НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 621.951.7

Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

anatoly.lav2013@yandex.ru

При резьбонарезании метчиками происходит износ всех рабочих элементов режущих и калибрующих профилей, что является естественным проявлением физических свойств контактирующих и взаимно движущихся поверхностей [1].  Исследования показали, что износ поверхностей МВРС проходит в основном по задней поверхности режущих элементов зубьев, а наибольший износ наблюдается на последнем элементарном зубе (рис. 1), что характерно и для стандартных машинных метчиков. Но, так как в конструкции и геометрии режущей части МВРС имеются отличия от стандартных метчиков [2, 5], были выполнены исследования по уточнению характера и величины износа для МВРС [3, 4].

Рис. 1. Характер износа режущих элементов зубьев МВРС

Из схемы на рис. 2б видно, что износ метчиков по задним поверхностям приводит к износу режущих и калибрующих профилей в радиальном направлении на величину К. Сечение последнего изношенного режущего профиля, проведенное через главное режущее лезвие перпендикулярно оси, позволяет установить связь между величиной износа по задним поверхностям (h_д) и износом в радиальном направлении (K):

 (предполагаем, что γ = 0⁰ и λ = 0⁰)

Рис. 2. Вид износа по задним поверхностям МВРС (а); схема расчета величины износа (б).

В практике резьбонарезания метчиками в качестве определяющего критерия износа принята величина максимального износа задней поверхности по последнему режущем элементарному зубу , мм.

Экспериментальные исследования по установлению критерия износа МВРС проводились при изменении диаметра, шага, скорости резьбонарезания, при использовании СОЖ и при работе всухую (для построения экспериментальных зависимостей и расчета критерия износа  метчиков использовались данные из диссертации Нгуен Туан Хиеу) [3, 4]. Исследования проводились на стали 45, НВ = 185 ÷ 190, ГОС 1050-88, которая широко применяется в машиностроении и рекомендована для проведения стойкостных испытаний инструмента в соответствии с ГОСТ 3449-84.

В результате исследований получено семейство кривых износа для различных скоростей резания при работе МВРС М12х1,75 (рис. 3). Испытания проводились без использования СОЖ, при изменении скоростей резьбонарезания в диапазоне от 4 до 14 м/мин. Износ метчиков контролировался через каждые 20 нарезанных отверстий. Испытания проводились до поломки метчиков или появления обширных сколов режущих зубьев, что обычно предшествует поломке или потере точности инструмента.

На графике видно, что при h_у = 1 ÷ 1,2 мм на кривых износа наблюдается точка перегиба и начало интенсивного нарастания износа. Можно также отметить, что при резьбонарезании МВРС оптимальной скоростью является V = 9,42 м/мин.

Рис. 3. Семейство кривых износа с разными скоростями резьбонарезания метчиками: М12х1,75; φ = 12⁰; без СОЖ.

На рис. 4 представлено семейство кривых износа при разных шагах. На графике видно, что точка перегиба наблюдается при h_у = 1 ÷ 1,2 мм, а стойкость увеличивается с уменьшением шага.

Рис. 4. Семейство кривых износа для метчиков М12 с разными шагами: φ = 12⁰; V = 9,42 м/мин; без СОЖ

На рис. 5 показано семейство кривых износа, полученных для разных диаметров метчиков. На графике видно, что точка перегиба наблюдается при h_у от 1 до 1,5 мм. При увеличении диаметра от 12 до 20 мм наблюдается также увеличение стойкости от 16 до 23 мин.

Рис. 5. Семейство кривых износа для разных диаметров Метчиков: φ = 12⁰; V = 9,42 м/мин; без СОЖ.

Экспериментальные исследования по выявлению влияния СОЖ на износ МВРС показали, что при использовании СОЖ интенсивность изнашивания значительно уменьшается. При использовании СОЖ (Укринол-5) стойкость метчиков может быть увеличена на 40 - 50% (на рис. 6.).

Рис. 6. Влияние СОЖ на износ метчиков: М12х0,75; φ = 12⁰; V = 9,42 м/мин.

Представленные выше результаты исследования показали зависимость износа от геометрических и конструктивных параметров МВРС (D, P, φ), скорости резания (V) и СОЖ. Для установления критериев износа МВРС использовалась методика, разработанная в работе [6], Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Критерии износа МВРС

Выводы. Установлены критерии износа МВРС в зависимости от: скорости резания, шага, диаметра метчика, наличия СОЖ. Данные критерии могут быть использованы в производстве. Минимальная интенсивность износа МВРС наблюдается в диапазоне скоростей резания от 9 до 12 м/мин.

Список литературы

1.               Древаль А.Е., Литвиненко А.В., Нгуен Туан Хиеу. Расчет момента разрушения метчиков с внутренним размещением стружки // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2008. № 2. С. 63-68.

2.               Древаль А.Е., Литвиненко А.В., Нгуен Туан Хиеу. Расчет конструктивных параметров метчиков с внутренним размещением стружки // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2008. № 3. С. 63-72.

3.               Нгуен Туан Хиеу. Разработка конструкций и исследование работоспособности метчиков с внутренним размещением стружки : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 15 с.

4.               Нгуен Туан Хиеу, Литвиненко А.В. Установление критерия затупления метчиков с внутренним размещением стружки // Вестник машиностроения. 2008. № 9. C. 50-52.

5.               Литвиненко А.В., Нгуен Туан Хиеу. Разработка конструкций и исследование работоспособности метчиков с внутренним размещением стружки // II Всероссийская научно-практическая конференция «Энергосберегающие технологии в АПК» : материалы. Пенза, 2007. С. 38-40.

6.               Башков В.М., Кацев П.Г. Испытания режущего инструмента на стойкость. М.: Машиностроение, 1985. 136 с.