Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ORDERING GEOMETRIC ELEMENTS MILLS FOR MILLING METHOD HELICAL INTERPOLATION

Saninskiy V.A. 1 Osadchenko E.N. 1 Grib O.O. 1
1 Volzhsky Polytechnical Institute (branch) of SEI HPE Volgograd State Technical University
Currently, the traditional technology of machining of deep and profound discontinuous holes involves the use of boring boring bar equipped with cutters. However, treatment is accompanied by insufficient dividing cutter shavings, especially when boring of alloyed steel pipe, which leads to problems and to shaving division and chip flow. One way to improve the process of dividing the discharge of chips is whirl milling that creates difficulties in the selection and design of optimal geometric parameters of mills and cutting. The results of the systematization of basic geometric elements circular, cylindrical, finger, different cutters, intended to improve conditions in shaving division need to organize the implementation chip flow whirl milling deep holes by helical interpolation. Get recommendations for appointment to various types of milling processes and equipment.
deep hole
helical interpolation
whirl milling
shaving division
milling
classification
В настоящее время традиционная технология механической обработки глубоких и глубоких прерывистых отверстий предусматривает применение растачивания борштангами, оснащенных резцами [1, 2].

Однако обработка резцами сопровождается недостаточным делением стружки, особенно при растачивании труб из легированных сталей, что приводит  к проблемам со стружкоделением и стружкоотводом [2].

Одним из способов улучшения  процесса деления сливной стружки  является вихрефрезерование [2, 12, 19], в том числе [3, 4, 5] и для обработки фасонных поверхностей как  регулярный периодический профиль (РПП) [6, 7, 8, 20], также  создает трудности в выборе и проектировании оптимальных геометрических параметров фрез и режимов резания.

Для решения этой проблемы была выполнена  систематизации геометрических параметров фрез по следующим геометрическим элементам:

- по материалу режущей части:

 -  быстрорежущие напайные [1];

- быстрорежущие со вставными пластинами [1];

- быстрорежущие со вставными пластинами с износостойким покрытиями [1]

- твердосплавные с напайными пластинами, твердосплавные со сменными пластинами [1];

- твердосплавные со сменными пластинами  с износостойким покрытиями [1];

-  минералокерамические;

по форме фрез:

-цилиндрические [1];

-  дисковые [1];

- концевые [1];

-червячные [1];

по профилю стружечных канавок:

- с кольцевыми канавками [1]

- с винтовыми канавками правого наклона [1];

- с  винтовыми канавками левого  наклона [1];

по наличию заборного конуса [1]:

- с одним заборным конусом (фрезы для обработки червячных колес методом осевой подачи[1];

по наличию калибрующей части:

-одна  калибрующая часть [1];

- круговое расположение режущих и калибрующих зубьев [4]

- по различию шагов:

- с одинаковым шагом между зубьев в продольном направлении [1];

- одинаковый шаг между зубьев по окружности [1];

- переменный шаг между зубьями по окружности [4];

по расположению зубьев на развертке режущих зубьев:

- прогрессивная схема расположения (каждый последующий зуб выше предыдущего [1];

- шахматная схема расположения (последующие зубья расположены между предыдущими [1];

по направлению винтовых стружечных канавок:

-правое направление [1];

-левое направление [1];

по способу крепления фрез в шпинделе:

-  крепление конусом Морзе [1];

- крепление метрическим конусом [1];

- крепление конусом 7:24 [1];

- насадные с креплением на цилиндрической  оправке [1];

- насадные с креплением наборной фрезы из дисковых фрез (дисков) [5];

по виду обрабатываемой поверхности:

- резьбовые [1];

- регулярного периодического профиля [4, 6];

- эвольвентного профиля зубчатых зацеплений [6];

- эвольвентного профиля зубьев червячных колос (фрезы червячные с заборным конусом);

- круглого профиля зубчатых колес зацепления Новикова [6];

по специализации:

- стандартные [1];

- по техническим условиям предприятий изготовителей [1];

- специальные [1];

по типу вихрефрезерного  металлорежущего оборудования:

- станки с ЧПУ типа 6Р16Ф3 [1];

 - резьбофрезерные станки [1,2];

- зубообрабатывающие станки с ЧПУ [1];

- специальные пинольные станки с планетарным движением шпинделя [10, 11].

Для повышения производительности  обработки резьбовых поверхностей применяют наружное и внутреннее вихрефрезерование [16]. Например, для обработки наружных поверхностей шеек коленчатых валов успешно используется высокопроизводительное черновое  и вихрефрезерование на станках фирмы Берингер [17], для обработки внутренних резьб - станки с ЧПУ [19].

Известно, что способ фрезерования с дополнительным осевым движением инструмента [18, 19] позволяет повысить производительность труда в 2,5-3 раза.

