CC BY
105
Технология и оборудование механической и физико-технической обработки
УДК 621.9.02.6
ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЙКОСТИ СМЕННЫХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ПЛАСТИН ПРИ ОБРАБОТКЕ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ И ИЗНОСОСТОЙКОГО ЧУГУНА Яцун Елена Ивановна, к.т.н., доцент e-mail: [email protected] Аникеева Надежда Петровна, к.т.н., доцент e-mail: [email protected] Котов Игорь Сергеевич, студент E-mail: [email protected] Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия
В данной статье приводится сравнительный анализ твердосплавных пластин различных фирм - производителей на основе исследования их стойкости при обработке броней мельниц, а также колес и корпусов насосов.
Ключевые слова: металлорежущий инструмент, твердосплавные пластины, износ, стойкость, производительность, эффективность обработки.
This article provides a comparative analysis of carbide inserts of different manufacturers based on the study of their stability during processing mills with armor and wheels and pump casings.
Keywords: metal cutting tools, carbide inserts, wear, durability, performance, efficiency of processing.
На сегодняшний день многие отечественные машиностроители столкнулись с негативным влиянием последствий введения санкций и финансовыми трудностями из-за падения рубля. И, конечно, разумно предположить, что ими вводится режим ограничения нецелевых трат, экономии на всем, чему раньше не уделяли должного внимания. В эту статью экономии попал и инструмент.
Рассматривая структуру себестоимости изделия в машиностроении, надо помнить, что основную долю (70-72%) составляют расходы на сырье, амортизацию, заработную плату, прочие расходы и другие виды отчислений.
Стоимость режущего инструмента, по подсчетам западных специалистов металлообрабатывающей отрасли, составляет всего 4% от себестоимости конечной продукции. В России эти цифры достигают 7-10%.
При снижении затрат известны следующие подходы:
- закупка менее дорогостоящего инструмента приведет всего к 2-4% реальной экономии. А последствия - увеличение времени наладок, простоев дорогостоящего оборудования, т.е. снижение производительности. Также увеличивается риск выхода бракованных деталей.
- приобретение инструмента с большей стойкостью. Он служит дольше, покупается в меньших количествах. Снижается риск брака, время наладки. Но цифры и здесь достаточно скромны - 2% экономии от общей себестоимости.
- увеличение производительности обработки. Сокращение времени изготовления детали более существенно влияет на станочные расходы. Так, по расчетам ведущих инструментальных компаний, увеличение скорости резания на 22% снижает расходы почти на 17%, а аналогичное повышение подачи - более чем на 30%. Таких результатов можно добиться, лишь применяя инструмент соответствующего качества и стойкости. [1].
Две трети номенклатуры металлорежущего инструмента в машиностроении составляют инструменты, оснащенные пластинами из твердых сплавов.[2, 3]. В связи с этим исследование стойкости сменных твердосплавных пластин с учетом различных факторов процесса резания при обработке дорогостоящих деталей [4], когда отказ инструмента может привести к неисправимому браку, является актуальной задачей.
В качестве объекта исследования были выбраны сменные режущие многогранные твердосплавные пластины квадратной формы различных фирм - производителей. Стойкость данных пластин была исследована: при черновой обработке с ПМО броней мельниц из высоколегированных сталей 110Г13Л, 110Г13Х2Л (рис. 1); а также при черновой обработке корпусов и колес насосов из износостойкого чугуна ИЧХ28Н2 (рис. 2). Испытания проводились на токарно-карусельных станках ООО «Завод по ремонту горного оборудования» в г. Железногорске.
Рисунок 2 - Колесо и корпус грунтового насоса модели ЗГМ-2М
Таблица. 1 - Сводная таблица, испытаний пластин по режимам резания с экономическим обоснованием
№ Ц'п Наименование пластины (резца) Режимы резания Обрабатываемый материал [деталь) Стойкость^ X мнн Мес потр., Цена, руб., 1 ед. Мес. экон., руб. Годиков., руб.
