Усилия резания при обработке наплавленного металла

При обработке торцовой фрезой цилиндрической детали в про­цессе ее автоматической наплавки оси вращения фрезы (Ф) и дета­ли (Д) взаимно перпендикулярны, а при обработке дисковой фре­зой оси вращения фрезы и детали параллельны. Частота вращения детали ид и фрезы /іф различны. Фреза перемещается вдоль оси де­тали совместно с наплавочным автоматом с шагом 5ф, равным шагу наплавки 5Н.

При использовании торцовой фрезы, по сравнению с дисковой фрезой, процесс обработки наплавленного металла более устойчив, отсутствует вибрация фрезы от ударов ее зубьев о наплавленный металл (лучший заход зубьев фрезы), получается лучшее качество обработанной поверхности.

При фрезеровании цилиндрических деталей имеет место наличие двух подач, действующих одновременно. Продольной шероховато­стью RT будем считать шероховатость, измеренную вдоль оси дета­ли, а поперечной j — по профилю сечения поверхности детали. На рис. 4.19—4.21 показаны зависимости j, L от режимов обра­ботки наплавленного металла, в частности, торцовой фрезой.

При обработке наплавленного металла, в процессе его нанесения, торцовой или дисковой фрезой при скорости резания Кр > 220 м/мин и глубине резания / = 0,5..Л,5 мм величины и j практически не изменяются и находятся в пределах соответственно 8…12 и 10…15 мкм. При этом они меньше, чем у деталей, обработанных в холод­ном состоянии. В диапазоне 5ф = 2,2…5 мм/об детали (регламентиру­ется режимом наплавки) величина Rr практически не изменяется и находится в пределах 10..Л5 мкм, a j увеличивается с 15 до 70 мкм. Величины L иу при і = 0,5..Л,5 мм практически не изменяются. При Кр > 220 м/мин величины Lnj изменяются незначительно и находят­ся в пределах: для торцовой фрезы LT = ПО…64 мкм, ^ = 6…4 мкм; для дисковой Ьд = 200…100 мкм, £д = 8…5 мкм.

При фрезеровании на каждый зуб фрезы действует касательное (тангенциальное) усилие Р7 (создающее крутящий момент), которое

Рис. 4.19. Зависимости продольной шероховатости (а) и по профилю сечения поверхности (б) детали от скорости резания: 1 — обработка наплавленного металла в холодном состоянии; 2 — обработка наплавленного металла в процессе его нанесения

 

необходимо преодолеть шпинделем фрезерной установки, и радиаль­ное усилие Р, которое производит изгиб оправки фрезы (рис. 4.22).

Экспериментами выявлены особенности влияния температуры наплавленного металла в зоне обработки на силы резания. Уста­новлено, что тангенциальные составляющие силы резания в

3.. .3,5 раза больше радиальных Ру, R уменьшаются в 2…3 раза по

Rz, мкм

Рис. 4.20. Зависимости продольной шероховатости R. и по профилю се­чения j поверхности детали от пода­чи фрезы при обработке горячего наплавленного металла

сравнению с аналогичными пара­метрами при обработке в холод­ном состоянии деталей с наплав­ленным поверхностным слоем (рис. 4.23, 4.24). Наплавку дета­ли производили проволоками Св-08А, Св-08Г2С, Нп-ЗОХГСА и пружинной проволокой второго класса под флюсом АН-348А с легирующими добавками для по­лучения сплавов, относящихся по международной классификации наплавленных металлов к груп­пам А и Б нелегированных или низколегированных сплавов с со­держанием углерода в пределах 0,18…1,02 %, хрома 0,16…0,62 %, марганца 1,0…2,74 %, с твердо­стью HRC 30…62.

Тангенциальную силу резания Pv при фрезеровании наплавлен­ного металла с использованием

Пружин, пр. 2-го кл.+ Пружин, пр. 2-го кл.+ Проволока Св-08А+ + флюс АН-348А + легированный флюс + легированный флюс Рис. 4.24. Диаграмма касательных Р_, радиальных Ру и равнодействующих R усилий резания при обработке наплавленного металла на глубину / = 0,5 мм (V = 220 м/мин, S, — 4 мм/об. детали, п = 3 мин"1) ф д

теплоты сварочной дуги, в зависимости от сечения срезаемой струж­ки и предела прочности металла, можно определить по формуле

v ^

где Fmax — максимальная площадь сечения снимаемой стружки, мм2;

ав( Т)— предел прочности наплавленного металла при температуре Т°С, МПа; к — коэффициент-множитель.

Предел прочности наплавленного металла в зависимости от содер­жания углерода (С %) и температуры наплавленного металла (Г, °С) в зоне фрезерования можно определить по формуле

‘ ‘

При обработке деталей, наплавленных разными наплавочными проволоками под различными флюсами, среднее значение коэффи­циента-множителя в зависимости от глубины резания можно опре­делить по формуле

Подставив в формулу (4.3) значение Fmzx, ов(!Г) и Я*ср, получим выражение для определения усилия резания при обработке наплав­ленного слоя в процессе его нанесения на деталь в виде

Р = (і 1Д/ + 56,l)5.amax ехр[1,697С-(0,005С3 -0.0085С2 +

+ 0,0051C + 0,0025)7’].

Опытная проверка сил резания при фрезеровании горячего на­плавленного металла показала хорошую сходимость с расчетными значениями. Средняя относительная погрешность расчетного опре­деления Рт составляет 2…5 %.