автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Исследование геометрических параметров и конструктивных элементов твердосплавных метчиков в целях повышения эффективности нарезания резьб в деталях из серого чугуна марки СЧI0

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Конструкция, геометрические параметры, эффективные области и условия применения твердосплавных метчиков (ТСМ)

1.2. Износ и критерий затупления метчиков.

1.3. Прочность режущих кромок метчиков.

1.4. Прочность и жесткость метчиков.

1.5. Влияние геометрических параметров на процесс резьбонарезания и стойкость метчика

Выводы и постановка задач исследования.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ.

2.1. Средства экспериментальных исследований.

2.2. Методика исследований.

2.3. Обработка результатов измерений

3. АНАЛИЗ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТЧИКА И ПАРАМЕТРОВ СРЕЗА.

3.1. Анализ задних углов.

3.2. Угол наклона заборной части.

3.3. Передние углы.

3.4. Кинематика резьбонарезания и условия стружкообразования.

3.5. Выбор формы заборной части.

3.6. Кинематика резьбонарезания метчиками с криволинейной заборной частью

3.7. Исследование напряженного состояния метчиков с налаянными пластинами твердого сплава

Выводы.

4. ЭКСШИШЕБТАЛЬШЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: СТОЙКОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МЕТЧИКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА РЕЗЕБОНАРЕЗАШЯ В СЕРОМ ЧУГУНЕ СЧЮ.

4.1. Определение износостойкости твердых сплавов.

4.2. Износостойкость и прочность режущих кромок метчиков.

4.3. Влияние геометрических параметров на прочность режущих кромок.

4.4. Исследование крутящих моментов, точности и качества нарезаемых резьб.

4.5. Определение работоспособности ТСМК в производственных условиях.

4.6. Определение функциональной зависимости стойкости от элементов режима резания.

Выводы.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МЕТЧИКОВ ПРИ НАРЕЗАНИИ РЕЗЬБ В ДЕТАЛЯХ ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА.

5.1. Расчет экономической эффективности в сфере изготовления

5.2. Расчет экономической эффективности от применения ТСМ.

ВЫВОДЫ

Анализ основных геометрических параметров и конструктивных элементов метчиков и параметров срезаемых ими слоев позволил установить их влияние на характер износа метчиков, прочность и жесткость их конструкции, определить рациональную форму заборной части и пути повышения эффективности применения твердосплавных метчиков.

1. Задние углы метчиков на длине заборной части переменны, в связи с чем переменны также контактные площадки задних поверхностей перьев. Для исследованного диапазона углов режущей части задний угол уменьшается в направлении к калибрующей части: при втором и четвертом способах затылования на 10.23$,при третьем способе затылования на 3.14$.

2. У метчиков с конической заборной частью, затылованных по задней поверхности при больших передних и задних углах главные режущие кромки представляют собой отрезки гиперболы, в связи с чем угол наклона заборной части и толщина срезаемого слооя постепенно увеличиваются в направлении к переднему торцу метчика. При малых и средних величинах передних и задних углов искажение:.! формы главных режущих кромок незначительно и им можно пренебречь.

3. Анализ длин и взаимного расположения рабочих участков режущих кромок и процесса стружкообразования показал,что с уменьшением длин главных режущих кромок при постоянной толщине срезаемых слоев возрастает отрицательное влияние вспомогательных кромок на процесс стружкообразования, в связи с чем условия работы ухудшаются в направлении к калибрующей части.

4. На основании анализа распределения нагрузки по длинам главных режущих кромок и резцам метчика и проведенных исследований установлено, что для твердосплавных метчиков наиболее рациональной формой заборной части является ступенчатая, которая может быть заменена близкой по эффективности и более технологичной в изготовлении криволинейной, образованной дутой окружности.

5. Разработанная на основе теории кручения составных стержней схема расчета инструмента с напаянными пластинами твердого сплава позволила получить зависимости жесткости и касательных напряжений от размеров корпуса, пластин твердого сплава, диаметра сердцевины, числа и ширины перьев.

6. С целью обеспечения высокой прочности и работоспособности при нарезании резьб в деталях из чугуна рекомендуется выполнять метчики с диаметром сердцевины ~ о, 69 а!ен , высотой пластины твердого сплава с~з ±, толщиной пластины твердого сплава

0,35-6 при числе перьев и 0,43-6- при числе перьев ¿ =

- # ( и £ - соответственно, внутренний диаметр и высота профиля нарезаемой резьбы, в - ширина пера).

