Influence of magneto-abrasive machining duration on the precision of HSS taps

Abstract

Представлено результати дослідження впливу тривалості магнітно-абразивного оброблення на точність мітчиків різних діаметрів, виготовлених із швидкорізальної сталі. Дослідження проводили на мітчиках із швидкорізальної сталі Р6М5: М12х1,75-6Н марки Walter Prototyp PARADUR, М10х1-6Н марки Walter Prototyp PARADUR, М6х0,75-6Н марки Narex. Проконтрольовано зовнішній діаметр мітчиків до та після МАО. Вимірювання точності проведено на установці для розмірного налаштування та вимірювання різальних інструментів Venturion 450/6 («ZOM Oberflächenbearbeitung GmbH», Магдебург, Німеччина). Установка обладнана високоточним шпинделем, що дозволяє проводити вимірювання діаметра з точністю 0,002 мм. Магнітно-абразивне оброблення мітчиків не призводить до критичної зміни діаметрів, що в процесі експлуатації може призвести до браку деталей. Після 3–6 хв МАО зовнішній діаметр мітчиків М12 та М10 зменшився в середньому на 20 мкм, М6 – на 15 мкм. Важливо, що діаметр майже не змінився між 3 та 6 хв оброблення. Це можна пояснити тим, що в перші хвилини процесу відбувається інтенсивне видалення рубчиків та округлення гострих кромок на вершинах зубців. Також за цей час видаляється дефектний шар матеріалу, що сформувався на етапі шліфування, знімаються концентратори напружень, відбувається подрібнення карбідів та зміцнення поверхні інструменту. Після 6 хв оброблення, в результаті ударної взаємодії квазістабільних об’ємів магнітно-абразивного інструменту з поверхнею мітчика, внутрішні напруження та щільність дислокацій на границі досягає критичного значення й вони виходять на поверхню у вигляді мікротріщин та відшарування матеріалу. В цей момент відбувається видалення матеріалу з поверхні, що призводить до збільшення радіусів округлення різальних кромок та зменшення діаметра інструменту. Цей процес циклічно повторюється, що пов’язано з циклічною зміною фізико-механічних властивостей тонких поверхневих шарів матеріалу інструменту та їх періодичним видаленням.

The article presents the results of a research of the influence of magneto-abrasive machining duration on the precision of HSS taps with various diameters. Magneto-abrasive machining of taps under correctly selected conditions does not leads to a critical change in diameters, which during operation can lead to discarded parts. The reduction of diameter occurs in the first 3–6 minutes of machining. The reason for this is the removal of burrs from the tops of the teeth, grinding defects and rounding of the cutting edges of the tool. The reduction of diameter is cyclically repeated. This is due to the cyclic change in the physical and mechanical properties of thin surface layers of the material of tool and their periodic removal.