УДК 621.791
, (РГУПС, Россия)
КОМПЬЮТЕРНЫЙ РАСЧЕТ СТОЙКОСТИ ФРЕЗЫ
На кафедре «Эксплуатация и ремонт машин» РГУПСа разработана компьютерная модель теоретического расчета стойкости фрезы в зависимости от параметров фрезерования горячего наплавленного металла цилиндрических деталей.
Исследованиями выявлено, что наиболее высокими показателями стойкости среди фрез с пластинами ВК8, Т5К10 и Т15К6 обладают фрезы, оснащенные твердосплавными пятигранными пластинами Т15К6. Результаты исследований показали, что при обработке наплавленного металла высокой твердости в холодном состоянии трудно зафиксировать износ резца ввиду его мгновенного выхода их строя (скол). Это говорит о целесообразности обработки износостойких труднообрабатываемых наплавок в горячем состоянии. Компьютерная модель разрабатывалась для стандартных режимов наплавки. Обработка металлопокрытия осуществлялась торцовой фрезой с твердосплавными пятигранными пластинами Т15К6 в процессе его нанесения. Геометрия рабочей части фрезы: φ=72°, φ1=0°, γ=7°, α=7°, α1=11°, λ=11°.
В табл. 1–3 представлены расчетные данные стойкости фрезы диаметром 80, 100 и 120 мм при обработке цилиндрической детали диаметром 60 мм с изменяющимися параметрами глубины резания и высоты наплавки при частотах вращения фрезы nф = 500, 700 и 900 мин-1.
Таблица 1
Зависимость стойкости фрезы (Dф = 80 мм) от параметров обработки детали
Исходные данные | Варианты | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Частота вращения детали nд, мин-1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Диаметр наплавляемой детали D, мм | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
Диаметр фрезы Dф, мм | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | |
Количество зубьев фрезы z, шт | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
Глубина резания t, мм | 0,5 | 0,75 | 1 | 0,75 | 1 | |
Высота наплавки на сторону Н, мм | 1,6 | 2 | 2 | 1,6 | 1,6 | |
Расчетная стойкость фрезы Т, мин | nф = 500 мин-1 | 485,18 | 307,74 | 223,43 | 308,97 | 224,31 |
nф = 700 мин-1 | 357,81 | 226,96 | 164,77 | 227,86 | 165,43 | |
nф = 900 мин-1 | 285,02 | 180,79 | 131,25 | 181,51 | 131,77 |
На рис. 1 показаны графики изменения стойкости фрезы диаметром 80 с 6 твердосплавными пластинами Т15К6 от параметров механической обработки. Как видно из графика, наибольшее влияние на стойкость фрезы (Т) оказывает глубина резания и частота вращения фрезы. При одинаковой глубине резания, но при различных частотах вращения фрезы (500 и 900 мин-1), стойкость фрезы уменьшается на 40…42% при увеличении скорости резания.
Рис. 1. График изменения стойкости фрезы диаметром 80 мм от параметров обработки: 1 – частота вращения фрезы 500 мин-1; 2 - частота вращения фрезы 700 мин-1; 3 - частота вращения фрезы 900 мин-1
Таблица 2
Зависимость стойкости фрезы (Dф = 100 мм) от параметров обработки детали
Исходные данные | Варианты | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Частота вращения детали nд, мин-1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Диаметр наплавляемой детали D, мм | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
Диаметр фрезы Dф, мм | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
Количество зубьев фрезы z, шт. | 6 | 6 | 8 | 8 | 8 | |
Глубина резания t, мм | 0,5 | 0,75 | 1 | 0,75 | 0,5 | |
Высота наплавки на сторону Н, мм | 1,6 | 2 | 2 | 1,6 | 1,6 | |
Расчетная стойкость фрезы Т, мин | nф = 500 мин-1 | 369,55 | 234,40 | 186,32 | 257,65 | 404,60 |
nф = 700 мин-1 | 272,54 | 172,87 | 137,41 | 190,02 | 298,39 | |
nф = 900 мин-1 | 217,09 | 137,70 | 109,46 | 151,36 | 237,69 |
На рис. 2 показан график изменения стойкости фрезы диаметром 100 мм от параметров обработки. Как видно из графика, на стойкость фрезы, помимо глубины резания и частоты вращения фрезы, влияет количество зубьев фрезы. При одинаковой глубине резания и частоте вращения фрезы из-за увеличения количества зубьев стойкость фрезы возрастает на 8…9%.
Рис. 2. График изменения стойкости фрезы диаметром 100 мм от параметров обработки: 1 – частота вращения фрезы 500 мин-1; 2 - частота вращения фрезы 700 мин-1; 3 - частота вращения фрезы 900 мин-1
Таблица 3
Зависимость стойкости фрезы (Dф = 120 мм) от параметров обработки детали
Исходные данные | Варианты | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Частота вращения детали nд, мин-1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Диаметр наплавляемой детали D, мм | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
Диаметр фрезы Dф, мм | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | |
Количество зубьев фрезы z, шт. | 8 | 8 | 10 | 10 | 10 | |
Глубина резания t, мм | 0,75 | 1 | 0,5 | 0,75 | 1 | |
Высота наплавки на сторону Н, мм | 1,6 | 2 | 1,6 | 1,6 | 2 | |
Расчетная стойкость фрезы Т, мин | nф = 500 мин-1 | 206,27 | 149,16 | 347,50 | 221,29 | 160,02 |
nф = 700 мин-1 | 152,12 | 110,00 | 256,27 | 163,20 | 118,02 | |
nф = 900 мин-1 | 121,18 | 87,63 | 204,14 | 130,00 | 94,01 |
На рис. 3 показаны графики изменения стойкости фрезы диаметром 120 мм с 8 и 10 твердосплавными пластинами Т15К6 от параметров механической обработки.
Из графиков (рис. 1–3) видно, что при увеличении диаметра фрезы ее стойкость уменьшается по сравнению с фрезой с меньшим диаметром, но с таким же количеством зубьев.
Анализ расчетов показал, что основными параметрами механической обработки, влияющими на стойкость фрезы, являются глубина резания, частота вращения и количество зубьев фрезы. Для увеличения стойкости фрезы по возможности необходимо уменьшить глубину резания и увеличить количество зубьев на фрезе, а также не прибегать к повышенным скоростям вращения фрезы.
Рис. 3. График изменения стойкости фрезы диаметром 120 мм от параметров обработки: 1 – частота вращения фрезы 500 мин-1; 2 - частота вращения фрезы 700 мин-1; 3 - частота вращения фрезы 900 мин-1
