CC BY
62
фрезой с групповой схемой резания при осевой подаче в рабочей среде пакета Unigraphi.cs ЫХ4.0 / В. В. Демидов, Н. В. Манежнов, Е. В. Демидова; УЛГТУ. 2009.
3. Демидов В. В., Демидова Е. В. Имитационная модель процесса зубофрезерования цилиндрических ко-
лес и корригированных долбяков червячно-модульными фрезами // Технология машиностроения. 2010. № 7. С. 53-57.
4. Ящерицын П. И. Теория резания. Минск: Новое издание, 2005. 512 с.
УДК 621.9
Определение режимов резания при сверлении отверстий малого диаметра в тонкостенных изделиях из труднообрабатываемых материалов
А. В. Никитин
В современном авиационном и энергетическом машиностроении, в судостроении существует проблема сверления отверстий малого диаметра в изделиях из дюралюминиевых нержавеющих, жаропрочных и титановых сталей и сплавов. Решению данной проблемы посвящен ряд работ [1-4] и др.
Режимы резания при сверлении заготовок из труднообрабатываемых цветных сплавов назначаются последовательным выбором глубины резания, подачи и скорости резания [1]. При этом подачи и скорости разбиваются по диапазонам в зависимости от стойкости и диаметра режущего инструмента. Материалы изделий рекомендуется разделять по группам обрабатываемости. Авторы предлагают использовать в качестве обрабатывающего инструмента сверла российского производства с напайными твердосплавными пластинами одностороннего резания, подчеркивая их преимущество по стойкостным характеристикам и качеству обработанной поверхности перед инструментом из быстрорежущей стали.
Также возможно назначение режимов резания по номограммам в соответствии с алгоритмом:
• выбор подачи исходя из условий обработки;
• определение скорости резания исходя из заданной величины шероховатости, с учетом диаметра сверла [2].
В зависимости от указанных параметров выбирается частота вращения шпинделя
станка с учетом конкретной марки обрабатываемого материала, марки и режущих свойств режущего инструмента и применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Для каждого обрабатываемого материала рекомендуется проводить расчетно-экспериментальные исследования в целях выбора марки и геометрии сверла. При этом авторы предлагают выбирать материал инструмента в зависимости от интенсивности износа сверла, варьируя скорость резания. Подчеркивается, что оптимальным для коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов является инструмент с напайными твердосплавными пластинами. В работе рассмотрены только отечественные инструменты и обрабатываемые материалы.
В работе [3] в качестве основных параметров при назначении оптимальных режимов обработки предлагается использовать скорость и глубину резания, в зависимости от которых выбирают подачу. Учитываются диаметр обрабатываемого отверстия, стойкость инструмента, серийность изготовления, вид обработки и степень автоматизации. Для высокоточной обработки титановых сплавов авторы рекомендуют использовать в качестве режущего инструмента сверла из однокарбид-ных твердых сплавов отечественных марок. В качестве критерия выбора марки твердого сплава принимается величина износа режущей части инструмента с учетом конкретной марки обрабатываемого материала после
метаСБШШ
проведения соответствующих экспериментальных исследований.
Назначение оптимальных режимов обработки увязывается с термомеханическими явлениями в зоне резания [4]. Рассмотрено применение различных видов твердосплавного инструмента как отечественного, так и зарубежного производства. Однако рекомендации по назначению режимов резания для рассматриваемых обрабатываемых материалов отсутствуют.
Приведенный анализ литературы показывает, что существуют методики и подходы к решению проблемы точной высококачественной обработки отверстий в труднообрабатываемых материалах, в том числе листовых. Однако их применение к новым обрабатываемым и инструментальным материалам,
особенно зарубежного производства, требует дополнительных исследований и уточнений.
В связи с этим возникает необходимость провести расчетно-экспериментальные исследования для выявления рациональных режимов обработки заготовок из указанных труднообрабатываемых материалов с учетом возможностей современных инструментов. Решение данной задачи осуществлено с использованием метода регрессионного анализа. При этом рассматривались вопросы выбора инструмента, позволяющего эффективно реализовать процесс сверления для представительного типа заготовок.
