Исследование влияния смазочно-охлаждающих технологических средств при фрезеровании

Внедрение: 2014 г.

На базе кафедры технологии машиностроения Запорожского национального технического университета проведены исследования с целью определения влияния СОТС (смазочно-охлаждающего технологического средства) на автоколебания и изменение сил резания при концевом цилиндрическом фрезеровании. Эксперименты были выполнены на стенде для исследования механических колебаний при фрезеровании тонкостенных деталей (рисунок 1).

Рисунок 1. Принципиальная схема стенда для исследования механических колебаний при фрезеровании тонкостенных деталей: 1 – основание; 2 – упругий элемент (защемленная пластина); 3 – прижим; 4 – концевая цилиндрическая фреза; 5 – режущий элемент; 6 – образец; 7 – гайка; 8 – индуктивный датчик; 9 – стойка.

Параметры отклонения (изменения расстояния между торцом датчика и обрабатываемой деталью), возникающие в системе, измерялись индуктивным датчиком 8 модели XS1 M12AР120, закрепленным на стойке 9, которая жестко связана с основанием 1. Сигналы с датчика усиливались и оцифровывались с помощью АЦП Е‑140 (сертифицированный аналог E14‑140) фирмы L‑Card. 

Эксперименты проводились на фрезерном станке модели FWD‑32J. В качестве инструмента использовали однозубую концевую цилиндрическую фрезу. Исследуемый образец 6 закреплялся на упругой пластине 2. Выбранные режимы резания обеспечивают наибольшую амплитуду автоколебания для данной технологической системы (ТС). В исследованиях использовали СОТС растительной природы (масло подсолнечное, рапсовое и касторовое) и применяемые на машиностроительных предприятиях (фирмы «Shell», И30А, МР99 и ОМ), подача которых в зону резания осуществлялась капельным методом. Начало подачи СОТС осуществлялось в процессе фрезерования таким образом, чтобы каждый экспериментальный образец имел участок, на котором было произведено фрезерование без применения СОТС. Это позволило установить влияние СОТС на условия обработки без погрешностей, связанных с износом инструмента. В качестве критерия оценивания было выбрано изменение средней силы отжима упругой системы (УС) тонкостенной пластины. Данный критерий оценки позволяет сказать об изменении результирующей силы резания.

Из результатов исследований видно, что наибольшее уменьшение силы отжима происходит при применении СОТС растительной природы (до 27 %), а именно: при использовании подсолнечного и касторового масла. Также значительно снижают силу (до 20 %) рапсовое масло и МР99, меньшим воздействием обладает ОМ (17 %) и Shell (13 %), а наименьший эффект воздействия СОТС на уменьшение силы отжима зафиксирован при применении СОТС И30А.

Рисунок 2. График силы отжима УС тонкостенной детали при применении подсолнечного масла.

На рисунке 2 показано изменение силы отжима при применении подсолнечного масла. Каждая точка на графике соответствует максимальной силе отжима в момент срезания припуска зубом фрезы. Наблюдается существенное уменьшение силы после подачи масла (27 %). Стоит отметить относительно небольшой разброс силы на участке, где фрезерование проходит с применением СОТС (среднеквадратичное отклонение составляет 6,6 Н).

Рисунок 3. График силы отжима УС тонкостенной детали при применении касторового масла.

На рисунке 3 показано изменение силы отжима при применении касторового масла. Аналогично подсолнечному маслу происходит уменьшение силы после подачи СОТС в зону резания (27 %). Однако применение касторового масла характеризуется высоким разбросом значений силы (среднеквадратичное отклонение составляет 18 Н). Такие результаты в совокупности с высокой стоимостью касторового масла говорят о явном преимуществе подсолнечного масла и перспективности его дальнейших исследований.

Выводы

1. Результаты исследований показывают, что применение СОТС способно уменьшить силу отжима (до 27 %), что свидетельствует о снижении сил резания.
2. Среди рассмотренных СОТС (масло растительное, рапсовое, касторовое «Shell», И30А, МР99 и ОМ) наибольший эффект уменьшения силы, а также наиболее стабильные условия обработки зафиксированы при применении подсолнечного масла.
3. Отмечена перспективность дальнейших исследований подсолнечного масла.

Источник:
Джемилов Э.Ш., Гермашев А.И. Влияние СОТС на снижение вибрации при обработке тонкостенных деталей // Technologia i Automatyzacja Montazu. – 2014. – № 4. – С. 38‑41.

Разработчик: Джемилов Э.Ш. (Крымский инженерно-педагогический университет), Гермашев А.И. (Запорожский национальный технический университет)