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 | 3 |

Разработка и исследование совмещенного резания с нагревом поверхности заготовки тепловым потоком и рациональным охлаждением резца

-- [ Страница 1 ] --

27 декабря 2006 г в 14.00 в аудитории № 1307 Нижегородского государственного технического университета на заседании диссертационного совета Д 212.165.09 по адресу Н. Новгород, ул. Минина, д. 24, корп. 1, состоится защита диссертации Абдуллаевым Ширваном Рамазановичем на соискание ученной степени кандидата технических наук на тему:

«РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО РЕЗАНИЯ С НАГРЕВОМ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ ТЕПЛОВЫМ ПОТОКОМ И РАЦИОНАЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ РЕЗЦА».

На правах рукописи

Абдуллаев Ширван Рамазанович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕЩЕННОГО РЕЗАНИЯ

С НАГРЕВОМ ПОВЕРХНОСТИ ЗАГОТОВКИ ТЕПЛОВЫМ ПОТОКОМ

И РАЦИОНАЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ РЕЗЦА

Специальность 05.03.01. Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Н. Новгород

2006

Диссертационная работа выполнена в Нижегородском высшем военно-инженерном командном училище.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Виталий Матвеевич Сорокин

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Александр Николаевич Рыкунов

кандидат технических наук, доцент

Ирина Николаевна Фролова

Ведущее предприятие: ОАО Авиастроительный завод «Сокол»

Защита состоится « 27» декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.09 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу Н. Новгород, ул. Минина, д. 24, корп. 1, ауд. 1307 603600 ГСП-41.

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью организации, просим выслать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Автореферат разослан « 25 » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Б. В. Устинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Ускорение темпов ремонта гусеничной и колесной техники за счет проведения большей части ремонтных работ в полевых условиях позволит значительно сократить сроки ввода отремонтированной техники в состав подразделений, что особенно важно для условий эксплуатации в чрезвычайных ситуациях (ЧС). Большое значение при этом имеют методы восстановления разрушенных поверхностей деталей сваркой или наплавкой с последующей механической обработкой резанием. Как правило, такие работы проводятся в условиях стационарных ремонтных мастерских либо промышленных предприятий в тылу, а это связано с длительными простоем и вводом техники в строй, а также с затратами на эвакуацию техники на ремонтное предприятие.

Для проведения ремонтно-восстановительных работ в полевых условиях, в случае отказа техники по причине разрушения отдельных деталей и их поверхностей, нами предложены передвижные ремонтно-восстановительные мастерские (комплексы) на базе шасси автомобиля (патенты РФ на полезн. мод. № 32053, № 34466), оснащенные сварочно-наплавочным и металлорежущим оборудованием. В этих условиях возникает задача повышения эффективности процесса резания (параметров качества, производительности обработки) восстанавливаемых деталей из различных, в т. ч. и труднообрабатываемых материалов. С этой целью в промышленности нашли применение методы интенсификации процесса резания. К ним, в частности, относятся предварительный нагрев обрабатываемой поверхности в электролите, токами высокой частоты (ТВЧ), лазером, плазменно-механическая обработка (ПМО) и др. Однако большинство из них отличаются громоздкостью, сложностью изготовления и эксплуатации, дороговизной, поэтому они неприемлемы для использования в полевых условиях.





Проведенный анализ показал, что для обработки металла резанием в полевых условиях может быть использован метод резания с предварительным нагревом обрабатываемой поверхности пламенем ацетилен-кислородной горелки (патент РФ на изобретение № 2188747), разработанный под руководством профессора В. М Сорокина. Данный метод обработки отличается простотой, а следовательно, и дешевизной применяемого оборудования, высокой степенью доступности, обеспечением качества и требуемых сроков ввода в строй ремонтируемых изделий. В связи с этим исследования в данном направлении являются актуальными.

Цель работы. Повышение эффективности ремонта и ввода техники в строй при чрезвычайных ситуациях ее использования на основе разработки процесса совмещенного резания с оптимальным нагревом поверхности заготовки тепловым потоком и рациональным охлаждением режущего инструмента.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи.