ар. мМ мм/0б П, об ИНН Ук м/мнн
1 2 3 А 5 6 7 6 9 10 11 12
КОРХОУ Брони иопзл 110Г13Х2Л
I 2ЖВС 50724-ОН N03030 2-3 1-1,33 4-5 22,В-2В,6 7В50 60 936,31 - -
ОАО КЗТС
2 5ЖГС250924 513-0 В ТР20ЛЫ 4 1-1,33 4-5 22,В-2В,6 61 во 76 ВВ2 -ЮВ53,40 -130240.ВО
3 5ММС250924 В13-0 В ТР20АЫ 4-5 1-1,33 4-5 27-33,7 6210 76 ВВ2 -10853,40 -130240,80
4 &НЫМ2 50724 К1 ТС2ЭРТ 4-7 1-1,33 4-5 2В,3-35,4 650 716 В0В,71 -522 В 57,76 -6274293,12
5 5ЫЫШ50734 И ТС20РТ 5 0,9-1,33 4-5 27-33,75 1370 343 В0В,71 -22120В,93 -2654507,16
6 111- пфо ванная 5НММ2 50724 К1 ТС20РТ 5 1-1,33 4-5 22-27,5 1200 392 В0В,71 -260 ВЗ 5,72 -3130028,64
7 ТТТгтифо ванная: 5ММЬ1250724 К1 ТС20РТ 3-5 0,9-1,3 2-3 14,2 5-21,3 В 630 742 В0В,71 -543 В 84,22 -6526610,64
ООО
8 ЗИМШ 50 724 - СЖ 422 5 2^ 1-1,33 4-5 27.6-34.5 1960 240 2826,43 -622164.60 -7465975,20
9 51ШМ250724-фЁЙ56 0Е.4325 3 1-1. 33 4-5 29,2-36,5 ЗВ40 123 2864,02 -29609 5, В6 -3553150,32
10 SNMM2507240.1F.2025 3-4 0.5-0.7 4-5 27-33,7 ЗВ10 124 2490.4 В -252640,32 -3031631,04
ООО Сшпш МКГС
11 2МММ250724-Е7 СТ35М 3-4 1-1,33 4-5 28-35,4 1460 321 1557,84 -443888,04 -5326656,48
12 5НММ250724 ОТ25 4 0. В-1.33 4-5 26-32.3 270 1729 1557,84 -2637326.76 -31647921.12
13 ЯШС25092+49 004 5 3 0.5-0.7 4-5 27-33,7 В10 5В2 17ВВ.27 -984594,54 -11 В15134.4В
14 й^етжей йрвнамж резец с БК8 2 0,5-0,<53 0,67 1,05 Корпуса, колесанасосоъ ИЧХ28Н2 510 93 754,27 - -
ООО £авднш;Согошап1
15 ЗЫММ250724-<ЗН.422$ 2 0.5« 0,71 1,11 275 164 2826,43 -393387,41 -4720648,32
и 2МММ2 50724 0Е В56 4325 2-4 0,71-1,1 0,9-1,32 5,5-В,1 1055 43 2864,02 -53005,75 -636069
ООО Сзшеш; МКГС
17 5МММ2 50724 ОТ25 3-7 0,<53-1,1 0.95-1.32 1,49-2,07 220 171 1557,84 -196243,53 -2354922,36
1В 0КМШ 50724-87 ОТ35М 4-7 0,63-1,1 0,95-1,32 4,53-6,3 701 64 1557„В4 -29554,65 -3546 5 5, В
п о
03
т т
ас ас
сг
т >
4
т чз
К
>
¡э сг
Ч т
X
ас
к
>
к ч
т
X
ас о
¡э о
"Л
к к
о
м о
00
Рисунок 3 - Державка РББКК 40408 25
Для закрепления пластин на токарно-карусельном станке применялись державки РЗБКЫ 40408 25 (рис. 3) производства 8апёу1кСогошап1
Основным критерием при сравнении сменных твердосплавных пластин выступает их стойкость. Стойкость пластины - это способность материала, из которого она изготовлена, сохранять свои физические свойства в определённый период времени. Период стойкости сменной твердосплавной пластины зависит от марки твердого сплава, геометрии, покрытия, а также от условий резания [5 - 6].
Результаты испытаний сменных твердосплавных пластин сведены в табл. 1 и 2.
Наблюдаемые показатели износа пластин, приведенные в табл. 2 наглядно изображены на рис. 4.
Рисунок 4 - Фотографии наблюдаемых типов износа
В процессе обработки в системе «режущий инструмент - деталь» значительное влияние на режущую кромку пластины оказывают составляющие силы резания и силы трения, возникающие при контакте пластины и детали [3]. Под действием указанных сил возникает износ режущих кромок пластины.
Анализируя период стойкости режущих кромок испытываемых пластин можно отметить, что данный показательу сменной твердосплавной пластины 8КММ250724-аИ КС3030 (КОЯЬОУ) при черновой обработке с ПМО броней мельниц в среднем в 7,6 раза выше, чем у других производителей пластин. Аналогично можно отметить, что период стойкости режущих кромок у сменной твердосплавной пластины SNMM250724QR 856 4325 (ООО СандвикСогошап1;) при черновой обработке корпусов и колес насосов в среднем в 3 раза выше, чем у других производителей пластин.
