авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Повышение эффективности точения фасонных деталей

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи





Нгуен Ван Кыонг


повышение ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОЧЕНИЯ
ФАСОННЫХ ДЕТАЛЕЙ






Специальность 05.02.08 Технология машиностроения









АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук














Тула 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО
«Тульский государственный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Ямников Александр Сергеевич
Официальные оппоненты Хлудов Сергей Яковлевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», кафедра «Инструментальные и метрологические системы», профессор;
Моисеев Евгений Федорович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ОАО «НПО «СПЛАВ» (г. Тула), начальник лаборатории.
Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно – научно – производственный комплекс» (г. Орел).

Защита диссертации состоится « 22 » октября 2013 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.271.01 при ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» по адресу: 300012, г. Тула, проспект Ленина, д. 92, ауд. 9-101

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан « 18 » сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Черняев Алексей Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Задача назначения оптимального режима резания в автоматизированных системах технологической подготовки производства состоит в том, чтобы на основе данных о технологии изготовления детали, назначить такие скорости резания и подачи на всех технологических переходах, которые обеспечили бы изготовление детали в соответствии с требованиями чертежа при минимальной себестоимости обработки.



Расчет режима резания по эмпирических формулам являлся приемлемым и достаточно эффективным на ранних этапах развития машиностроительного производства, в условиях достаточно примитивного металлорежущего оборудования, ограниченной номенклатуры режущих инструментов и обрабатываемых материалов. Они не учитывают переменности жесткости по длине заготовки, а также специфики точения фасонных поверхностей, имеющих кроме цилиндрических еще и конические и радиусные поверхности (участки сферы или тора). Все имеющиеся методики и созданные на их основе САПР ТП, либо в недостаточной мере учитывают влияние переменных условий обработки на выходные характеристики, либо пытаются решить задачу учета переменных условий обработки путем использования адаптивных систем, которые обладают рядом существенных недостатков, обусловленных самой идеей адаптивной системы, и потому указанные недостатки не могут быть устранены в принципе.

Разработка методики назначения режимов резания, устраняющей указанные противоречия, является актуальной научной задачей.

Объектом исследования является технологическая операция точения фасонных поверхностей заготовок.

Предметом исследования является связь параметров инструмента, станка, заготовки и требованиями к обрабатываемой поверхности с режимами резания.

Целью работы является выявление резерва повышения производительности, недоиспользованного в общепринятых методиках назначения режимов резания, и разработка технологии точения фасонных поверхностей, позволяющей использовать в максимальной степени эти резервы.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Выявление управляемых факторов инструмента, станка и заготовки, меняя которые можно обеспечить стабильность скорости резания и шероховатость обработанной поверхности.

2. Вывод аналитических зависимостей шероховатости поверхности, образующейся при точении поверхностей сложной формы.

3. Уточнение аналитических зависимостей для определения составляющих сил резания с учетом действительного предела прочности обрабатываемого материала и наличия фаски износа.

4. Экспериментальная проверка полученных аналитических зависимостей.

5. Разработка методики и алгоритма назначения режимов резания с учетом влияния переменных факторов на операции точения фасонных поверхностей.

Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории точности механической обработки, теории резания, методов математического и компьютерного моделирования.

Экспериментальные исследования проводились в научной лаборатории кафедры «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики. Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями.

Научная новизна состоит из следующих элементов:

- вывода аналитических зависимостей, связывающих влияние на шероховатость обработанной поверхности геометрии инструмента в плане, геометрии обрабатываемой поверхности и подачи;

- уточнения аналитических зависимостей для определения составляющих сил резания с учетом действительного предела прочности обрабатываемого материала и наличия фаски износа;

- обоснования методики и алгоритма назначения режимов резания с учетом влияния переменных факторов на операции точения фасонных поверхностей.

Практическая значимость

Созданные методика и алгоритм назначения режимов резания с учетом влияния переменных факторов на операции точения фасонных поверхностей позволяют стабилизировать шероховатость обработанной поверхности, как по всей длине детали, так и в партии заготовок, а также стабилизировать отжимы заготовок в процессе резания, благодаря чему повысить точность размеров.