Исследуются возможности применения для вихревого фрезерования  гребенчатых фрез [12], где предложено  для процессов обработки вихрефрезерованием величину подачи Sz  представлять:

Sz = ,                                                           (1 )

где Sкр – круговая подача заготовки или окружная скорость ее вращения, мм/мин.

Круговая подача заготовки (или планетарного движения фрезы)  равна:

Sкр = p∙D3∙n3,                                                         (2)

где D3 – диаметр обрабатываемой заготовки, мм.

Актуальность проведения работы по освоению технологии механической обработки внутренней поверхности бесшовных труб, например,  на ОАО «ВТЗ» связана с рядом факторов, связанных с производством труб диаметрами от 40 до 130 мм по ГОСТ 8731, 23270, ГОСТ Р 53383. Важным требованием к таким трубам являются отклонения по внутреннему диаметру труб - глубокому отверстию.

Требуемые предельные отклонения внутреннего диаметра трубы ±1%., соответственно  в интервале (±0,4 ÷ ±1,3) мм, меньшее значение для Ø40 мм большее для Ø 130 мм. Из-за того, что,  часто после проката труба имеет отклонения по внутреннему диаметру ±2 мм, т. е. превышает допустимые отклонения от нормативов, возникла необходимость совершенствования технологического процесс их механической обработки.

Для  труб бесшовных на основе титана по ГОСТ 21945-76 с повышенным качеством наружной поверхности. Трубы группы А должны быть расточенными по внутренней поверхности и обточенные или шлифованные по наружной поверхности с получением параметров шероховатости  Rz≤40мкм.

Традиционно для механической обработки глубоких отверстий применяется морально устаревшее специальное расточное оборудование типа  станков для глубокой расточки труб RIS 60, RIS 125, RIS 235 или  расточного станка РТ-602 и т. п.

Поскольку расточные  станки не обеспечивают возросших требований к механической обработке, то совершенствование технологии механической обработки внутренней поверхности бесшовных труб на основе разработки и нового оборудования и инструментария является одной из актуальных проблем трубного производства.

Разработан и исследуется альтернативный растачиванию вариант вихрефрезерования с планетарно-круговой подачей, совмещенной с осевой подачей  фрезы. При этом, для повышения качества обработанной вихрефрезерованием поверхности может быть предусмотрено режуще-деформирующее прошивание калибрующими зубьями прошивки и дорнование.

Рассматриваемое вихрефрезерование называют методом круговой интерполяции с врезанием по 2 осям.

Принцип работы представлен на рис. 1. Заготовка неподвижна, а инструмент – фреза совершает два вида вращения: вокруг своей оси и планетарное движение по круговой орбите с определенной подачей [7].

Тип фрезы для расфрезеровывания отверстия зависит от диаметра отверстия, можно использовать как концевые, так и насадные конструкции фрез.

В монографии [9] и патентах [10, 11, 13, 14] представлены описания пинольного  станка и устройства пиноли для вихрефрезерования методом винтовой интерполяции глубоких отверстий в трубных заготовках с беззазорным базированием режуще-деформирующей прошивки [15] пиноли (разновидность фрезерной головки) по обработанному отверстию.

 

 

http://www.sandvik.coromant.com/SiteCollectionImages/Technical%20guide/Pablo/D%20milling/071285.jpg

Рис. 1. Круговая интерполяция с врезанием по 2 осям

Метод круговой интерполяции является альтернативой использованию традиционного расточного инструмента. Круговую интерполяцию можно применять, используя большинство фрез с углом в плане 90 градусов, совершая кольцевой проход (рис. 2).

                                               

 

Рис. 2. Фрезы производства фирм «Seco» (слева) и «TaeguTec» (справа)

Использование  больших подач прошивки [15] и совмещение круговой и осевой подач фрезерного инструмента на оборот планетарного механизма пиноли [10, 11, 13], обеспечивает  высокую производительность обработки и повышение точности обработанных совмещение резания и ППД  как глубоких, так и координированных соосных отверстий [8].

Расчеты показывают, что машинное время обработки трубы с внутренним диаметром 80 мм и длиной 6 м при использовании вихрефрезерования на 55-70% меньше, чем при растачивании традиционными расточными головками.

Существующее многообразие  конструкций фрез для вихрефрезерования требует разработки апробированных рекомендаций, направленных на оптимизацию их конструктивных элементов и оборудования, использующих фрезы.

Результаты систематизации основных геометрических элементов дисковых, цилиндрических, пальцевых фрез, предназначенных  для  улучшения стружкоделения  в условиях необходимости организации стружкоотвода при осуществлении вихрефрезерования глубокого отверстия методом винтовой интерполяции, позволяют использовать их  как справочный материал при  назначении типов фрез для различных технологических процессов и оборудования.

Рецензенты:

Пушкарев О.И., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Общетехнические дисциплины», Волжский институт строительства и технологий (филиал) ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», г. Волжский;

Шевчук В.П., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Автоматизация технологических процессов», Московский энергетический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет», г. Волжский.