В экспериментах был задействован типовой обрабатывающий центр модели МСМ (Окита), имеющий широкие технологические возможности, которые позволяют использовать высокое)
-= РПЦ0,02 ШН0,04 А
а)
Дс X 0,33 ± Дс х 0,33
б)
-=Г РПЦ0,02 ШН0,04 А
РПЦ0,02 ШН0,04 А
Дс
( ----V
fr ' vi н
±
П
43
в
а°3 ± 1 °
г) А—А
ä)
Б—Б 200° ± 1 ° "90° ± 1°
е)
в—в
ж)
R = Дс х 2,80 ± Дс х 0,02
Начало в Z а°
Г—Г
Рис. 1. Геометрические параметры сверла CoroDrill Delta-C R850: а — общий вид сбоку: Дс — диаметр сверла; П — расхождение кромок вершин; Ч — расхождение кромок оснований (табл. 1);
б — режущие лезвия, вид сбоку; в — общий вид сверху: АШ — ширина перемычки (табл. 2);
г — сечение А—А; ä — сечение Б-Б; е — сечение В-В: а — угол наклона режущих кромок лезвий (табл. 3);
ж — сечение Г-Г
Таблица 1
Расхождение кромок в зависимости от диаметра сверла
Таблица 2
Ширина перемычки в зависимости от диаметра сверла
Диаметр сверла Дс, мм Расхождение кромок вершин П, мм Расхождение кромок оснований Ч, мм
3,00-3,99 10,00-20,00 Дс X 0,05 0,50 Дс х 0,02 0,20
Диаметр сверл Дс, мм Ширина перемычки АШ, мм
3,00-3,99 10,00-20,00 [(Дс0'65 х 0,24) - 0,15]/2 [(Дс - 10) х 0,082] + 0,467
точный режущий инструмент. В качестве вспомогательного оборудования применены патроны марки CoroGrip (Sandvik), обеспечивающие требуемый уровень биения — не более 20 мкм.
Предварительный анализ выявил целесообразность применения цельнотвердосплавных сверл для обработки отверстий малого диаметра в изделиях из труднообрабатываемых материалов. В экспериментальных исследованиях были использованы сверла ведущих производителей: Gühring, СТТ, Kennametal и Sandvik. Согласно каталогам [5-8], для обработки дюралюминиевых сплавов наиболее подходящими по стойкостным и качественным показателям являются сверла марки CoroDrill Delta-C R850, а для обработки нержавеющих сталей, жаропрочных и титановых сплавов — CoroDrill Delta-C R840 (Sandvik). Геометрия используемых в процессе исследования инструментов приведена на рис. 1, 2 и в работах [9-10].
Для сверления отверстий диаметром 5,014,0 мм предназначены сверла R850, а для отверстий 0,3-20,0 мм — сверла R840. Точность отверстия обеспечивается по m7. Инструменты R840 и R850 изготовлены из двух-карбидных твердых сплавов марок GC 1220 и GC N20D для c покрытием TiAlN соответственно. В экспериментах использовались обрабатываемые заготовки, соответствующие классификации Sandvic по группам обрабатываемости (табл. 6).
В качестве охлаждающей жидкости использовалась 5%-я эмульсия BC 25 на основе минеральных масел, не содержащая хлора марки Blasocut. Минимальный расход СОТС составил 4-10 л/мин в зависимости от диаметра сверла. В качестве основных критериев принимались величины износа инструмента по задней и передней поверхностям.
Для измерения износа применялась машина для измерения и наладки инструмента
140,0° ± 1 °
Genius 3 (Zoller). Оборудование обеспечивает автоматический поиск и распознавание режущих кромок, фотореалистический вывод изображения.
Допустимые значения износа по передней поверхности и задней поверхностям для твердосплавных сверл R 850 и R 840 приведены в работах [8-10]. Для переточки сверл использовались станки Walter Helitronic Po-wer-5D.
Стойкостные зависимости считаются базовыми при определении оптимальных режимов обработки. Поэтому в рамках проведенных исследований, на первом этапе, были экспериментально установлены стойкостные зависимости для выбранных групп материалов: алюминиевых сплавов 30.11 и 30.21, жаропрочных сталей и сплавов 20.22 и 20.24, нержавеющей стали 05.11 и титанового сплава 23.21. Они описываются эмпирической моделью вида [11]:
T = CVdx/( VmSy), (1)
где Т — стойкость, которая принималась в качестве функции отклика; CV, х, m, y — па-
Таблица 3
Значение угла а в зависимости от диаметра сверла
Рис. 2. Геометрические параметры сверла CoroDrill Delta-C R840 (табл. 4, 5)
Диаметр сверла Дс, мм Угол а, град.
