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:     | 1 ||

Повышение эффективности точения фасонных деталей

-- [ Страница 2 ] --

; (3)

; (4)

, (5)

где – длина контакта стружки с резцом, ; – касательное напряжение на передней поверхности резца, – действительный предел прочности обрабатываемого материала при растяжении. - сила нормального движения на передней поверхности инструмента, – площадь плоскости сдвига; , – коэффициент усадки стружки. - сила на участке зачищающей кромки инструмента, ; - коэффициент, .

Для оценки адекватности зависимостей (3)...(5) для разных величин износа по поверхности инструмента проведены экспериментальные исследования. Обработка проводилась на экспериментальной установке, представленной на рис. 8.

 Общий вид экспериментальной-63

Рис. 8. Общий вид экспериментальной установки для измерения силы резания:
1 токарно-винторезный станок 16К20; 2 патрон трехкулачковый с установленной
в нем заготовкой 3; 4 резец; 5 динамометр УДМ-600, установленный на поперечном суппорте станка; 6 измерительный усилитель МДУ8; 7 аналогово-цифровой измерительный преобразователь ЛА 2USB 14; 8 ПЭВМ типа «ноутбук»

Заготовка, изготовленная из стали 40Х ГОСТ 4543-71, крепилась в центрах, а в универсальный динамометр конструкции ВНИИ вставлялся резец M02L012520M08 с механическим креплением режущей сменной многогранной пластины (СМП) WNMG 080408 MC, изготовленной из твердого сплава ТТ8115 производства фирмы TaeguTec. Данные по режимам резания, на которых обрабатывались образцы: диаметр обрабатываемой заготовки D = 50,05 мм, диаметр обработанной поверхности d = 48,04 мм, подача s =0,25 мм/об, частота вращения шпинделя n=630 об/мин, глубина резания t = 1 мм, скорость резания V = 98,96 м/мин.

Полученные результаты обрабатывались по специальной программе. В результате получены графики зависимости составляющих силы резания от износа пластинки по задней поверхности, представленные на рис. 9.

 Графики зависимости-64
Рис. 9. Графики зависимости составляющих силы резания от износа режущей пластины (радиус r=0,8 мм) Рис. 10. Расчетные значения составляющих силы резания,
полученные по уравнениям (3.5) - (3.7)


Значения составляющих силы резания, рассчитанные при тех же режимах и условиях резания, что и в эксперименте, по формулам (3)…(5) представлены на рис. 10. Из сопоставления расчетных и экспериментальных данных, представленных на рис. 9 и 10, видно, что значения главной составляющей силы резания , практически совпадают. То есть формула (5) достоверна. В тоже время как формулы (3) и (4) для острого резца дают при расчете погрешность до 13 %. Тем не менее, для технологических расчетов это вполне допустимо и все формулы (3) (5) можно рекомендовать для практических расчетов.

В четвертой главе рассмотрены технологические факторы, ограничивающие величину подачи. Чтобы получим необходимую шероховатость обработанной поверхности, нужно выполнить условие . Отсюда , тогда обозначив , , , где , получим математическую модель подачи для : . Подача определяется из ограничивающих зависимостей, представленных на рис. 11.

Полученное значение следует уменьшить в раз, т.е. , где . Различные схемы крепления заготовок при обработке и соответствующие им значения упругих прогибов были приведены в таблице. (для сплошного вала ). Выражая через t и s, получим , (6) Рис. 11. Геометрическая интерпретация математической модели режима подачи

где - коэффициент, характеризующий обрабатываемый металл и условия его обработки; - показатели степеней; d - диаметр детали.

Подставляя допускаемую стрелу прогиба и решая относительно s, получим (мм/об). (7)

Допускаемая стрела прогиба определяется точностью обработки детали. Чтобы не выйти за пределы допуска на диаметр детали, необходимо выполнить условие . Для установки заготовки в центрах получаем картину, представленную на рис. 12, и соответствующую ей формулу (8) для определения предельного значения подачи, допускаемого в данной координате по длине заготовки.

Рис. 12. Установка в центрах , .(8)

При установке в патроне с поджимом задним центром получаем картину, представленную на рис. 13, и соответствующую ей формулу (9).

Рис. 13. Установка в патроне с поджимом задним центром , .(9) Аналогично имеем картину, представленную

на рис. 14, и соответствующую ей формулу (10).

