Существующие способы повышения производительности и качества обработки отверстия в медном сплаве М1

Existing ways to improve the productivity and quality of processing holes in copper alloy M1

Автор: Власов Алексей Владимирович

ФБГОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», г. Воронеж, Россия.

E-mail: diego.armanstong@gmail.com

Aleksey Vladimirovich Vlasov

Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia.

E-mail: diego.armanstong@gmail.com

Аннотация: В статье приведены существующие способы повышения производительности и качества обработки отверстия в медном сплаве М1. 

Abstract: The article presents the existing methods for improving the productivity and quality of hole processing in M1 copper alloy. 

Ключевые слова: обрабатываемость меди, качество поверхности.

Keywords: workability of copper, surface quality.

Тематическая рубрика: Технические науки и технологии. 

Обработка вязких материалов путем их сверления обычно вызывает ряд трудностей, обусловленных их свойствами. Рассмотрим существующие способы повышения производительности и качества обработанного отверстия путем изменения геометрических параметров сверла, а также изменение режимов резания на медном сплаве М1.

Медный сплав М1 имеет хорошую обрабатываемость, обусловленную теми же причинами, что и для алюминиевых сплавов. Но в отличие от них медные, из-за их высокой теплопроводности и высокой вязкости, при обработке вызывают некие трудности. При сверлении меди образуется сливная лентообразная стружка, которая наматываясь на режущий инструмент, препятствует попаданию смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания. Помимо этого стружка при выходе, из-за трения о стенки отверстия, вызывает дополнительный нагрев металла и оставляет надиры на уже обработанной поверхности.

При сверлении медных сплавов отверстия чаще всего получаются меньше номинального размера. Это связано с тем, что из-за высокой теплопроводности происходит температурное расширение металла, и сверление происходит в расширенном металле. После остывания детали отверстие уменьшается в диаметре. При сверлении глубоких отверстий деталь нагрета не равномерно. Температура в зоне резания отличается от температуры у начала отверстия. Остывание детали приводит к уменьшению диаметра в начале отверстия, в то время пока процесс сверления еще не закончен. Все это может привести к закусыванию сверла в отверстии и его поломке.

Для улучшения обрабатываемости необходимо уменьшить температуру в зоне резания. Основными способами является изменение геометрических параметров сверла и изменение скорости резания. При обработке конструкционных материалов более 99,5% работы резания переходит в тепло. При обработке вязких материалов, количество тепла отводимого в стружку гораздо больше, чем при обработке хрупких.

При увеличении переднего угла сверла происходит уменьшение силы резания Рz, что приводит к уменьшению количества выделяющейся теплоты и приводит к снижению температуры в зоне резания. Однако при увеличении переднего угла, уменьшается массивность режущего клина инструмента, что приводит к снижению теплоотвода через инструмент, поэтому температура резания начинает увеличиваться. Также увеличение переднего угла повышается его стойкость и уменьшается усилие резания, но вместе с тем ослабляется тело режущей части инструмента, которое может легко выкрашиваться, ломаться; ухудшается отвод теплоты, что приводит к быстрому нагреву и потере твердости. Такое же влияние на температуру резания оказывает главный задний угол.

При увеличении главного угла в плане происходит уменьшение сил резания, а соответственно и количества выделяемой теплоты, что хорошо влияет на обрабатываемость медных сплавов. С другой стороны при увеличении главного угла в плане уменьшается длина контакта режущей кромки с обрабатываемой деталью, что ведет к уменьшению отвода тепла из зоны резания. Согласно справочной информации наиболее подходящим главным углом для сверления медных сплавов является угол φ равный 125 градусам.

При заточке сверла со смещенной вершиной под влиянием нагрузки со стороны длинной кромки сверло будет отжиматься в сторону от оси вращения и отверстие получится большего диаметра, чем диаметр сверла. Данное решение позволяет улучшить вывод стружки, а также снизить температуру в зоне резания, за счет уменьшения трения сверла и заготовки.