97
чем, несмотря на широкое применение таких про-
грессивных методов изготовления деталей машин,
как точная штамповка и литье, порошковая металлур-
гия и др., в течение длительного времени обработка
материалов резанием будет наиболее универсальным,
а во многих случаях и единственно возможным мето-
дом, который обеспечивает получение деталей с за-
данными эксплуатационными свойствами [1].
Повышение производительности обработки дос-
тигается главным образом путем интенсификации
режимов резания за счет увеличения стойкости режу-
щего инструмента благодаря применению новых ин-
струментальных материалов и методов их упрочне-
ния, оптимизации рабочих углов режущего инстру-
мента,
использованию
новых
смазочно-
охлаждающих технологических средств (СОТС) и
способов подачи их в зону резания. Однако традици-
онные методы повышения стойкости режущего инст-
румента уже исчерпали себя, и назрела необходи-
мость их коренного изменения, а
также разработки
методов резания, основанных на новых принципах
взаимодействия режущих элементов инструмента с
материалом обрабатываемого изделия.
К числу таких прогрессивных методов обработки
относится метод ротационного резания материалов.
Он основан на замене традиционного трения сколь-
жения между рабочими поверхностями режущего
элемента и обрабатываемым материалом трением
качения. Это достигается оснащением ротационного
инструмента вращающейся чашкой, у которой режу-
щая кромка имеет форму окружности, что позволяет
осуществить ее непрерывное дополнительное враще-
ние вокруг собственной оси. Оно может совершаться
принудительно от специального привода или под
действием сил трения от сходящей стружки и контакт
инструмента с деталью.
Методом ротационного резания могут обрабаты-
ваться наружные и внутренние поверхности, имею-
щие форму тел вращения - цилиндрические, кониче-
ские, фасонные, а также торцовые. Режущая чашка
закрепляется на вращающемся элементе ротационно-
го инструмента, которым чаще всего является шпин-
дель резца. Режущая кромка выполнена, как правило,
в виде окружности и образуется путем заточки рабо-
чих поверхностей (передней и задней) инструмента
под определенными углами [2].
В случае обработки ротационным резанием плос-
кости рабочее движение (вращение) сообщается кор-
пусу ротационной фрезы, в
котором под определен-
ными углами установлены ротационные резцы таким
образом, чтобы режущие чашки в процессе резания
непрерывно вращались от взаимодействия с обраба-
тываемой плоскостью изделия. Движение подачи
сообщается изделию в направлении, перпендикуляр-
ном оси вращения ротационной фрезы.
Способ ротационного резания материалов облада-
ет рядом существенных преимуществ по сравнению с
традиционными методами обработки материалов ре-
занием. Благодаря большой длине круговой режущей
кромки лезвия, непрерывному вращению его во вре-
мя работы, обеспечивающему прерывистость и крат-
ковременность работы каждого его участка, хорошим
условиям охлаждения лезвия за время холостого про-
бега и значительно меньшей истинной скорости реза-
ния, по сравнению со скоростью главного движения,
температура в зоне резания при обработке ротацион-
ным инструментом, по сравнению с традиционным,
снижается до 40%.
Отмеченное снижение температуры резания, не-
большой линейный износ, который не накапливается
как в обычном инструменте на одном неподвижном
участке лезвия, а равномерно распределяется по всей
его длине. Хорошие условия теплоотвода от работаю-
щих участков лезвия в режущую чашку, имеющую
большой радиус кривизны, уменьшение сил трения
между рабочими поверхностями инструмента и обра-
батываемым материалом, обеспечивают повышение
стойкости ротационных
режущих инструментов в
десятки раз по сравнению с традиционными инстру-
ментами при одновременном повышении режимов
резания.
Большая стойкость ротационных режущих инст-
рументов и низкая температура резания позволяют
увеличить допускаемую скорость резания (скорость
главного движения) до 12 - 14 m/s при обработке кон-
струкционных сталей и до 17 m/s при обработке чугу-
на, цветных металлов и сплавов, что способствует
повышению производительности обработки в 4 - 6
раз, а также улучшению обрабатываемости труднооб-
рабатываемых и вязких материалов традиционными
инструментальными твердыми сплавами вольфрамо-
вой, титано-вольфрамовой и других групп.
Кинематические и конструктивные особенности
ротационных режущих инструментов, их высокая
стойкость, большой радиус кривизны режущего лез-
вия обеспечивают высокое качество и хорошие экс-
плуатационные показатели обработанной поверхно-
сти, что позволяет исключать из технологических
процессов последующие трудоемкие финишные опе-
рации шлифования, шабрения и особенно сухого
шлифования.
Высокая размерная стойкость ротационных инст-
рументов позволяет
применять их для обработки
крупногабаритных изделий, к точности геометриче-
ской формы которых предъявляются высокие требо-
вания. Обработка таких изделий традиционными ин-
струментами, оснащенными режущими элементами
из твердого сплава, нитрида бора или алмаза, в неко-
торых случаях не обеспечивает получения требуемой
геометрической формы из-за значительного линейно-
го износа этих элементов.
В различных отраслях машиностроения получают
все большее распространение методы изготовления,
восстановления и повышения работоспособности и
долговечности деталей машин путем нанесения на
рабочие поверхности износостойких порошковых
98
покрытий с высокими физико-механическими свой-
ствами. Обработка деталей с такими покрытиями
обычными режущими инструментами весьма трудоем-
ка вследствие их низкой стойкости, малой производи-
тельности операции. Применение для этой цели рота-
ционных режущих инструментов обеспечивает наряду
с увеличением производительности обработки получе-
ние поверхностей с высокими классами точности и
качеством, при этом доработка почти не требуется.
Большой экономический эффект дало применение
ротационных режущих инструментов для обработки
магнитопроводов (роторов к статоров) электрических
машин вследствие увеличения
производительности
обработки в 3-5 раз, повышения коэффициента полез-
ного действия электрических машин на 0,6-1,5% бла-
годаря снижению деформации поверхностного слоя
пластин, предотвращению электрического замыкания
между ними и снижению, таким образом, потерь
мощности в магнитопроводе.
Применение описанного метода эффективно так-
же при обработке материалов, вызывающих повы-
шенное абразивное истирание режущего элемента,
при резании композиционных и слоистых материалов
с низкой температурой воспламенения, а также пре-
рывистых поверхностей в связи с лучшими условия-
ми врезания вращающейся режущей чашки в деталь.
Метод ротационного резания успешно реализован
в инструментах, применяемых на ряде предприятий
страны в машино-, тракторо- и моторостроении, элек-
тротехнической, бумагоделательной, химической
промышленности. Применение ротационных инстру-
ментов уже сейчас обеспечивает значительный эко-
номический эффект, а использование их на автомати-
ческих линиях и технологических модулях позволит
значительно повысить эффективность такой высоко-
производительной техники.
Таким образом, рассмотренные в статье особенно-
сти процесса ротационного фрезерования позволяют
повысить производительности обработки в 4 - 6 раз,
при этом улучшение обработки деталей при фрезеро-
вании труднообрабатываемых и
вязких материалов
возможно за счет применения традиционных инстру-
ментальных твердых сплавов вольфрамовой, титано-
вольфрамовой и других групп.