Реализация работы. Материалы диссертации используются в учебном процессе при изложении курсов лекций «Основы технологии машиностроения», при курсовом и дипломном проектировании, выполнении выпускных квалификационных работ, магистерских диссертаций по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». Теоретические положения диссертации были реализованы в соответствии с тематическим планом НИР ТулГУ по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации (тема Регистрационный номер: 7.1439.2011 19.59.2011), выполняемой по единому наряд – заказу на фундаментальные работы ТулГУ по плану 2012 -13 гг.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной НТК «АПИР-16 и АПИР-17» (г. Тула, 2011 -2012 гг.); на Региональной НТК «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов»; на VI-й магистерской НТК ТулГУ, на 2-й международной интернет-конференции по металлургии и металлообработке, Тула, ТулГУ, 2013, а также на ежегодных НТК преподавателей и сотрудников ТулГУ в 2010-2013г.г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: статей в рецензируемых изданиях и сборниках, входящих в «Перечень ВАК», – 5; статей в материалах конференций – 3; из них статей без соавторства – 5.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения и пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 176 наименований. и включает 178 с. основного печатного текста, содержащего 67 ил., 8 табл.

ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, связанного с назначением режимов обработки деталей резанием, обеспечивающих требуемые показатели качества обработанной поверхности. Оптимизации режимов резания с учетом их влияния на качественные характеристики изделия посвятили работы многие отечественные исследователи (Базров Б.М., Балакшин Б.С., Бобров В.Ф. Безъязычный В.Ф., Бржозовский Б.М., Васин С.А., Верещака А.С., Грановский Г.И., Зорев Н.Н., Колев К.С., Корсаков В.С., Кузменко М.Л., Кушнер В.С., Маталина А.А., Матюшин В. М., Панов А.А., Плотников А.Л., Соколовский А.П., Суслов А.Г., Таубе А.О.,), а также зарубежные (Кохан Д., Huang C.Z., Merchant M.E., Nelder J.A., Paviani D., Raja K., Song W.G., Storch B., Zawada-Tomkiewicz A., Wang J., Якобс Г.Ю., Якоб Э.).

Был рассмотрен целый ряд отечественных и зарубежных автоматизированных систем назначения режимных условий обработки, были отмечены их достоинства и недостатки. В результате установлено, что все имеющиеся методики и созданные на их основе САПР ТП, либо в недостаточной мере учитывают влияние переменных условий обработки на выходные характеристики, либо пытаются решить задачу учета переменных условий обработки путем использования адаптивных систем, которые, как указывалось выше, обладают рядом существенных недостатков обусловленных самой идеей адаптивной системы и потому указанные недостатки не могут быть устранены в принципе

Установлено, что для увеличения износоустойчивости поверхностей трущейся пары, поверхности должны иметь шероховатость определенной величины. Увеличение или уменьшение высоты микронеровностей трущихся поверхностей приводит к снижению износоустойчивости и к ускоренному износу трущихся деталей (Дёмкин Н.Б., Колесников Ю.В., Рыжов Э.В. Суслов А.Г., Фёдоров В.П.). Параметры шероховатости оказывают существенное влияние на величину сопротивления усталостному разрушению. Предел выносливости увеличивается по мере уменьшения высоты микронеровностей, а также при совпадении следов обработки с направлением действия внешнего напряжения. Предел усталостной прочности жаропрочных и титановых сплавов снижается с увеличением шероховатости (Евстигнеев М.И., Дальский А.М., Сулима A.M.).

В конце главы формулируется цель и задачи исследования.

Во второй главе рассматривается влияние управляемых факторов технологической системы на показатели процесса резания при точении. Если деталь имеет фасонные поверхности, то схема её точения выглядит, как показано на рис. 1, где: - наружный диаметр обработки (мм); - толщина снимаемого припуска (мм); - длина обрабатываемого участка (мм); - текущая координата резца по оси x (в рассматриваемом случае примем ); - скорость резания (м/с) на анализируемом участке обработки, может меняться в диапазоне []; - частота вращения шпинделя станка (об/мин), с учетом заданных значений параметров t и d определяется по формуле (1).

