Исследование процессов чистовой фрезерной обработки нержавеющих сталей

Улан-удэнский авиационный завод производит вертолеты серии Ми-8/17 разработки Московского вертолетного завода имени М.Л. Миля: гражданские модели серии Ми-8АМТ и Ми-171, военные Ми-8АМТШ и Ми-171Ш. Предприятие также производит новый модернизированный вертолет Ми-171А2, являющийся одной из ключевых моделей холдинга.

«Вертолеты России» в линейке средних вертолетов. При том, что большинство деталей вертолетов изготавливаются из легких сплавов, тем не менее часть особо ответственных деталей, работающих в агрессивных средах, испытывающих в процессе эксплуатации высокие нагрузки, изготавливаются из нержавеющих сталей. Как правило, рабочие поверхности этих деталей требуют высокой точности и чистоты обработки. При этом большая часть таких деталей изготавливается на фрезерных станках с ЧПУ. Существуют различные методы обработки нержавеющих сталей, при этом часто используется специальный инструмент из твердых сплавов и специальные средства технологического оснащения. Однако, фрезерование нержавеющих сталей вызывает трудности и при этом трудно достигаются высокие требования точности обработки. В отдельных случаях заданные в каталогах технологические режимы не дают заявленных показателей точности. Многое зависит здесь и от оборудования.

Цель работы – выявить технологические условия обеспечения гарантированного качества обработки поверхностей деталей из нержавеющих сталей при чистовом фрезеровании.

Задачи для достижения этой цели:

• исследование процесса чистовой фрезерной обработки нержавеющих сталей инструментом различных производителей для установления требуемых режимов резания;
• провести эксперимент, анализ имеющихся технологий и разработать математическую модель назначения эффективных режимов резания для заданной шероховатости;
• выявить фрезерный инструмент, который в большей степени отвечает заданным требованиям точности.

Новизна работы заключается в разработке методики назначения эффективных твердосплавных фрез и технологических режимов для обработки заготовок из нержавеющих сталей в условиях Улан-Удэнского авиационного завода.

Нержавеющая сталь имеет высокую прочность и твердость. Это может привести к таким проблемам, как:

1. Повышенный износ инструмента: Износ фрезы может быть увеличен из-за высокой твердости нержавеющей стали. В результате фреза может быстро тупиться, что требует частой замены инструмента.
2. Термическое воздействие: Высокая скорость вращения фрезы и трение с материалом могут вызвать повышение температуры обработки. Это может привести к появлению термического воздействия и изменению свойств нержавеющей стали.
3. Образование стружки: Нержавеющая сталь имеет тенденцию образовывать длинную стружку при фрезеровке. Стружка может запутаться в инструменте или повредить обрабатываемую поверхность.

Комплексное решения задачи качества фрезерования обеспечивают:

1. Использование специальных инструментов: Инструменты с покрытием из твердого сплава или других специальных материалов могут увеличить стойкость к износу и улучшить процесс обработки.
2. Охлаждение и смазка: Применение охлаждающей жидкости или смазочных средств может уменьшить температуру обработки и снизить термическое воздействие на материал.
3. Применение оптимальных параметров скорости и подачи: Корректное выбор скорости вращения фрезы и подачи может улучшить эффективность обработки и уменьшить риск образования стружки.
4. Контроль качества: Регулярный контроль всего процесса обработки и выпуск готовых компонентов помогает выявить и предотвратить возможные проблемы.

В процессе резания каждый зуб фрезы кратковременно соприкасается с обрабатываемой поверхностью, снимая слой металла. При этом контакт сопровождается ударной нагрузкой, непосредственно влияющей как на стойкость инструмента, так и на качество обработки. В зависимости от типа используемой фрезы резание производится одной или двумя режущими кромками (комбинированное фрезерование). При многокромочной обработке существенно увеличивается объем стружки, длину которой необходимо контролировать. В противном случае это приведет к снижению качества обрабатываемой поверхности. Актуален вопрос: как произвести качественное фрезерование с учетом его особенностей? Для этого необходимы как личный опыт фрезеровщика, так и соблюдение рекомендуемых режимов резания. Режимы резания – это значения основных параметров фрезерования в соответствии с используемой фрезой и материалом заготовки. Они устанавливаются технологом на основе рекомендаций производителя режущего инструмента. Две одинаковые по конструкции и размерам фрезы различных производителей, как правило выдают разные значения шероховатости обработанной поверхности при одних и тех же режимах обработки. Фрезы разных производителей отличаются по стоимости, качеству и техническим возможностям. Нет единого стандарта по выборам режимов фрезерования, а все рекомендации разрабатываются непосредственно производителями по результатам своих исследований. При этом часто заявленные показатели обработки не подтверждаются на практике. В условиях завода приходится пробовать разные фрезы и по ходу корректировать режимы на основе получаемых результатов.

В работе планируется получить в результате практические рекомендации по обработке деталей из нержавеющих сталей, которые смогут использовать технологи завода. Использование рекомендованных режимов резания на производстве позволят:

• получить высокое качество и точность обрабатываемой поверхности при чистовой обработке;
• исключить чрезмерные нагрузки на фрезу, тем самым увеличив срок ее службы;
• повысить производительность металлообработки, сократив время на настройку оборудования и подготовку к резанию, максимально используя технические возможности станка.

Все это в конечном плане позволит повысить производительность изготовления деталей из нержавеющих сталей и снизить затраты на их производство.