1. Выполнить анализ проведенных исследований по проблеме обрабатываемости металлов резанием с нагревом поверхностного слоя заготовки различными способами и на этой основе предложить эффективный способ обработки при ремонте техники в чрезвычайных ситуациях.

2. Разработать рациональные конструкции режущего инструмента и устройства для нагрева обрабатываемой поверхности заготовки, обеспечивающие высокую эффективность процесса обработки: производительность, стойкость инструмента, качество.

3. Выполнить тепловые расчеты параметров процесса резания с нагревом, теоретически и экспериментально обосновать технологические возможности и параметры новых конструкций инструмента и устройства для нагрева обрабатываемой поверхности.

4. Выявить основные закономерности процесса точения цилиндрических поверхностей (валов) из труднообрабатываемых сталей с нагревом в условиях ЧС, влияние режимов нагрева и резания (усилия Ру, Рz, скорости , подачи S и др.) нагретого металла на производительность процесса, стойкость инструмента, показатели качества (шероховатость, точность и др.) обработанной поверхности и на этой основе установить оптимальные условия обработки.

5. Разработать рекомендации по внедрению результатов исследований на производстве, в т. ч. при ремонте изделий в условиях ЧС.

Объекты и методика исследований. Основными объектами исследований выбраны натурные детали (валы, оси, штоки) ходовой части, гидроцилиндров транспортных машин и другой спецтехники, образцы из сталей 40Х, 30Х13, 20Х13, 15ХМ, технологические процессы изготовления и восстановления при ремонте деталей, комбинированные процессы (резание с нагревом).

Результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования базировались на классической теории источников тепла и совместном рассмотрении тепловых и механических явлений при резании металлов, на методах математического и физического моделирования, основах теории машиностроения и резания материалов.

Экспериментальные исследования проводились в производственно-полевых и лабораторных условиях с применением современных стандартных и оригинальных методик, предусматривающих измерение комплекса параметров резания и изнашивания инструмента, параметров качества обработки.

Обработка результатов экспериментов осуществлялась с использованием методов математической статистики.

Научная новизна работы.

1. На основе комплексных теоретико-экспериментальных исследований разработана прогрессивная технология изготовления и ремонта в условиях ЧС на базе передвижных комплексов (патенты РФ на полезн. мод. №32053, №34466) деталей (типа валы, оси, штоки) из труднообрабатываемых материалов с нагревом их поверхностей и рациональным охлаждением режущей кромки инструмента.

2. Дано теоретическое обоснование предложенному процессу совмещенной обработки резанием с нагревом поверхности заготовки (СОР с НПЗ) тепловым потоком, и на этой основе разработаны новые схемы и конструкции устройств, инструмента и передвижных комплексов, обеспечивающих как улучшение условий обработки, теплоотвода из зоны резания, так и снижение производственных, транспортных и других затрат вследствие простоты, дешевизны и безопасности в процессе изготовления и ремонта изделий.

3. Получены новые результаты и математические модели, оценивающие влияние режимов обработки (TH., v, S, t) поверхности заготовки на усилие резания, стойкость инструмента и показатели ее качества, и на этой основе определены оптимальные условия обработки.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе исследований точения цилиндрических деталей, в т. ч. и ремонтируемых сваркой, наплавкой валов с нагревом их поверхностей до температур ниже точки рекристаллизации и одновременного улучшения теплоотвода из зоны резания достигнуто:

– снижение сил резания при снятии припуска металла на черновых и получистовых операциях;

– увеличение стойкости режущей кромки инструмента;

– повышение производительности обработки;

– улучшение показателей качества обрабатываемых поверхностей.

Полученные в работе результаты позволяют разработать технологический процесс обработки поверхностей различных по габаритам и конструктивной форме валов, обеспечивающий необходимые требования к деталям на стадии как черновой, так и получистовой механической обработки резанием.

Разработаны и реализованы на практике конструктивные схемы устройства и инструмента, позволяющие вести высокопроизводительную обработку с заданным качеством поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов на токарном оборудовании в условиях ЧС.

