Скорость, м/мин. Подача, мм/об. Отверстие. Точки измерения. Высота заусенцев h, мм. Dотв, мм. Отверстие. Скорость, м/мин. Подача, мм/об. Средний Dотв, мм. Отверстие. Скорость, м/мин. Подача, мм/об

Иркутский национальный исследовательский технический университет

КОНТРОЛЬ И ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ В ПАКЕТАХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТАЛЛОВ СВЕРЛИЛЬНОЙ МАШИНОЙ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧЕЙ

В статье описана обработка отверстий сверлильной машиной AtlasCopco PFD-1500 в пакетах из композиционных материалов и металлов, так же анализ полученных отверстий, зависимость точности от режимов резания.

Ключевые слова: шероховатость, композиционный маетраил, подача.

Сверлильная машина AtlasCopcoPFD-1500 (Швеция) – это дрель с автоматической подачей режущего инструмента. Она предназначена для обработки отверстий в конструкциях, содержащих сочетания металлических сплавов и ПКМ. Дрель оснащена управляемым пневмодвигателем, он обеспечивает постоянно высокую производительность при обработке любых материалов и постоянную скорость вращения шпинделя под нагрузкой, близкую к частоте свободного вращения

Рис. 1. Сверлильная машина AtlasCopcoPFD-1500

На рис. 2 представлена схеме обработки. В тисы 1 зажимается смешанный пакет 2. Далее выставляется кондуктор 4 по заранее намеченным линиям. Для фиксации кондуктора используются рычажные струбцины 3. Дрель 5 устанавливается в один из пазов кондуктора. После завершения цикла обработки дрель переустанавливается в следующий паз. По завершению обработки в этих пазах дрель извлекают.

Рис. 2. Схема обработки: 1 – тисы, 2 – смешанный пакет, 3 – рычажные струбцины, 4 – кондуктор, 5 – сверлильная машина.

Перед нами была поставлена задача: найти оптимальный вариант сверления пакета Ti-ПКМ со значениями шероховатости титана не более Ra0, 8 и шероховатости ПКМ не более Ra3, 2.

Были выбраны две подачи и, соответственно им, три скорости. Полученные значения времени сверления в минутах записаны в таблице 1.

Табл. 1. Режимы обработки.

Скорость, м/мин	Подача, мм/об
Скорость, м/мин	0, 05	0, 023
	Отв. 6 – 4, 20	Отв. 5 – 9, 15
	Отв. 3 – 4, 0	Отв. 4 – 8, 3
	Отв. 2 – 3, 0 мин	Отв. 1 – 6, 5 мин

Далее, полученные отверстия были замерены при помощи универсальных СИ, а также были выполнены замеры шероховатости по Ra и Rz на КИМ контактного и бесконтактного типах.

Полученные значения показаны в таблице 2.

Табл. 2. Шероховатость полученных поверхностей

Отверстие	Точки измерения	Высота заусенцев h, мм	Ra, мкм	Rz, мкм	Dотв, мм
					Ti	ПКМ
	Ti, вход	0, 11	0, 66	5, 08	14, 015 14, 007 14, 009	14, 008 14, 017 13, 994
	ПКМ	-	3, 02	25, 25
	Ti, вход	0, 09	0, 45	3, 23	14, 015 14, 007 14, 008	13, 998 13, 992 13, 998
	ПКМ	-	2, 15
	Ti, вход	0, 111	0, 34	2, 48	14, 012 14, 011 14, 010	13, 999 14, 002 14, 001
	ПКМ	-	1, 65	16, 7
	Ti, вход	0, 13	0, 38	3, 24	14, 005 14, 002 14, 017	14, 001 13, 991 13, 984
	ПКМ	-	1, 92	18, 6
	Ti, вход	0, 126	0, 3	3, 28	14, 014 14, 013 14, 012	14, 008 14, 017 13, 994
	ПКМ	-	3, 71	28, 99
	Ti, вход	0, 13	0, 33	0, 33	14, 013 14, 014 14, 006	14, 001 13, 994 14, 003
	ПКМ	-	1, 96	15, 9

По полученным данным в таблице 2 рассчитаем средние показатели диаметра отверстий титана и ПКМ в зависимости от режимов резания (см. таблицу 3).

Табл. 3. Параметры графика отклонения полученных диаметра в зависимости от режимов резания

Отверстие	Скорость, м/мин	Подача, мм/об	Средний Dотв, мм
Отверстие	Скорость, м/мин	Подача, мм/об	TI	ПКМ
		0, 023	14, 010	14, 006
		0, 05	14, 010	13, 996
		0, 05	14, 011	14, 001
		0, 023	14, 008	13, 992
		0, 023	14, 013	14, 006
		0, 05	14, 011	13, 999

Для наглядности отобразим полученные данные таблицы 3 на графике (рисунок 3).

Рис. 3. График отклонения полученных диаметров в зависимости от режимов резания

Итоговые данные зависимости шероховатости и времени обработки отверстий от режимов резания представлены в таблице 4.

Табл. 4. Параметры для графика шероховатости Ra от времени

Время	Отверстие	Скорость, м/мин	Подача, мм/об	Ra
Время	Отверстие	Скорость, м/мин	Подача, мм/об	TI	ПКМ
			0, 05	0, 45	2, 15
			0, 05	0, 34	1, 65
4, 2			0, 05	0, 33	1, 96
6, 5			0, 023	0, 66	3, 02
8, 3			0, 023	0, 38	1, 92
9, 15			0, 023	0, 3	3, 71

Для упрощения восприятия данных, был построен график (рисунок 4) зависимости значений шероховатости от времени сверления пакета Ti- ПКМ по данным таблицы 4.

По данным в таблице 4 мы видим, что самое быстрое время обработки – 3 минуты было при самых больших значениях скорости и подачи (270 м/мин, 0, 05 мм/об). При этом получены не самые лучшие значения шероховатости, но удовлетворяющие поставленной задаче (Ra0, 8 для титана и Ra3, 2 для ПКМ).

Рис. 4. График шероховатости Ra от времени

Вывод: в ходе проделанной работы было определено, что наименьшее отклонение диаметра отверстия получается при сверлении композита (ср. знач. 14, 001, в отличие от Ti 14, 011); значения показателя Ra и Rz тоже лучше на входе инструмента, наихудшие значения показателей шероховатости наблюдаются на поверхности отверстия в ПКМ (Ra2, 4 против Ra0, 4 Ti).

Самый оптимальный режим резания для обработки отверстия пакета Ti- ПКМ было получено у отверстия №3 с параметрами сверления: V=200 м/мин, s=0, 05 мм/об, со временем обработки – 4 минуты и шероховатостью Ra0, 34 (Ti), Ra1, 65 (ПКМ).