Произведенные исследования позволили с высокой точностью определить период стойкости режущих кромок сменных твердосплавных пластин и произвести их сравнительный анализ для рационального использования времени и финансовых ресурсов.
Список литературы:
1. Актуальные проблемы заводского инструментооборота и опыт их решения С. Петлевая, Умное производство, компания «Солвер» №29 от 03.2015.
2. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Рычков Д.А. Методика сравнительного анализа конструкций сборного режущего инструмента // Механики XXI веку. - 2009. - №8.
3. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С., Рычков Д.А. Оптимизация выбора режущего инструмента на основе методов сравнительного анализа // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2010. - №5-2.
4. Повышение прочности и износостойкости твердосплавного инструмента / Л.Г. Куклин, В.И. Сагалов, В.Б. Серебровский, СП. Шабашов. - М.: Машиностроение, 1968. -140 с.
5. Яцун Е.И., Кудряшов Е.А., Смирнов И.М., Павлов Е.В. Совершенствование инструментального обеспечения процессов точения конструктивно сложных деталей. -СТИН №9 2017 г. С.23-28.
6. Армарего И. Дж. А. Обработка металлов резанием: Пер. с англ. / И.Дж. А. Армаре-го, Р.Х. Браун. - М.: Машиностроение, 1977. - 325с.: ил.
7. Автоматизация ускоренной технологической подготовки производства пилотных экземпляров продукции в условиях серийного выпуска изделий/ Пономарев В.В., Че-вычелов С.А.// Известия Курского государственного технического университета.
2010. № 4 (33). С. 82а-87.
8. Построение модели формообразования длинных валов С РК - профилем сборной дисковой фрезой/ Куц В.В., Пономарев В.В.// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2017. № 2 (322). С. 110-115.
9. Стратегия автоматизации технологической подготовки производства изделий/ Яцун Е.И., Ремнев А.И., Пономарев В.В., Погонин Д.А.// Компрессорное и энергетическое машиностроение. 2012. № 2. С. 49.
10. Применение современных систем прочностного анализа для исследования напряжённо-деформированного состояния протяжного инструмента/ Сидорова В.В., Пономарев В.В.// В сборнике: Современные материалы, техника и технология, материалы Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор Горохов
A.А.. 2011. С. 298-304.
11. Определение геометрических параметров срезаемого слоя при сверлении цветных металлов и сплавов с наложением осевых вибраций/ Емельянов С.Г., Сидорова
B.В., Пономарев В.В., Разумов М.С.// Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2016. № 11. С. 45-47.
12. Применение объектной модели технологического проектирования в современных автоматизированных системах технологической подготовки производства/ Пономарев В.В.// В сборнике: Инновации, качество и сервис в технике и технологиях, Материалы I Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Яцун Е.И.. Курск, 2009. С. 16-19.
13. Инструментальное обеспечение процессов механической обработки твердыми сплавами и композитами/ Яцун Е.И., Малыхин В.В., Зубкова О.С., Новиков С.Г.// Курск, 2016.
14. Модельный ряд энергосберегающих инструментов/ Яцун Е.И., Ремнев А.И., Кудряшов Е.А., Павлов Е.В.// Компрессорное и энергетическое машиностроение.
2011. № 2 (24). С. 50-53.
15. Influence of buildup in lathe processes on tool life and surface quality/ Emel'yanov S.G., Yatsun E.I., Shvets S.V., Remnev A.I., Pavlov E.V.// Russian Engineering Research.
2011. Т. 31. № 12. С. 127б-1278.
16. Эффективная работа инструмента из композита в условиях прерывистого резания/ Кудряшов Е.А., Алтухов А.Ю., Яцун Е.И.// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2011. № б. С. 79.
17. Повышение эксплуатационных характеристик демпфирующих резцов/ Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 043-04б.
18. Способы достижения надежности работы гидроцилиндров высокого давления буровых установок/ Кудряшов Е.А., Яцун Е.И., Павлов Е.В., Алтухов А.Ю., Лунин Д.Ю.// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 1-2. С. 401-403.
19. Напряженное состояние в зоне резания/ Емельянов С.Г., Яцун Е.И., Швец С.В., Ремнев А.И., Павлов Е.В.// Технология машиностроения. 2011. № 12. С. 13-17.
