Залежності шорсткості від режимів та умов різання при фінішному торцевому фрезеруванні деталей з ЧВГ

Abstract

Проаналізовано залежність шорсткості від режимів та умов різання при торцевому фрезеруванні поверхонь деталей з чавуну з вермикулярним графітом (ЧВГ), конструкційним матеріалом, який має відмінні механічні властивості, що ґрунтуються на звʼязку частинок графіту та заліза. У машинобудуванні протягом останіх років почав зростати інтерес до цього матеріалу. Особливо велику увагу він привернув з боку автомобільної промисловості й почав використовуватися як замінник сірого чавуну завдяки своїм поліпшеним механічним властивостям, таким, як підвищена міцність і термостійкість. Однак через високу твердість і міцність, а також складну мікроструктуру він важко піддається механічній обробці. Високий вміст перліту та наявність вермикулярного графіту ускладнює процеси різання, що призводить до швидшого зношення інструменту й отримання поверхні гіршої якості. Поверхні з чавуну з вермикулярним графітом часто вимагають високоякісної обробки, але через крихкість матеріалу існує ризик утворення мікротріщин та відколів на поверхні, що може негативно вплинути на якість фінішної обробки. Отримано залежності шорсткості від параметрів та умов різання при фінішному торцевому фрезеруванні поверхонь деталей з ЧВГ твердосплавними інструментами з покриттям PVD і CVD в умовах сухої обробки і з додаванням охолоджувальних рідин. На основі експериментальних даних побудовано математичні моделі залежностей шорсткості від параметрів та умов різання. Встановлено, що інструменти з PVD покриттям при фінішному торцевому фрезеруванні поверхонь ЧВГ на високих швидкостях різання з додаванням охолодження забезпечують кращу шорсткість поверхні у порівнянні з інструментами з CVD покриттям. Найкращий результат шорсткості поверхні Ra 0,25 мкм досягнуто при швидкості різання 800 м/хв, глибині різання 0,08 мм і подачі на зуб 0,1 мм/зуб при використанні охолодження інструментом з твердосплавного матеріалу з PVD покриттям

Compacted graphite iron (CGI) is a structural material that has excellent mechanical properties based on the bonding of graphite and iron particles. In the machine-building industry, interest in this material has been growing in recent years. It has attracted particular attention from the automotive industry and has been used as a substitute for grey cast iron due to its improved mechanical properties, such as increased strength and heat resistance. However, due to its high hardness and strength, as well as its complex microstructure, it is difficult to machine. The high pearlite content and the presence of vermicular graphite make it difficult to cut, which can lead to faster tool wear and poorer surface quality. Cast iron surfaces with vermicular graphite often require high quality machining, but due to the brittleness of the material, there is a risk of microcracks and chips forming on the surface, which can negatively affect the quality of the finish. In this study, we obtained the dependences of roughness on cutting parameters and conditions during the finishing face milling of CGI parts surfaces with PVD and CVD coated carbide tools under dry machining conditions and with the addition of coolants using. Based on experimental data, mathematical models of the roughness dependence on cutting parameters and conditions were built. It has been established that PVD-coated tools for face milling of CGI surfaces at high cutting speeds with the addition of cooling provide better surface roughness compared to CVD-coated tools. The best result of surface roughness Ra 0.25 μm was achieved at a cutting speed of 800 m/min, a depth of cut of 0.08 mm and a feed per tooth of 0.1 mm/tooth, using a cooled PVD-coated carbide tool