DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2018.6.084

THE IMPACT OF THE RESULTS OF PRODUCTION TESTS OF CARBIDE CUTTING TOOLS HARDENED BY A MAGNETIC-PULSE TREATMENT ON INCREASING THE EFFICIENCY OF THE TECHNOLOGICAL CUTTING PROCESS

Максим Валерійович Шаповалов, Віктор Дмитрович Ковальов, Яна Василівна Васильченко

Abstract


The subject matter of the article is the process of hardening cutting tools for heavy machines. The goal of the work is to increase the operating life, reliability, durability and wear resistance of carbide cutting tools due to magnetic-pulse treatment. The tasks were solved: the main factors affecting the change in wear resistance of a carbide treated with a pulsed magnetic field; the impact of the test results of carbide cutting tools hardened by a magnetic-pulse treatment (MPT) on the productive capacity was studied; the MPT impact on the tool durability indices; the interrelation of the MPT parameters, cutting parameters and production efficiency were studied. The following results were obtained: the production tests of carbide cutting tools showed that magnetic-pulse treatment contributes to improving the wear resistance of cutting tools, reducing the coefficient of durability variations, increasing gamma-percentile stability, reducing the amount of chipping and breakage in the area of tool breaking-in. The MPT application enables optimizing cutting conditions in performance rate, cost of operation and tool expenses. It was found out that under difficult cutting conditions, the cutting mode should be optimized in the depth of cut, taking into account the spread of tool durability. Conclusions. A magnetic-pulse treatment contributed to increasing the stability of tools by 1.2-2.0 times and decreasing the coefficient of durability variations by 1.3-3.1 times. The gamma- percentile stability of tools increased by 1.7 - 2.8 times; the optimum durability went up by 1.4-2 times, the optimal feed – by 1.15-1.3 times. The dependence of the performance of machining with a cutter after MPT on the magnetic intensity H, on the carbide resistance to rupture , on the amount of cobalt in a carbide  and on the pulse frequency f was determined.

Keywords


обробка імпульсним магнітним полем; твердосплавний інструмент; виробничі випробування; стійкість; коефіцієнт варіації стійкості

References


Postnikov, S. N., Kungin, A. D. (1980), "About one of the reasons for increasing the durability of a high-speed tool subjected to magnetic processing. Optimization of cutting processes of heat- and extra-strong materials" ["Ob odnoy iz prichin povysheniya stoykosti bystrorezhushchego instrumenta, podvergnutogo magnitnoy obrabotke. Optimizatsiya protsessov rezaniya zharo- i osoboprochnykh materialov"], Interuniversity scientific collection, Ufa, No. 5, P. 157–160.

Postnikov, S. N. (1988), "Physical bases of processing materials and products by a sequence of pulses of a weak magnetic field" ["Fizicheskie osnovy obrabotki materialov i izdeliy posledovatel'nost'yu impul'sov slabogo magnitnogo polya"], Report of the third scientific and technical seminar with international participation on the finishing technology of AMO´87 (Varna, Oct. 1987). Sofia, P. 199–207.

Malygin, B. V. (1989), Magnetic hardening of tools and machine parts [Magnitnoe uprochnenie instrumenta i detaley mashin], Moscow, Engineering, 112 p.

Katsev, P. G. (1974), Statistical methods of cutting tool research [Statisticheskie metody issledovaniy rezhushchego instrumenta], Moscov, Engineering, 155 p.

Kovalov, V., Vasilchenko, Y., Klimenko, G. (2004), "Application processing pulse magnetic field for hardening machine parts and cutting tools" ["Primenenie obrabotki impul'snym magnitnym polem dlya uprochneniya detaley mashin i rezhushchego instrumenta"], Engine Bulletin, Zaporozhye, ZNTU, No. 4, P. 149–151.

Soroka, O., Rodichev, Ju., Kovalov, V., Vasylchenko, J. (2013), "Strengthening of the carbide cutting tool for heavy engineering on the basis of surface and bulk modification by physical methods", ["Zmicnennja tverdosplavnogho rizaljnogho instrumentu dlja vazhkogho mashynobuduvannja na osnovi poverkhnevoji ta ob'jemnoji modyfikaciji fizychnymy metodamy"], Bulletin of the Ternopil National Technical University named after. I.Pulyuya, No. 3 (71), P. 133–145.