3,00-3,99 4,00-5,99 6,00-7,99 8,00-9,99 10,00-15,99 16,00-20,00 11 10 9 8 7 6
Таблица 4 Значение угла а в зависимости от диаметра сверла
Диаметр сверла Дс, мм Угол а, град.
3,00-3,99 4,00-5,99 6,00-7,99 8,00-9,99 10,00-15,99 16,00-20,00 9 8 7 6 5 4
Таблица 5 Ширина перемычки лезвия в зависимости от диаметра сверла
Диаметр сверла Дс, мм Ширина перемычки лезвия Н, мм
3.00-6,00 6.01-10,00 10,01-14,00 14,01-20,00 0,04 0,06 0,10 0,12
Таблица 7
Параметры модели для определения скорости резания при сверлении отверстий сверлами СогоБгШ БеНа-С К840 и К850 в нержавеющих сталях, алюминиевых, жаропрочных и титановых сплавах
Таблица 6
Классификация групп обрабатываемых материалов
Классификационная группа Наименование Марка материала
30.11 30.21 20.24 20.22 05.11 23.21 * Nimonic 90: НВ Cr — 19,0 %; Fe — 1< Алюминиевые сплавы, деформируемые, в том числе холоднообрабо-танные, не подвергнутые старению Алюминиевые сплавы, в том числе подвергнутые старению Никелевый жаропрочный сплав. Литье или литье после старения Никелевый жаропрочный сплав. Старение, в том числе после отжига в растворе соли Нержавеющая сталь Титановый сплав 346; N1 — 50,0 %; Сг — 19,5 %; С — 0,08 %; А1 — 1,5 %; Тпгапе! 718: Н 3,0 %; МЬ — 3,0 %; С — 0,04 %; Мп — 0,35 %; — 0,35 %; А1 — 0,9 %. Д16 АЛ3 ХН60МВТЮ Nimonic 90, Inconel 718* 09Х16Н4Б ВТ4 В 380; Ni — 52,5 %;
Группа Параметры модели Диапазон применимости режимов резания
обрабаты ваемости Материал Cv xV mV yV V ■ mm' м/мин V, max' м/мин S min' мм/об S, max мм/об dmin, мм dmax, мм
30.11 Д16 174,46 0,45 0,20 0,30 120 230 0,2 0,5 5 14
30.21 АЛ3 141,21 0,52 0,26 0,43 120 230 0,2 0,5 5 14
20.24 ХН60МВТЮ 0,81 0,71 0,25 0,83 10 25 0,08 0,15 3 20
20.22 Nimonic 1,44 0,62 0,33 0,80 10 25 0,08 0,15 3 20
20.22 Inconel 1,90 0,65 0,25 0,75 10 25 0,08 0,15 3 20
05.11 09Х16Н45 0,12 1,80 0,50 1,24 40 80 0,08 0,2 3 20
23.21 ВТ.4 47,08 0,70 0,56 0,66 20 60 0,08 0,2 3 20
раметры эмпирической модели: CV — коэффициент, учитывающий влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала; x, m, y — показатели степеней для диаметра, скорости резания и подачи сверла соответственно; d — диаметр сверла; V — скорость резания; S — подача.
Стойкость является нормируемым параметром, поэтому в качестве функции отклика можно принять скорость резания V, а в качестве независимых параметров — диаметр сверла d, подачу S и стойкость инструмента Т. Тогда модель (1) примет вид
V = Cydxv/(TmvSyv). (2)
Выбирались сверла диаметрами от 3 до 20 мм с шагом 1 мм. Математическая обработка осуществлялась с применением программы Statistica (StatSoft, Inc.) [12].
Пример определения параметров эмпирической модели (2) при обработке алюминиевого сплава Д16 сверлом CoroDrill Delta-C R850. Для построения модели было проведено 17 экспериментов. Полученная модель является аде-
кватной, так как уровень взаимного влияния между параметрами меньше 1 %.