7. При расчете геометрических параметров заборной части рекомендуются формулы (3.4), (3.7) и (3.8).

4. ЭКСПЕРШЛЕБТАЛЬШЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОЙКОСТИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ МЕТЧИКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА РЕЗЪБОНАРЕЗАНИЯ В СЕРОМ ЧУГУНЕ

На основе проведенного анализа качественной связи между основными параметрами метчиков и их режущими свойствами удалось выявить основную причину неравномерного изнашивания метчиков по заборной части, снижающих их эффективность и определить основные направления совершенствования процесса нарезания резьбы метчиками в деталях из чугуна. Количественные характеристики работоспособности исследуемых метчиков, оптимальные величины их геометрических и конструктивных элементов и рациональные условия их эксплуатации устанавливались экспериментальным путем. С этой целью проводились исследования закономерностей изнашивания твердосплавных метчиков (ТСМ) при нарезании резьб в деталях из серого чугуна, установление количественной связи и эмпирических зависимостей между исследуемыми параметрами и эксплуатационными показателями метчиков, которые позволяют обосновать рекомендации по повышению эффективности ТСМ при нарезании резьб в деталях из серого чугуна.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях орденов Трудового Красного Знамени Московского станко-инструментального и Карагандинского политехнического институтов. Стойкостные исследования и внедрение результатов исследований проводились в производственных условиях на ордена Трудового Красного Знамени заводе отопительного оборудования игл. 50-летия СССР (К300).

Основные исследования проводились однопроходными машинными метчиками I 1/4" труб., оснащенными пластинками твердого сплава, разработанными и изготовленными с учетом предшествующих исследований (см. разделы I и 3). При этом были использованы также заготовки цельнотвердосплавных метчиков, поставляемые К300 по кооперации. Контрольные испытания проводились метчиками 1/2" труб., 3/4" труб., М20, МЗО и М42 с напаянными пластинками твердого сплава. .Для сравнения, наряду с твердосплавными метчиками с 1фиволинейной формой заборной части (ТСМК) испытывались метчики с конической обычной формой заборной части (ТСМО). Поскольку количество формирующих и калибрующих резцов при данном числе перьев и диаметре нарезаемой резьбы для обеих конструкций определяется эффективной длиной заборной части сравниваемые метчики имели соответствующие этим длинам углы наклона ф (ТСМО) и радиусы профиля (ТСМК) заборной части (табл. 4.1).

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1.8I.-224C.

2. Развитие науки о резании металлов. Коллектив»авторов. --М.: Машиностроение, 1967. -416с.

3. Матвеев В.В. Нарезание точных резьб. М.: Машиностроение, 1968. -116с.

4. Захаренко И.П. Исследование работы метчиков. Дис. . канд.техн.наук. - Томск, i960. -234л.

5. Морозенко О.В. Метчики для нарезания резьбы в деталях из жаропрочных материалов. В кн. : Конструкции режущих инструментов и технология их изготовления. М., 1958. с.50-63.

6. Жустарев E.H., Розно H.A., Арбузов О.Б. и др. Синтетические алмазы в обработке металлов и стекла М. : Машиностроение, 1968. -256с.

7. Чайка Г.В. Исследование процесса алмазного резьбошлифова-нжя твердосплавного резьбообрабатывающего инструмента. Автореф. дне'. .канд. техн. наук. Харьков, 1975. -28с.

8. Бакуль В.Н., Захаренко И.П., Бабич М.М.и др. Твердосплавные метчики. Машиностроитель, 1965, В 12, с.

9. Чёрный А.П. Шероховатость поверхности при алмазном шлифовании резьбы твёрдосплавного инструмента. Станки и инструмент, 1968, й 5, с.26-28.

10. Захаренко И.П., Эгаптейн В.М., Рыбак В.Я., Винников Н.П. Твёрдосплавные метчики для нарезания резьб в деталях из ковкого чугуна. В кн. :Резьбообразующий инструмент.И., 1968. с.26-32.

11. СолоНенко В.Г. Оптимальная геометрия метчиков при нарезании глухой резьбы в деталях из латуни ЛС 59-1Л. Труды/Краснодарский политехи.ин-т, 1975, вып.69, с.50-53.г б,ч 6,6 б,в ¿эъ7,16,76,3 6,1е*6 В.-ц