Rodichev, Ju, Soroka, O., Kovalov, V., Vasylchenko, J., Shapovalov, M. (2018), "Accelerated test of cutting plates with intensive contact loading" ["Pryskoreni vyprobuvannja rizaljnykh plastyn pry intensyvnomu kontaktnomu navantazhenni"], Bulletin of the Donbass State Еngineering academy, Kramatorsk, No. 1 (43), P. 181–187.

Kovalev, V., Vasilchenko, Y. (2011), "Statistical researches of work of the enterprises of heavy mechanical engineering for a substation of technical characteristics of new machine tools", 11th International Conference RaDMI 2011 from 15-18 September 2011, Sokobanja (Serbia), P. 359–364.

Soroka, O., Rodichev, Ju., Shabetia, O., Kovalov, V., Vasilchenko, Y., Shapovalov, M. (2018), Strength of tool materials, Modern trends in material processing: Collective monograph, Edited by Predrag Dašić, Vrnjačka Banja, P. 185–217.

Klymenko, G., Myronenko, Je., Ghuzenko, V., Vasylchenko, J., Shapovalov, M. (2015), "Exploitation of prefabricated cutters : a monograph for students of specialties 6.050503, 6.050502, 8.05050301, 8.05050302, 8.05050201 of full-time and part-time study" ["Ekspluatacija zbirnykh rizciv: monoghrafija dlja studentiv specialjnostej 6.050503, 6.050502, 8.05050301, 8.05050302, 8.05050201 dennoji ta zaochnoji formy navchannja"], Kramatorsk, 86 p.

Vasilchenko, Y., Sukova, T., Shapovalov, M. (2013), "Development of technological systems for processing large-sized parts based on adaptive multi-purpose heavy machines" ["Razrabotka tekhnologicheskikh sistem dlya obrabotki krupnogabaritnykh detaley na baze adaptivnykh mnogotselevykh tyazhelykh stankov"], Bulletin of SevNTU. Machinery and equipment and transport, No. 139, P. 28–32.

Vasilchenko, Y., Sukova, T., Shapovalov, M. (2011), "Methods to improve the efficiency of the cutting process on heavy machines" ["Metody povysheniya effektivnosti protsessa rezaniya na tyazhelykh stankakh"], Reliability of tools and optimization of technological systems. Collection of scientific papers, Kramatorsk, No. 29, P. 76–84.

Shapovalov, M., Vasilchenko, Y. (2013), "Databank for choosing a rational design of precast cutters" ["Bank dannykh dlya vybora ratsional'noy konstruktsii sbornykh reztsov"], Collection of scientific papers of JSC ONIKS. Theory and practice in engineering, Irbit, P. 159–162.

Skibin, V., Abankin, V. (1975), "Choice of supply with regard to the dispersion of the hardness of carbide cutters" ["Vybor podachi s uchetom rasseivaniya stoykosti tverdosplavnykh reztsov"], Collection Reliability cutting tools, Issue 2, Kyiv, Higher school, P. 39–42.

Khaet, G. (1968), Reliability of the cutting tool [Nadezhnost' rezhushchego instrumenta], Kyiv, UkrNIITI, 115 p.

Pal, C., Pal, D., Das Yupta, M. (1974), Influence of magnetic field on drill life in drilling cart iron, J.Just, Eng, (India), Mech, Eng, Div, No. 5, P. 241–246.

Advances in Engineering Materials and Applied Mechanics: Proceedings of the International Conference on Machinery, Materials Science and Engineering Application, (MMSE 2015), Wuhan, China, June 27-28 2015.

Alifanov, A., Popova, Zh., Tsionenko, N. "Magnetic-impulse treatment of steel products" ["Magnitno-impul'snaya obrabotka stal'nykh izdeliy"], Perspective materials and technologies : Sat. scientific tr., Part 25, Vitebsk, VSTU, P. 520–542.


GOST Style Citations


1.   Постников С. Н., Кунгин А. Д. Об одной из причин повышения стойкости быстрорежущего инструмента, подвергнутого магнитной обработке. Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов. Межвузовский научный сборник. Уфа. 1980. № 5. С. 157–160.