Судя по значению коэффициента регрессии, получены результаты с доверительным интервалом 0,95. Благодаря проведенным экспериментам выведена эмпирическая модель для скорости резания V при выполнении отверстий сверлом CoroDri.ll БеНа-С И850 (8ап^1к Соготап^ в зависимости от диаметра сверла 1, подачи 8 и стойкости инструмента Т для алюминиевого сплава Д16. Модель имеет вид:
V = 174,46<0,45/(Т0,280,3). (3)
Аналогично были выражения для нержавеющих сталей, жаропрочных и титановых сплавов при обработке сверлом CoroDri.ll БеНа-С И840. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 7. На основе полученных данных была разработана методика расчета режимов резания труднообрабатываемых материалов, применяемых в аэрокосмическом и энергетическом машиностроении и в судостроении и обеспечивающих заданную стойкость режущего инструмента.
Литература
1. Бобровский А. В., Драчев О. И., Рыбьяков А. В. Резание цветных металлов. СПб.: Политехника, 2001. 200 с.
2. Петруха П. Г., Чубаров А. Д., Стерлин Г. А. и
др. Обработка резанием высокопрочных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей. М.: Машиностроение, 1980.167 с.
3. Жуков Н. С., Беспахотный П. Д., Чубаров А. Д.
и др. Повышение эффективности обработки резанием заготовок из титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1989. 152 с.
4. Васин С. А., Верещака А. С., Кушнер В. С. Резание материалов. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 447 с.
5. Высокопроизводительная обработка металлов резанием. М.: Полиграфия, 2003. 301 с.
6. Вращающийся инструмент: Каталог / AB Sandvik Coromant. 2003. 665 с.
7. Deep hole drilling. (С - 1 - ENG/01) /AB Sandvik Coromant. Stockholm, 2003. 162 p.
8. Новые инструменты от Sandvik Coromant / AB Sandvik Coromant (С — 120 — RUS/01). 2004. N 1. 144 с.
9. Sandvik Coromant, CoroDrill Delta-C (R850): Regrinding Manual (J.Fusendahl 021209 Revised 030114) / AB Sandvik Coromant. Stockholm, 2005. 13 p.
10. Sandvik Coromant, CoroDrill Delta-C (R840): Regrinding Manual (J.Fusendahl 020425 Revised 020812) / AB Sandvik Coromant. Stockholm, 2005. 15 p.
11. Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.
12. Боровиков В. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2001. 656 с.
(Г
Издательство «Политехника» представляет
Интеллектуальный капитал. Материализация интеллектуальных ресурсов в глобальной экономике / В. В. Макаров, М. В. Семенова, А. С. Ястребов; под ред. В. В. Макарова — СПб.: Политехника, 2011.
ISBN 978-5-7325-0965-6 Цена: 990 руб
В книге рассмотрены правовые основы существования интеллектуальной собственности (ИС), экономическое обоснование оценки нематериальных активов и их капитализации в интеллектуальной организации. Исследуются генезис и значение интеллектуального капитала в экономике, роль его неотъемлемой составляющей — знаний.
Показано эволюционное развитие понятия «объект ИС» от библейских времен до современной трактовки в международном законодательстве и законодательстве РФ. В главах об авторском и смежных правах и промышленной собственности подробно классифицированы объекты ИС: не только художественные произведения или отдельные результаты технического творчества (изобретения, промышленные образцы, товарные знаки и др.), но и новые результаты интеллектуальной деятельности, приобретающие в настоящее время статус объектов гражданско-правового регулирования. Подробно классифицированы нормативы отчислений авторского гонорара за использование оригинальных произведений и отчислений различных субъектов творческой деятельности. Изложены правовые способы защиты при использовании любых объектов ИС, освещена современная проблематика в сфере оборота их правового регулирования. Охарактеризованы ценностные ориентиры общественной и экономической значимости объектов ИС. Последовательно изложены принципы возникновения интеллектуального капитала, способы измерения стоимости объектов ИС при их использовании в общественной жизни, экономике и коммерческой деятельности. Охарактеризована интегрированная связь специального образования и предпринимательства в становлении инновационного менеджмента по управлению нематериальными ресурсами. Авторы предлагают кластерную характеристику нематериальных ресурсов, способных стать основными факторами при капитализации предприятий.
Монография написана на базе новейшего зарубежного и российского законодательства, международных соглашений, зарубежного и российского опыта охраны прав на объекты интеллектуальной собственности.
Книга предназначена для широкого круга читателей - бизнесменов, консультантов, преподавателей, научных работников, она будет полезна студентам и аспирантам, обучающимся по экономическим специальностям, а также слушателям тренингов и специальных профессиональных семинаров.
J
