластического внедрения сферического выступа Nз=6рrhут, где Nз - нормальная нагрузка, приходящаяся на один зуб, Н; ут - предел текучести обрабатываемого материала, Па; Толщина покрытия приравнивается толщине режущего слоя Нп=2r (рис. 2), т.е. роль режущей кромки зуба играет «лезвие», образованное слоем покрытия.
Рис. 2. Скругление кромки покрытия в зоне резания
С учетом вышесказанного рациональная толщина твердого покрытия не должна превышать значения:
(м), (3)
где N - нормальная нагрузка, приложенная к напильнику, Н; n - число одновременно «работающих» зубьев.
Анализ формулы (3) показывает, что для большинства обрабатываемых материалов расчетная толщина покрытий не должна превышать единиц и десятков микрометров.
Условие отсутствия схватывания со стружкой. Проблема засаливания напильников требует учета антифрикционных и антизадирных свойств материалов покрытия. Высокий коэффициент сухого трения и сходство закаленной стали традиционно изготавливаемых напильников к большинству обрабатываемых материалов делает практически неизбежным налипание стружки. В то же время большинство твердых покрытий позволят решить эту проблему за счет кратного снижения коэффициента трения и увеличения критической нагрузки схватывания. Для предотвращения самозаклинивания стружки в пространстве между зубьями необходимо, чтобы передняя и задняя поверхности зубьев сходились под углом, не менее:
2 arctg fпокр-мет,
где f покр-мет - коэффициент трения покоя в контакте «покрытие - обрабатываемый материал».
Учитывая геометрию рабочей поверхности напильника (рис. 3) можно привести следующую совокупность условий:
Рис. 3. Заклинивание стружки между зубьями.
(4)
адгезионный стружка напильник покрытие
где Ррез - нагрузка, оказываемое давлением стружки на переднюю поверхность зуба; Pкр покр-мет - критическая нагрузка, при которой разрушается оксидный слой на поверхности зуба и начинается схватывание на фактических пятнах касания; г - передний угол (для напильников обычно выбирается отрицательным); б - задний угол, выбираемый из условия 2.
Условие самозатачивания зубьев. Последнее условие касается обеспечения эффекта самозатачивания зубьев напильника. При этом уменьшение угла резания происходит за счет относительно более быстрого изнашивания передней поверхности зубьев:
гпокр < госн < гмет, (5)
где гпокр, госн, гмет - скорости изнашивания покрытия, основы и обрабатываемого материала соответственно.
Это условие обеспечивается при нанесении твердых покрытий на заднюю поверхность зубьев, сформированных из более пластичного материала основы (рис. 4).
Рис. 4. Иллюстрация эффекта самозатачивания зубьев напильника
Выводы: геометрические и физико-механические характеристики режущего инструмента и защитных покрытий взаимно зависят друг от друга и требуют предварительного анализа. Для этого можно использовать предложенную совокупность критериев для выбора рациональных параметров многолезвийного инструмента с износостойкими покрытиями.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Решение технической задачи упрощения изготовления инструмента для пластического сверления за счет применения быстрорежущей стали с твердосплавным покрытием, нанесенным детонационным методом. Влияние режимов напыления на стойкость твердосплавных покрытий.
автореферат [801,1 K], добавлен 21.09.2014Обработка металлов и других материалов путем снятия незначительного слоя (опиливания) напильниками. Классификация, виды и критерии выбора напильников. Подготовка к опиливанию и приёмы опиливания, контроль поверхности. Механизация опиловочных работ.
реферат [42,6 K], добавлен 22.04.2014Поверхностное упрочнение твердых сплавов. Упрочнение нанесением износостойких покрытий. Методика нанесения износостойких покрытий на прецизионный твердосплавный инструмент. Оптимизация технологии формирования покрытий на сверлах из твердого сплава.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 08.10.2012Разработка технологического процесса изготовления детали "крышка". Технико-экономические показатели для выбора оптимального варианта заготовки, припусков на обработку поверхностей, режимов резания и основного времени. Выбор оборудования и инструмента.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 12.11.2011Анализ существующих технологических процессов изготовления подшипников. Выбор режущего инструмента и способа изготовления заготовки. Расчёт ремённой передачи. Разработка технологического процесса изготовления детали "Шкив". Применение долбежного резца.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 27.10.2017Оценка влияния режима точения проходным резцом на температуру контактирующих поверхностей инструмента и заготовки с использованием аналитических моделей и экспериментальным методом. Расчет плотности тепловых потоков и величины источников тепловыделения.
