ДИАГРАММА КОНТРОЛЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗАУСЕНЦЕВ ПРИ

Машиностроение и машиноведение
УДК 621.91.01
Д.Е. Лазарев, Т.Г. Насад
ДИАГРАММА КОНТРОЛЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЗАУСЕНЦЕВ
ПРИ СВЕРЛЕНИИ ОТВЕРСТИЙ В ДЕТАЛЯХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
В процессе данного исследования была разработана диаграмма контроля процесса для прогнозирования типа и размера заусенцев, возникающих при сверлении
отверстий в деталях из нержавеющей стали. С помощью предлагаемой диаграммы
возможно предсказать тип и размер заусенцев при заданных значениях подачи и
скорости резания, а значит, возможно повысить качество обработки отверстия и
снизить в процессе сверления роль такого негативного фактора, как образование
заусенцев.
Сверление, заусенцы, диаграмма контроля процесса, нержавеющая сталь
D.E. Lazarev, T.G. Nasad
THE CONTROL CHART OF DRILLING BURR IN STAINLESS STEEL
73
Вестник СГТУ. 2011. № 3 (58) Выпуск 2
The control chart for prediction of burr type and size in drilling process of stainless
steel was developed. With the proposed chart can predict the type and size of the burr at
given values of feed and cutting speed and thus may improve quality and reduce processing holes the negative factor - burr formation during the drilling process.
Drilling, burr, control chart process, stainless steel
Возникновение заусенцев в процессе механической обработки отверстий является негативным
фактором, снижающим эффективность процесса резания, требующим дополнительных операций для
удаления заусенцев из обработанного отверстия, что вызывает определенные технологические трудности. Как следствие, увеличивается время на обработку, усложняется и удорожается технологический
процесс. Разработка методов для контроля возникновения заусенцев является актуальной задачей машиностроительных производств.
Целью данного исследования является создания диаграммы контроля для прогнозирования типа
и размера заусенцев, возникающих при сверлении отверстий в деталях из нержавеющей стали.
Экспериментальные данные: заготовка – лист толщиной 6,5 мм из стали 03Х18Н11; материал
сверла – быстрорежущая сталь Р6М5, угол при вершине сверла – 135°, угол наклона винтовой канавки –
32,5°; в заготовке сверлятся отверстия диаметром 4 мм.
Размер возникающих заусенцев зависит от конкретного типа заусенцев, поэтому в данном исследовании был проведен контроль именно типа заусенцев. Отмечу также, что прогнозировать тип заусенцев проще, чем размер.
Ниже представлены изображения двух типов заусенцев, образующихся при сверлении листа из
нержавеющей стали (рис. 1).
:
а
б
Рис. 1. Два типа заусенцев при сверлении отверстий в нержавеющей стали:
а – тип «крышка»; б – тип «корона»
Рассмотрим различия в процессе образования заусенцев для форм «крышка» и «корона» (рис. 2).
Механизм образования формы заусенцев «крышка». В момент, когда сверло подходит к выходу
из отверстия, материал под режущей кромкой начинает деформироваться, причем расстояние от точки
выхода сверла из отверстия до точки начала деформации материала зависит от силы резания. Важно
отметить, что в процессе продвижения сверла в отверстии зона пластической деформации расширяется
от центра к краю сверла. В заключительной стадии механической обработки материал изгибается и выталкивается из отверстия, образуется заусенец типа «крышка» (рис. 2, а).
Сила резания большая, чем в первом случае, вызывает возникновение пластической деформации
материала в начале процесса, после вхождения сверла в отверстие. В этом случае толстый слой материала перед режущей кромкой сверла подвергается интенсивному процессу пластической деформации,
вызывая большее напряжение на выходе из отверстия. В результате разрыв материала происходит в
центре отверстия при выходе сверла. Затем материал изгибается, выталкивается из обрабатываемого
отверстия, образуя заусенцы типа «корона» (рис. 2, б).
74
Машиностроение и машиноведение
Рис. 2. Процесс образования заусенцев: (а) – тип «крышка», (б) – тип «корона»
В процессе исследования отметим три категории заусенцев. Категория I – высота заусенцев составляет 5% от диаметра сверла; категория II – высота заусенцев составляет от 5% до 15% от диаметра
сверла. Обе категории относятся к заусенцам типа «крышка». Хотя заусенцы категории I и категории II
имеют одинаковый механизм образования, категория I имеет меньшую высоту, что предпочтительнее в
большинстве случаев [1].
Категория III – высота заусенцев составляет более 45% от диаметра сверла, это заусенцы типа
«корона» [1].
Так как геометрия сверла и вид материала остаются неизменными, определяющими параметрами процесса являются режимы резания и диаметр сверла, причем контролируемыми параметрами будут
величина подачи и скорость резания. Скорость резания вычисляется из значения числа оборотов шпинделя и значения диаметра сверла, по формуле
V=
n ⋅π ⋅ d
,
1000
(1)
где n – число оборотов шпинделя, об/мин; d – диаметр сверла, мм.
Рис. 3. Диаграмма контроля процесса образования заусенцев
75
Вестник СГТУ. 2011. № 3 (58) Выпуск 2
На диаграмме (рис. 3) по оси Х отложены значения скорости резания V, м/мин. По оси Y отложены значения подачи, мм/об. С помощью данной диаграммы, исходя из установленных режимов резания, есть возможность прогнозировать категорию заусенцев, получаемых в процессе сверления отверстия. Также на диаграмме выделена зона опасных для инструмента режимов – зона повышенного износа инструмента и, как следствие, поломки сверла.
Заключение. В процессе данного исследования была разработана диаграмма контроля процесса
для прогнозирования типа и размера заусенцев, возникающих при сверлении отверстий в деталях из
нержавеющей стали. Прогнозирование и контроль возникновения заусенцев делают процесс обработки
отверстий более эффективным. С помощью предлагаемой диаграммы возможно предсказать тип и размер заусенцев при заданных значениях подачи и скорости резания, а значит, возможно повысить качество обработки отверстия и снизить в процессе резания роль такого негативного фактора, как образование заусенцев.
ЛИТЕРАТУРА
1. Stein, J.M. Burr Formation in Precision Drilling of Stainless Steel: Ph.D. Dissertation /, J.M. Stein.
The University of California at Berkeley, 1995.
2. Sofronas, A. The Formation of Control of Drilling Burr: Ph.D. Dissertation / A. Sofronas. University
of Detroit, 1975.
Лазарев Дмитрий Евгеньевич –
аспирант кафедры «Технологии
и оборудование электрохимических
и электрофизических методов
обработки материалов» Энгельсского
технологического института (филиала)
Саратовского государственного
технического университета
Dmitriy E. Lazarev –
post-graduate student of «Technologies
and equipment for electrochemical
and electrophysical methods of material
processing» of Engels Technological Institute
(branch) Saratov State Technical University
Насад Татьяна Геннадьевна –
доктор технических наук, профессор,
заведующая кафедрой «Технологии
и оборудование электрохимических
и электрофизических методов
обработки материалов» Энгельсского
технологического института (филиала)
Саратовского государственного
технического университета
Tatyana G. Nasad –
Doctor of Technical Science, Professor,
Head of the Department «Technologies
and equipment for electrochemical and
electrophysical methods of material
processing» of Engels Technological Institute
(branch) Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 30.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
76