Реализация результатов работы. Отдельные положения работы приняты к внедрению. Результаты теоретико-экспериментальных исследований использованы при разработке промышленной технологий изготовления и ремонта

труднообрабатываемых сталей и переданы для апробации и внедрения на ряд ремонтных и эксплуатирующих дорожно-транспортную технику предприятий. Использование их для ремонта валов, в т. ч. и ступенчатых, из конструкционных сталей 45, 40Х, 30Х13 на ремонтном предприятий в/ч 42237 (г. Н. Новгород) позволило получить годовой экономический эффект до 200 тыс. рублей.

Материалы исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий с курсантами

НВВИКУ и студентами ряда вузов (Нижегородской государственной сельхоз академии, академии водного транспорта, НГТУ).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались :

– на расширенном заседании ученого совета НВВИКУ, г. Кстово, 2006 г.

– заседаниях кафедр «Двигатели и базовые машины» (НВВИКУ), «Технология машиностроения» и «Компьютерное проектирование металлообрабатывающих и инструментальных систем» (НГТУ), 2001-2006 гг.

– всероссийских научно-технических конференциях «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении», ПТ-2004, ПТ-2005, г.Н. Новгород,

г. Арзамас 2004, 2005 гг.

– международной научно-практической конференции «Дни науки-2005», г. Днепропетровск, 2005 г.

– международной научно-технической конференции «Надежность и ремонт машин», г. Орел, 2005 г.

– международной научно-технической конференции «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла», г. Брянск, 2005 г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе получено два патента РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 86 наименований и приложения. Содержит … страниц машинописного текста, … рисунков и … таблиц.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы. Приводится общая характеристика результатов исследований, полученных в диссертации, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается обзор современного состояния в области формообразования поверхностей валов при обработке точением, приводится анализ различных аспектов решения задач повышения производительности и качества обработки валов, дается обоснование применения для этих целей нагрева от внешних источников поверхностей изделий, изготавливаемых из труднообрабатываемых материалов. При этом показан большой вклад отечественных ученых А. А. Авакова, Б. М. Аскинази. В. Ф. Безъязычного, А. С. Верещаки, О. А. Горленко. А. Г. Григорянца,, А. С. Даниеляна, Д. Г. Евсеева, Н. Н. Зорева, А. И. Исаева, М. И. Клушина, Б. А. Кравченко, В. А. Кривоухова, Т. Н. Лоладзе, А. Д. Макарова, П. Г. Петрухи, А. В. Подзея, В. Н. Подураева, А. Н. Резникова, Н. Н. Рыкалина, Н. С. Рыкунова, С. С. Силина, А. Н. Строшкова, А. Г. Суслова, Н. В. Талантова, Я. Г. Усачева, М. А. Шатерина, А. В. Якимова, П. И. Ящерицина и др. в развитие теоретических основ теплофизики процессов резания и нагрева металлов. Ряд работ зарубежных ученых Е. Герберта, Х. Такеяма, К. Триггера, Е. Услуги и др. дополняют проведенные исследования. Выполненный анализ литературных источников показал, что применение нагрева поверхности заготовки является эффективным направлением интенсификации процессов лезвийной обработки. Отмечается, что одним из важнейших факторов, ограничивающих производительность и качество обработки, является характер деформации и износа инструмента. Наряду с разработкой конструктивных решений, обеспечивающих снижение износа инструмента, необходимо назначать также режимы обработки с учетом многообразия явлений, сопровождающих процесс резания, в частности тепловой напряженности в зоне обработки. Выявлено, что эффективность процесса резания труднообрабатываемых материалов с предварительным нагревом тем или иным способом связана с возникновением неравномерной тепловой напряженности в зоне обработки и зависит от установления эффективных путей и средств устранения или минимизации разности температур при резании за счет отвода тепла от режущей кромки.

Несмотря на разнообразие способов нагрева заготовки и охлаждения инструмента в зоне резания за счет теплоотвода материалы исследований практически не дублируют друг друга, а имеют собственную область применения, определяемую условиями обработки. Имеющиеся результаты исследования тепловых процессов при резании свидетельствуют о сложности и порой противоречивости возникающих при этом явлений, которые приводят к неоднозначным зависимостям между температурным полем и параметрами обработки.

