Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

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.

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.

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.