Рис. 14. Консольная
установка в патроне
, .(10) Следуя разработанной логике, нужно использовать формулы (8)…(10) для расчета

мгновенной величины подачи на каждом участке длины обрабатываемой поверхности, что позволяет стабилизировать величину упругих деформаций заготовки и, соответственно, повысить точность обработки.

В пятой главе рассмотрено комплексное влияние на допустимую скорость резания марки и физико-механических свойств обрабатываемого материала. Предложено использовать приближенные формулы В.Ф. Боброва для расчета оптимального переднего угла инструментов, имеющих плоскую переднюю поверхность.

Принимая во внимание толщину и ширину срезаемого слоя, выраженные через подачу и глубину резания преобразуем известную зависимость к виду

(11)

Из выражения (11) следует, что для получения максимально возможной при заданном периоде стойкости инструмента скорости резания при определенной площади сечения срезаемого слоя необходимо стремиться работать с возможно большим отношением и . При заданных технологически допустимых глубине резания и подаче скорость резания можно повысить, уменьшая главный угол в плане инструмента.

Переменная доля себестоимости операции определяется зависимостью

, (12)

где . Поскольку скорость резания и подача воздействуют на одну заготовку, то необходимо рассматривать совместное влияние скорости и подачи на себестоимость С. Это влияние графически представлено на рис. 15. Методика расчета апробирована при нормировании операции обработки фасонной детали, контур которой показан на рис. 16.

 Схема совместного влияния скорости-104 Рис. 15. Схема совместного влияния скорости и подачи на себестоимость обработки поверхности С  Эскиз детали и траектория движения-107 Рис. 16. Эскиз детали и траектория движения для операции точения

Для автоматизации расчета режима резания по разработанной методике в работе создан алгоритм (рис. 17).

 Схема упрощенного алгоритма-108

Рис. 17. Схема упрощенного алгоритма оптимизации режима резания

Исходными данными (блок 2) являлись параметры детали: контур и размеры по рис. 16, материал - сталь 30Г (207-209НВ), , точность обработки поверхностей: 1,2,3 - IT10, шероховатость обработанных поверхностей: 1,2,3 - мкм (мкм). Заготовка: штамповка (обычной точности – IT16), состояние поверхности – с коркой, масса 4,5кг, припуск на обработку поверхностей: 1 - 0,6 мм; 2,4 – 0,7мм; 3- 0,8мм. Станок модели 16К20Т1. Базирование – в центрах, с установкой поводка. Содержание операции – точить поверхности 1-4.

Далее по алгоритму с использованием аналитических и эмпирических зависимостей, разработанных в диссертации, производился расчет с учетом всех ограничений и выявленных резервов повышения производительности. В итоге получено

мин,

мин,

и соответственно

мин.

Для сравнения полученного результата с результатами, получающимися при расчетах по типовым методикам, провели расчет режимов обработки и пронормировали ту же операцию по справочнику технолога-машиностроителя: под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой. Исходные данные оставались теми же, что и при расчете по разработанной методике и алгоритму. Получили:

мин.

Проведя аналогичные расчеты по книге Гузеева В.И., получили время цикла автоматической работы станка по программе

мин.

То есть использование резервов стойкости резца и выбор максимально допустимых подач, осуществляемый по разработанной в диссертации методике и алгоритму, позволило сократить время цикла обработки фасонной детали на станке с ЧПУ в 2,284…2,287 раза.

Основные выводы и результаты

1. Все имеющиеся методики назначения режимов резания и созданные на их основе САПР ТП в недостаточной мере учитывают влияние переменных условий обработки на выходные характеристики. Показано, что, кроме общепринятых параметров, таких как подача вдоль оси заготовки, радиус вершины и главный и вспомогательный углы в плане, существенное влияние на образующуюся шероховатость поверхности оказывает направление суммарного вектора подачи. В зависимости от направления вектора подачи следует назначать значения углов инструмента в плане.

2. Выведенные аналитические формулы для расчета высоты микронеровностей при продольном и наклонном точении, а также при точении сложной поверхности детали позволяют решить как прямую задачу (определение расчетной высоты микронеровностей при заданном режиме резания и геометрических параметрах инструмента и контура обрабатываемой поверхности), так и обратную (назначение величины подачи для обеспечения заданной шероховатости при известных геометрических параметрах инструмента и контура обрабатываемой поверхности).