В современных условиях в связи с широким использованием техники в ЧС, а также с развитием сети малых промышленных предприятий и ремонтных организаций весьма эффективно может использоваться газопламенный нагрев обрабатываемых резанием заготовок, отличающийся простотой, дешевизной и безопасностью работ. На основании результатов проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена теоретико-экспериментальным исследованиям и разработке процесса совмещенной обработки резанием с одновременным нагревом поверхности заготовок (СОР с НПЗ), описанию и теоретическому обоснованию его конструктивно-технологических параметров и технологических возможностей в составе передвижного ремонтно-технологического комплекса (ПРТК) применительно к использованию в ЧС и других условиях (ремонтные мастерские, малые предприятия).

На основании анализа выявлено, что эффективность СОР и НПЗ в значительной мере зависит от правильного выбора параметров нагрева и процесса резания. Их соотношение должно быть таким, чтобы, с одной стороны, срезаемый припуск нагревался до температуры, при которой в достаточной мере снижаются твердость и предел прочности обрабатываемого материала, а, с другой стороны, суммарная температура (от внешнего источника и работы резания) в зоне обрабатываемой поверхности и режущей кромки инструмента не должна превышать значений, которые нарушали бы структуру обработанной поверхности заготовки и не привели бы к катастрофическому износу инструмента. Для выполнения таких условий обработки в ЧС на базе патента РФ № 2188747 был разработан процесс СОР с НПЗ, а для его реализации предложено оригинальное устройство (рис. 1) в составе ПРТК (патенты на полезн. мод. № 32053, № 34466).

Сущность процесса СОР с НПЗ состоит в том, что перед съемом припуска с поверхности заготовки (например, вала) производят нагрев его поверхностного слоя газопламенной горелкой на глубину 1-4 мм в зависимости от требований к детали и назначенного режима. Нагрев поверхности осуществляется с регулированием потока пламени так, чтобы факел пламени в точках касания с поверхностью заготовки имел температуру 800-1000оС, а расстояние L от центра пятна нагрева до начала резания металла выдерживалось с учетом достижения в срезаемом слое температуры разупрочнения Тср=400-600оС, при этом поток пламени горелки направляют под углом 40-60о к поверхности нагреваемой детали. Резание производится резцом из твердого сплава, снабженным каналами (камерой), куда подается охлаждающая жидкость (вода) для улучшения теплоотвода из зоны резания.

Предлагаемое устройство состоит из стандартной газопламенной горелки 2, снабженной редуктором, автоматически регулирующим мощность потока пламени; блока контроля 3 за нагревом поверхности заготовки и пульта управления 4, которые монтируются на поперечном суппорте 8 токарного станка. Блок контроля 3 за температурой заготовки 1 представляет собой подпружиненный биметаллический элемент 14 и 15 (пружина), соединенный с осью индукционного датчика 16 и связанный проводником через усилитель 17 с блоком управления 18 смесительной камеры газопламенной горелки и пультом управления 4 устройства. Пульт управления 4 устройством включает три пары переключателей, которые управляют перемещением суппорта 8 и резцедержателя 12. При этом одна пара переключателей 19 и 20 служит соответственно для замыкания и размыкания цепи питания двигателя 5 привода (через редуктор 6) продольного перемещения суппорта по винту 7. Два других переключателя 21 и 22 – соответственно для управления (через блок управления 18) мощностью горелки и скоростью перемещения поперечного суппорта 8. Третья пара переключателей 23 и 24 предназначена для включения и выключения цепи поперечной подачи резцедержателя (электродвигатель 9, редуктор 10, винт 11).

 Устройство для СОР с НПЗ: 1-деталь;-1

Рис. 1. Устройство для СОР с НПЗ:

1-деталь; 2- газопламенная горелка; 3-блок контроля; 4 пульт управления (19-24 три пары переключателей); 5,6,7-двигатель, редуктор и винт привода продольного перемещения суппорта; 8-суппорт; 9,10,11- двигатель, редуктор и винт привода поперечной подачи резцедержателя; 12-резцедержатель; 13- резец; 14,15- подпружиненный биметаллический элемент; 16- индукционный датчик; 17- усилитель; 18-блок управления смесительной камерой



Pages:   || 2 | 3 |
 



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.