(1); . (2)
Рис. 1. Формы сечения срезаемого слоя фасонной поверхности Рис. 2. Точение сферы




При точении поверхности с радиусной образующей (рис. 2) использование формулы (1) дает переменное значение частоты вращения шпинделя для каждой точки профиля в зависимости от его диаметра. Это может явиться дополнительным резервом повышения производительности в случае использования станков с ЧПУ, позволяющих менять частоту вращения шпинделя при изменении продольной координаты.

Для описания влияния геометрии инструмента в плане, геометрии обрабатываемой поверхности и подачи выявлено 13 вариантов сочетания этих параметров и выведены соответствующие аналитические зависимости. В случае детали произвольной формы контура учитывать мгновенные значения улов в плане инструмента: мгновенного главного угла в плане и мгновенного вспомогательного угла в плане , шероховатость определяется по формуле (2), где - угол между касательной в каждой точке обрабатываемого профиля и осью центров станка, - статический главный угол в плане резца; - вспомогательный угол в плане.

В третьей главе для проверки утверждения о том, что с увеличение износа шероховатость обработанной поверхности увеличивается, описан специальный эксперимент. Обрабатывалась заготовка, изготовленная из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Использовался резец M02L012520M08 (P4ht m08p-Ф) с механическим креплением режущей сменной многогранной пластины (СМП) WNMG080408MC, изготовленной из твердого сплава ТТ8115 производства фирмы TaeguTec, без применения СОЖ с режимами резания, указанными в таблице, и параметрами =0°, =95°, =5°, =0,8 мм. Для получения пластин с различным износом их брали на разных периодах работы из действующего производства на ЗАО «Тулаэлектропривод». Измерения проводились на большом инструментальном микроскопе с регистрацией данных замеров в журнале наблюдений. Результаты измерения износа показаны на фото (рис. 3).

а:=0 мм б: =0,23 мм в: =0,35 мм
г: =0 мм д: =0,13 мм е: =0,22 мм

Рис. 3. Износ резца: а, б, в по задней поверхности, г, д, е по передней

Для исследования влияния износа резца на шероховатость обработанной поверхности были изготовлены специальные образцы (рис. 4), а рабочая зона прибора показана на рис. 5.

Рис. 5. Рабочая зона прибора для измерения шероховатости
а б в
Рис. 4. Фото образцов: а) обработанного резцом с нулевым износом; б) обработанного резцом с износом
0,23 мм по задней поверхности; в) с износом 0,35 мм

Данные по режимам резания, на которых обрабатывались специальные образцы: диаметр обрабатываемой заготовки D = 22,0 мм, обработанной поверхности d = 20,0 мм, s =0,15 мм/об, n=1500 об/мин, t = 1 мм, V = 103,62 м/мин.

Профилограммы и высотные критерии шероховатости сведены в общую картину на рис. 6. Для компенсации вредного влияния износа инструмента на параметры шероховатость поверхности целесообразно при назначении режимов резания на универсальном оборудовании занижать расчетную величину подачи на величину коэффициента влияния износа на шероховатость обработанной поверхности. При работе на оборудовании с ЧПУ возможно динамическое управление скоростью подачи путем введения динамического коэффициента влияния износа на шероховатость обработанной поверхности, определяемого по зависимости , где - основное время на каждой выполняемой операции, - период стойкости инструмента.

a
б
в

Рис. 6. Профилограмма поперечных шероховатостей образца, обработанного получистовым точением: а - новым резцом; б - резцом с износом 0,23 мм по задней поверхности; в) - резцом с износом 0,35 мм по задней поверхности

Рис. 7. Схема сил на передней и задней поверхностях инструмента Зависимости составляющих силы резания, действующих на прямолинейном участке резца, полученные в работах (Merchant M.E., Milutinovi M.,. Tanovi Lj., Wang J., Huang C.Z., Song W.G., Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С.), описывающие силы резания для схемы, показанной на рис. 7, уточнены с учетом действительного предела прочности материала во время резания и влияния фаски износа и приведены в виде уравнений (3)… (5):


Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.