20. Демпфирующий резец/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Чижов А.Е., Павлов Е.В., Фадеев А. А., Домарев Н.В.// патент на изобретение RUS 2457077 22.02.2011
21. Виброакустическая диагностика состояния режущего инструмента и микронеровностей обработанной поверхности/ Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2014. № 4 (205). С. 31-35.
22. Обеспечение заданной геометрии режущей части и качества обработанной поверхности осевыми инструментами/ Яцун Е.И., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии.
2012. № 2-1. С. 113-11б.
23. Оценка качества измерений подшипников скольжения в процессе выполнения технологического процесса/ Василенко В.С., Малыхин В.В., Ремнев А.И., Рубанов Е.М., Яцун Е.И.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, материалы IX-ой Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Горохов А. А.. 2012. С. 219-224.
24. Иллюстрация модели удержания алмазно-абразивного зерна в органических связках шлифовального инструмента/ Новиков С.Г., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Фадеев А.А., Новиков Ф.В.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновацииматериалы IX-ой Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Горохов А. А.. 2012. С. 2б3-2б7.
25. Технико-экономическая оценка алмазно-искрового шлифования твердосплавных инструментов/ Малыхин В.В., Родионова И.Н., Ткаченко Т.Б., Фадеев А.А.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2014. № 3. С. 23-28.
26. Разработка конструкции экспериментального образца демпфирующего резца/ Фадеев А.А., Малыхин В.В., Яцун Е.И., Новиков С.Г.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, сборник научных трудов XI Международной научно-практической конференции: в 4-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А.. 2014. С. 234-238.
27. Укрупненный алгоритм проектирования сборного осевого инструмента/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С.// В сборнике: Материалы и упрочняющие технологии-98 ,VI Российская научно-техническая конференция. Курский государственный технический университет; под редакцией: В. Н. Гадалова, Н. А. Кореневского, В. С. Титова. 1998. С. 73-75.
28. Особенности ориентации смп при проектировании сбора сверла, оснащенного двумя СМП, В CAD/CAM/CAE-система сборного осевого инструмента/ Зубкова О.С.//
В сборнике: Инновации, качество и сервис в технике и технологиях, материалы I Международной научно-практической конференции: в 2 частях. Федеральное агентство по образованию, Федеральное агентство по науке и инновациям, ГОУ ВПО "Курский государственный технический университет", Администрация Курской области, Академия проблем качества; ответственный редактор Е. И. Яцун. 2009. С. 98-100.
29. Графовая модель проектирования и изготовления сборного осевого инструмента, оснащенного сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С./ / Автоматизация и современные технологии. 1999. № 2. С. 33-35.
30. Эффективность использования сборных зенкеров со сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Вестник машиностроения. 2003. № 12. С. 58-61.
31. Формула сборного зенкера в свете геометрической теории формирования поверхностей режущими инструментами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С., Мержоева М.С.// В сборнике: Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации, материалы I Международной научно-технической конференции. Курский государственный технический университет; отв. ред. Е. И. Яцун. 2003. С. 7982.
32. Обеспечение заданной геометрии режущей части и качества обработанной поверхности осевыми инструментами/ Яцун Е.И., Зубкова О.С., Мержоева М.С.// Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2012. № 2-1. С. 113-116.
33. Назначение и расчет конструктивных подач при оснащении сборного инструмента сменными многогранными пластинами/ Емельянов С.Г., Сорокина О.С.// В сборнике: Фундаментальные и прикладные вопросы технологии машиностроения: "Техно-логия-2000" 2000. С. 135-137.
Yatsun Elena Ivanovna, candidate of technical Sciences, associate Professor e-mail: [email protected]
Anikeeva Nadezhda Petrovna, candidate of technical Sciences, associate Professor
e-mail: [email protected]
Kotov Igor Sergeyevich, student of the
E-mail: [email protected]
Southwest state University, Kursk, Russia
THE STUDY OF STABILITY OF INDEXABLE CARBIDE INSERTS WHEN MACHINING HIGH-ALLOYED STEELS AND WEAR-RESISTANT CAST IRON This article provides a comparative analysis of carbide plates of different manufacturers based on the study of their resistance in the processing of armor mills, as well as wheels and pump housings.
Keywords: metal-cutting tools, carbide plates, wear, durability, productivity, processing efficiency.
This article provides a comparative analysis of carbide inserts of different manufacturers based on the study of their stability during processing mills with armor and wheels and pump casings.
Keywords: metal cutting tools, carbide inserts, wear, durability, performance, efficiency of processing.