лабораторная работа [190,4 K], добавлен 23.08.2015Методики проектирования электрода-инструмента для прошивки отверстия методом электроэрозионной обработки. Анализ обрабатываемого материала - сталь У10А. Расчет технологических параметров обработки. Операционный маршрут изготовления электрода-инструмента.
курсовая работа [314,4 K], добавлен 28.01.2014Разработка принципов создания систем агрегатно-модульного инструмента для тяжелых станков с целью повышения эффективности. Теоретический анализ напряженно-деформированного состояния модульного инструмента с учетом особенностей тяжелых токарных станков.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 04.06.2009Выбор способа получения заготовки, обоснование материала. Разработка технологического маршрута изготовления детали. Расчет полей допусков на обрабатываемые размеры. Выбор режущего и мерительного инструмента, приспособлений и вспомогательного инструмента.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.01.2011Анализ контрольно-измерительного инструмента. Анализ возможных способов ремонта инструмента. Разработка технологии изготовления вертикальной колонки. Разработка маршрутного технологического процесса изготовления сменной вставки. Расчет режимов обработки.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.10.2021Анализ конструкции и технических требований протяжного инструмента. Выбор материала изделия и характеристика его свойств. Выбор метода получения заготовки и его технико-экономическое основание. Назначение технологических схем обработки поверхностей.
дипломная работа [442,8 K], добавлен 08.01.2012Усовершенствование технологического процесса изготовления корпуса фрезы. Проектирование поворотной головки и планшайбы для круглошлифовальной операции. Методологии напыления покрытий для повышения эксплуатационных характеристик поверхностей деталей машин.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 16.10.2010Проектирование протяжки для обработки шлицевой втулки. Расчет долбяка для обработки зубчатых колес. Комбинированная развертка для обработки отверстий. Разработка плавающего патрона для крепления развёртки. Выбор материала для изготовления инструмента.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 24.09.2010Чистовая обработка плоских и фасонных поверхностей на деталях; проект станочного приспособления и режущего инструмента для плоскошлифовального станка с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем. Расчет абразивного круга на точность и прочность.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 07.04.2012Механизированный инструмент как подкласс технологических машин со встроенными двигателями, принцип их работы и устройство, направления практического применения. Типы инструмента и их функциональные особенности. Описание инструмента для монтажных работ.
учебное пособие [3,7 M], добавлен 21.06.2013Расчет заготовки, припусков, режимов резания. Нормирование операций и технико-экономических показателей. Подбор оборудования, инструмента, оснастки с учетом типа производства. Расчет режущего и мерительного инструмента, технологической оснастки.
курсовая работа [679,8 K], добавлен 09.01.2015Применение метода обработки без снятия стружки для деталей с ужесточением эксплуатационных характеристик машин. Данный метод обработки основан на использовании пластических свойств металлов. Обкатывание, раскатывание и алмазное выглаживание поверхностей.
реферат [508,5 K], добавлен 20.08.2010Анализ конструкции регулируемого двухрезцового инструмента для кольцевого резания. Проектирование крепления траверс к корпусу. Автоматизированное исследование напряженно-деформированного состояния. Разработка маршрута обработки изготовления детали.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 12.08.2017Стойкость инструмента как способность режущего материала сохранять работоспособными свои контактные поверхности. Знакомство с особенностями влияния геометрических параметров инструмента на период стойкости скорость резания. Анализ прерывистого резания.
презентация [252,1 K], добавлен 29.09.2013Увеличение срока эксплуатации инструмента в результате применения методов химико-термической обработки. Исследование влияния технологических параметров диффузионного упрочнения на микроструктуру, фазовый состав, свойства поверхностного слоя инструмента.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2012
