Исследование влияния смазочно-охлаждающей жидкости на точность обработки резания

          3 Научно – исследовательская часть

          Исследование влияния смазочно – охлаждающей жидкости на точность обработки резания.

          Важнейшим и обязательным требованием современного производства является систематическое повышение качества изделий при выполнении заданий по объему выпуска и высокой производительности труда.

          В машиностроении показатели качества изделий тесно связаны с точностью обработки деталей. Точность, являясь важнейшим качественным показателем, влияет прежде всего на технологию обработки и сборки машин, на содержание и количество операций технологического процесса, а следовательно, на трудоемкость изготовления отдельных деталей и машин.

          Точность обработки зависит от размерного износа и температурных деформаций режущего инструмента, на величину которых оказывает влияние смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Применение СОЖ, уменьшающих трение и облегчающих процесс стружкообразования, способствует также снижению высоты микронеровностей поверхности. При изучении влияния СОЖ на размерный износ инструмента в начале была установлена эффективность применения СОЖ при точении стали 45 и 40Х на различных скоростях резания и с разным расходом жидкости. На основе экспериментов, которые выполнялись на токарном станке при точении стали 40Х твердосплавными резцами ВК8, имевшими оптимальную геометрию на режимах резания: глубина резания t=0,5мм; скорость резания v=18м/мин; подача S=0,11мм/об; обработка производилась без СОЖ и с ее применением, количество которой изменялось от 1 до 7 л/мин (при большом количестве усложнялись условия работы). В качестве СОЖ использовалась смесь из 5% масляной эмульсии и 2% сульфофрезола, которая показала достаточно хорошее смазывающее и охлаждающее действие. Жидкость подводилась сверху путем обычного полива в месте отделение стружки от детали: были получены следующие зависимости:

          В результате проведенных исследований сделан вывод о том, что применение СОЖ позволяет уменьшить относительный износ от 16,6 до 14,7 мкм/км. Эффективность применения СОЖ особенно заметна при расходе ее до 2 л/мин, дальнейшее увеличение расхода до 7 л/мин, не дает значительного уменьшения величины относительного износа. Следовательно, для чистовой обработки легированных сталей можно рекомендовать расход жидкости в пределах 2-3 л/мин.

          При использовании жидкости, подводимой путем обычного полива, большого разбрызгивания не было, наблюдалось спокойное омывание места отделения стружки, позволяющее интенсифицировать процесс резания и иметь удовлетворительные условия работы на станке. Эффективность применения СОЖ можно оценить отношением относительного размерного износа при работе с определенной скоростью резания без охлаждения к относительному износу при той же скорости резания, но с применением охлаждения . Для нашего случая при точении легированной стали с t=0,5мм; S=0,11мм/об; v=18/214м/мин.; это отношение для различных скоростей резания изменялось от 5% до 10%. Например, при работе со скоростью резания v=160м/мин. отношение относительного размерного износа равно 8,2 %.

          Экспериментами по изучению размерного износа при точении стали 45 с охлаждением 5% эмульсии в количестве 1,75 л/мин. было установлено, что на малых скоростях резания СОЖ оказывает определенное влияние на снижение относительного износа, а с повышением скорости резания свыше 100 л/мин. эффект от ее применения резко уменьшается. Поэтому при работе с высокими скоростями резания применение СОЖ для твердосплавного инструмента практически становится нецелесообразной.

          Изучение влияния СОЖ на шероховатость обработанной поверхности выполнялась при точении стали 40Х твердосплавными резцами ВК8,

 имеющими геометрические параметры: главный угол в плане y=60; вспомогательный угол в плане ; передний угол ; задний угол ; угол наклона режущей кромки ; радиус при вершине ; ширина фаски на режущей кромке  угол наклона фаски . Эти параметры во всех экспериментах оставались постоянными. Резец тщательно затачивался, доводился и все эксперименты проводились только острым резцом.

          После каждого эксперимента резец контролировался под микроскопом, нарост удалялся, а фаска восстанавливалась алмазным бруском. Длина проточки на образце составляет 15 мм. Шероховатость поверхности измерялась микроскопом МИС-11. Режим резания был принят следующим: t=0,5мм; S=0,11мм/об; v=1,1/1,78 м/мин. В качестве охлаждения использовалась 5%  эмульсия с 2% сульфофрезолом при обычном поливе в количестве 2 л/мин.

          В результате экспериментальных исследований была установлена зависимость  скорости резания и СОЖ на шероховатость поверхности . При чистовом точении легированной стали 40Х без СОЖ стали с малыми скоростями резания обеспечивается (шероховатость Rа=5…2мкм). С увеличением скорости резания до 60-70 м/мин. и применения СОЖ наблюдается уменьшение шероховатости обработанной поверхности.

          Дальнейшее увеличение скорости резания почти не сказывается на шероховатости поверхности.

          Причиной этого явления уменьшение длительности физико-химического воздействия СОЖ на контактные поверхности и изменение заторможенного слоя, покрывающего поверхности контакта инструмента, вследствие чего затрудняется проникновения СОЖ на поверхности контакта инструмента с деталью. Установленная закономерность определяется также характером зависимости высоты нароста на резце от скорости резания для этих сталей, так как шероховатость поверхности тесно связана с наличием нароста на инструменте.

Рис. 3 Влияние скорости резания на шероховатость поверхности при точении в сухую и с охлаждением.