2.   Постников С. Н. Физические основы обработки материалов и изделий последовательностью импульсов слабого магнитного поля. Доклад третьего научно-технического семинара с международным участием по технологии финишной обработки АМО´87 (Варна, окт. 1987 г.). София, 1988. С. 199–207.

3.   Малыгин Б. В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. М. : Машиностроение, 1989. 112 с.

4.   Кацев П. Г. Статистические методы исследований режущего инструмента. М. : Машиностроение, 1974. 155 с.

5.   Ковалев В. Д., Васильченко Я. В., Клименко Г. П. Применение обработки импульсным магнитным полем для упрочнения деталей машин и режущего инструмента. Вестник двигателестроения. Запорожье. ЗНТУ. 2004. № 4. С. 149–151.

6.   Сорока О. Б., Родічев Ю. М., Ковальов В. Д., Васильченко Я. В. Зміцнення твердосплавного різального інструменту для важкого машинобудування на основі поверхневої та об’ємної модифікації фізичними методами. Вісник Тернопільського Національного технічного університету ім. І.Пулюя. 2013. № 3 (71).С. 133–145.

7.   Родічев Ю. М., Сорока О. Б., Ковальов В. Д., Васильченко Я. В., Шаповалов М. В. Прискорені випробування різальних пластин при інтенсивному контактному навантаженні. Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. Краматорськ, 2018. № 1 (43). С. 181–187.

8.   Kovalev V., Vasilchenko Y. Statistical researches of work of the enterprises of heavy mechanical engineering for a substation of technical characteristics of new machine tools. 11th International Conference RaDMI 2011 from 15-18 September 2011, Sokobanja (Serbia). 2011. P. 359–364.

9.   Soroka O., Rodichev J., Shabetia O., Kovalov V., Vasilchenko Y., Shapovalov M. Strength of tool materials. Modern trends in material processing: Collective monograph. Edited by Predrag Dašić. Vrnjačka Banja. 2018. P. 185–217.

10. Клименко Г. П., Мироненко Є. В., Гузенко В. С., Васильченко Я. В., Шаповалов М. В. Експлуатація збірних різців : монографія для студентів спеціальностей 6.050503, 6.050502, 8.05050301, 8.05050302, 8.05050201 денної та заочної форми навчання. Краматорськ. 2015. 86 с.

11. Васильченко Я. В., Сукова Т. А., Шаповалов М. В. Разработка технологических систем для обработки крупногабаритных деталей на базе адаптивных многоцелевых тяжелых станков. Вестник СевНТУ. Машиноприладобудування та транспорт. 2013. № 139. С. 28–32.

12. Васильченко Я. В., Сукова Т. А., Шаповалов М. В. Методы повышения эффективности процесса резания на тяжелых станках. Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. Краматорськ. 2011. № 29. С. 76–84.

13. Шаповалов М. В., Васильченко Я. В. Банк данных для выбора рациональной конструкции сборных резцов. Сборник научных трудов ЗАО ОНИКС. Теория и практика в машиностроении. Ирбит. 2013. С. 159–162.

14. Скибин В. В., Абанкин В. И. Выбор подачи с учетом рассеивания стойкости твердосплавных резцов. Сб. Надежность режущего инструмента. Вып. № 2. Киев. Вища школа, 1975. С. 39–42.

15. Хает Г. Л. Надежность режущего инструмента. Киев. УкрНИИТИ, 1968. 115 с.

16. Pal C. N., Pal D. K., Das Yupta M. C. Influence of magnetic field on drill life in drilling cart iron. J.Just. Eng. (India). Mech. Eng. Div. 1974. № 5. P. 241–246.

17. Advances in Engineering Materials and Applied Mechanics: Proceedings of the International Conference on Machinery, Materials Science and Engineering Application. (MMSE 2015). Wuhan. China. June 27-28 2015.

18. Алифанов А. В., Попова Ж. А., Ционенко Н. М. Магнитно-импульсная обработка стальных изделий. Перспективные материалы и технологии : Сб. науч. тр. Гл. 25. Витебск. ВГТУ 2013. С. 520–542.





Copyright (c) 2018 Максим Валерійович Шаповалов, Віктор Дмитрович Ковальов, Яна Василівна Васильченко

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

All the articles published in ITSSI journal are licensed under CC BY-NC-SA 4.0