ПРОБЛЕМЫ РОТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ТОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА

Резание – один из широко применяемых в машиностроении способов обработки металлов, основанный на использовании механического движения инструмента относительно обрабатываемой заготовки. Принципиально этот процесс не изменился за все время своего существования, внедрение режущего клина в обрабатываемую заготовку для удаления с него части материала представляет собой взаимодействие трущихся поверхностей: одна из них, принадлежащая инструменту непрерывно скользит по другой, принадлежащей заготовке или наоборот.

Отличительной особенностью ротационного резания по сравнению с традиционным, является использование специального инструмента, режущий элемент которого в процессе обработки вращается вокруг своей оси.

Для ротационного точения характерны соизмеримые по скорости вращения движения инструмента и заготовки. Сущность способа заключается в том, что резцу кроме поступательного движения вдоль оси заготовки придается вращение вокруг оси, не пересекающейся с осью вращения заготовки. При этом ось вращения резца перпендикулярна или наклонена под углом к оси заготовки [1].

При переходе от традиционного резания к ротационному относительное скольжение в контакте рабочих поверхностей инструмента с обрабатываемым материалом заменяется на качение с проскальзыванием. Доля проскальзывания характеризует степень реализации основного принципа ротационного резания в конкретном инструменте и определяется кинематическим коэффициентом К, равным отношению линейных скоростей резания vp и детали vд при резании: К=vp /vд [2].

Известные данные по ротационному точению систематизированы в работах Е.Г. Коновалова и П.И. Ящерицына, где предложена обобщенная классификация в виде двух геометрических схем ротационного резания, отличающихся функциями, которые выполняют торец и боковая поверхность режущей чашки [3].

Преимуществом ротационных видов точения является возможность существенного увеличения стойкости режущего инструмента за счет постоянного обновления режущей кромки инструмента и увеличение производительности из-за возможности увеличения подачи S без потери качества обрабатываемой поверхности Rz. Образование сливной стружки можно устранить за счет разделения режущей кромки на отдельные сектора.

В качестве недостатков ротационного точения стоит отметить большие значения радиальной составляющей силы резания, что приводит появление больших прижимных сил по базовой посадочной поверхности отверстия в пластине, зачастую самовращение режущей чашки не происходит из-за заклинивания (или, по крайней мере, нарушается плавность вращения), появляются вибрации технологической системы [4]. По этим причинам, предъявляются повышенные требования к статической и динамической жесткости оборудования и оснастки для ротационного точения.

Одной из проблем ротационного точения являются сложности, возникающие при механической обработке ступенчатых валов и малый диапазон изменения глубины резания. Отсутствие необходимой стандартной инструментальной оснастки для крепления ротационных резцов также ограничивает области их применения.

Поскольку, одним из основных критериев технико-экономической эффективности любого способа формообразования резанием является качество обработанной поверхности необходимо особое внимание уделять изучению процессов износа инструмента.

Существенной проблемой, при реализации на практике кинематических схем ротационного точения, является появление больших прижимных сил по базовой посадочной поверхности отверстия в пластине, зачастую самовращение режущей чашки не происходит из-за заклинивания (или, по крайней мере, нарушается плавность вращения). Это приводит к локальному интенсивному износу на круговой режущей кромке, нарушению качества обработки.

Таким образом, в заключении обозначим ключевые проблемы ротационной обработки точения металла:

1. Несмотря на значительный объем публикаций в области ротационного точения, предлагаемый принципиально новый по кинематике метод ротационного точения остается крайне мало изученным как теоретически, так и экспериментально.
2. Известные теоретические схемы процесса ротационного точения не дают полного представления о характере деформационных процессов в слое материала, функциональных взаимосвязях между геометрией режущей части инструмента и кинематикой процесса, силовыми характеристиками и конечными показателями качества и производительности обработки.
3. Известные методы не в полной мере реализуют возможности дробления стружки (особенно длинной, сливной), что негативно сказывается на эксплуатационной стойкости, поскольку интенсивность износа увеличивается вследствие большой поверхности контакта инструмента со стружкой, росту температур на режущей части. По этим же причинам ухудшается качество поверхностного слоя детали, появляется необходимость использования смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС).

Список литературы:

1. Гик JI.A. Ротационное резание металлов. Калининград: Кн. изд-во, 2015.-254 с
2. Индаков Н.С. Исследование метода ротационного точения многогранными резцами / Н.С. Индаков, А.С. Бинчуров // Станки инструмент (СТИН). – 2013. - №6. – С. 21-24.
3. Малько Л.С. Разработка многолезвийного инструмента для ротационного точения винтовой поверхности деталей машин / Л.С. Малько, A.B. Сутягин, И.В. Трифанов // Вестник СибГАУ, 2010 Вып. 6 (32) -С. 139-145.
4. Петрушин, С.И. Теоретические основы оптимизации режущей части лезвийных инструментов: дисс. докт. техн. наук: 05.03.01 /Петрушин Сергей Иванович. – МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2014. – 307 с.
5. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение. - 2010. - 320с
6. Филиппов, А.В. Определение параметров сечения срезаемого слоя при косоугольном точении безвершинным резцом /А.В. Филиппов //СТИН. – 2014. – №4. – С. 21-25.