3. Вид аналитической формулы для расчета высоты микронеровностей зависит от соотношения геометрических параметров лезвия инструмента и величины подачи по образующей обрабатываемой поверхности.

4. Экспериментально установлено, что высота микронеровностей профиля по десяти точкам Rz, среднее арифметическое отклонение профиля Ra и наибольшая высота неровностей профиля Rmax с увеличением износа в пределах периода технологической стойкости инструмента возрастают примерно в 1,3 раза.

5. Выведены аналитические зависимости для определения составляющих силы резания, учитывающие степень деформации металла в зоне резания, форму и размеры поперечного сечения среза, физико-механические свойства обрабатываемого материала, геометрические параметры режущего инструмента и степень его износа. Расчетные и экспериментальные данные для определения значения главной составляющей силы резания практически совпадают, а для других составляющих дают погрешность не более13 %, что вполне допустимо для практических расчетов.

6. Разработана математическая модель режима подачи, дана её геометрическая интерпретация и представлено решение модели с учетом комплекса ограничивающих факторов.

7. Поскольку скорость резания и подача воздействуют на одну заготовку, то необходимо рассматривать совместное влияние скорости и подачи на себестоимость. Экономически подачу следует выбирать максимально большую, с учетом технологических ограничений. Для получения максимально возможной при заданном периоде стойкости инструмента скорости резания при определенной площади сечения срезаемого слоя необходимо стремиться работать с возможно большим отношением и .

8. Предложено осуществлять при точении на станках с ЧПУ переменную подачу, для определения текущей величины которой выведены аналитические зависимости для типовых схем закрепления заготовки на токарных операциях, а при работе на оборудовании с ЧПУ управлять скоростью подачи путем введения динамического коэффициента влияния износа на шероховатость обработанной поверхности, определяемого по коэффициенту , зависящего от отношения суммарного основного времени обработки к назначенному периоду стойкости инструмента.

9. Разработанные методика и алгоритм позволяют назначать научно обоснованные режимные условия обработки точением фасонных поверхностей, обеспечивающие заданные показатели качества изготавливаемой детали при достижении максимальной технико-экономической эффективности анализируемой токарной операции, что дало в частном случае увеличение производительности более чем в 2 раза.

Список публикаций

1. Нгуен Ван Кыонг. Общая методология оптимизации режимов резания/Известия ТулГУ. Технические науки. 2011, вып. 6. С. 253-264.

2. Нгуен Ван Кыонг, А.С. Ямников. Методология оптимизации режимов резания /Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. № 1 (291) 2012. С. 56 - 63.

3. Нгуен Ван Кыонг. Выбор режима подачи при обработке криволинейной поверхности с чпу/ Известия ТулГУ. Технические науки. 2012, вып. 1. С. 374 - 379.

4. Нгуен Ван Кыонг. Аналитическое определение составляющих силы резания при точении с учетом упрочнения материала//Известия ТулГУ. Технические науки. 2013, вып. 1. С. 215 - 220.

5. Нгуен Ван Кыонг, Кузнецов Е.Ю., Ямников А.С. Экспериментальное определение влияния износа инструмента на составляющие силы резания//Известия ТулГУ. Технические науки. 2013, вып. 1. С. 206 - 209.

6. Нгуен Ван Кыонг. Технико-экономическое обоснование выбора режима резания /вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Материалы МНТК «АПИР-16», В 2-х частях. Ч.2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 71 - 76.

7. Нгуен Ван Кыонг. Аналитическое определение расчетной высоты микронеровностей при точении поверхности /вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Материалы МНТК «АПИР-17», Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. С. 242-245.

8. Нгуен Ван Кыонг, Кузнецов Е.Ю., Ямников А.С. Экспериментальное определение влияния износа резца на шероховатость обработанной поверхности / 2-я международная интернет-конференция по металлургии и металлообработке. Тула, ТулГУ, 2013, [электронный ресурс http://conf.tsu.tula.ru/index.php?did=191] . 4 с.

Изд. Лиц. ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать «16» сентября 2013

Формат бумаги 60х84. Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ____

Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, просп. Ленина, 97а.



Pages:     | 1 ||
 

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.