Повышение эффективности обработки авиационных материалов на чистовых операциях с учётом явления технологической наследственности

• Автор: Дуров, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1Л. Причины возникновения вибраций при обработке материалов резанием как фактора, влияющего на качество обработанной поверхности детали
1.2. Влияние вибраций и технологических факторов на качество обработанных поверхностей деталей
1.3. Анализ существующих методов стабилизации процесса обработки материалов резанием
1.4. Выводы, цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ НАРОСТА ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ
2.1. Аналитическое определение силы сцепления материала в пластической зоне на передней поверхности инструмента
2.2. Исследование условий образования нароста на передней поверхности инструмента
2.3. Напряжения и коэффициенты трения в зоне упруго-пластического контакта стружки с передней поверхностью инструмента
2.4. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Описание технического оборудования и применяемых для исследования материалов
3.2. Методика исследования силы сцепления материала с передней поверхностью инструмента при точении
3.3. Методика исследований вибраций в зоне обработки
3.4. Методика исследования показателей качества поверхностного
слоя обработанных деталей
3.5. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ОБРАБОТКИ ПРИ ТОЧЕНИИ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Особенности вибраций в зоне обработки при точении
авиационных материалов
4.2. Влияние элементов режимов резания на удельную силу сцепления материала с передней поверхностью инструмента и частоту его срывов
4.3. Влияние геометрии инструмента на удельную силу сцепления материала с передней поверхностью инструмента и частоту его срывов в зоне обработки
4.4. Обобщенные зависимости удельной силы сцепления материала с передней поверхностью инструмента и частоты его срывов в зоне обработки
4.6. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ОБРАБОТКИ И ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ
НАРОСТООБРАЗОВАНИЯ
5.1. Исследование влияния колебаний инструмента при токарной обработке на качественные показатели поверхностного слоя
деталей
5.2. Влияние характеристик наростообразования и технологической наследственности на состояние материала поверхностного слоя
детали
5.3. Исследование микротвёрдости материала поверхностного слоя обрабатываемой детали и его дисперсии
5.4. Выводы по главе
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ИХ В МЕТАЛЛООБРАБОТКУ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время по-прежнему актуальными являются вопросы повышения качества поверхностного слоя деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках, а также повышения производительности технологического процесса их изготовления. Особенно актуальны эти вопросы в авиастроении при обработке таких авиационных материалов, как низкоуглеродистые хромоникелевые стали, титановые и алюминиевые сплавы, так как к деталям, применяемым в данной отрасли, предъявляются высокие требования по надёжности, ресурсу, качеству и стоимости.
Токарная обработка таких авиационных материалов, как низкоуглеродистая хромоникелевая сталь и титановые сплавы, вызывает большие затруднения, так как сопровождается значительными вибрациями системы “станок-приспособление-инструмент-деталь” (СПИД), что приводит к ухудшению качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей. Обработка этих материалов производится при низких скоростях резания, что обусловливает появление нароста на передней поверхности инструмента. Обработка алюминиевых сплавов производится при более высоких скоростях резания, при которых вместо нароста на передней поверхности инструмента формируется так называемая застойная зона. Однако эта зона оказывается чрезвычайно неустойчивой и меняющейся по длине контакта с передней поверхностью инструмента.
В результате обработки низкоуглеродистых хромоникелевых сталей и титановых сплавов наблюдается низкая стойкость инструмента, невысокое качество поверхностного слоя получаемых деталей, включая алюминиевые сплавы, в частности, большая дисперсия таких его показателей, как шероховатость Ка, микротвёрдость Ну, толщина упрочнённого слоя АН, остаточные напряжения аост и т.д.
При обработке низкоуглеродистых хромоникелевых сталей и титановых сплавов образующиеся на передней поверхности инструмента нарост или застойная зона пластически деформированного металла периодически срываются, оставляя следы на обработанной поверхности детали и ухудшая показатели качества поверхностного слоя. К сожалению, на данный момент от-

е:>р.
Я-йшФ
8ш(ф -у) / ■ СОз(ф - у) ■ 8т(ф - /)
(2.17)
Полученное неравенство (2.17) показывает, что чем меньше передний угол инструмента у, тем устойчивее должен быть нарост на инструменте. Из этого выражения также следует, что устойчивость нароста при одних и тех же режимах резания и геометрии инструмента зависит от высоты нароста Я: чем больше Я, тем менее устойчив нарост и тем больше частота его срывов.
Результирующую силу сдвига Р5 можно определить из выражения
Л = т,-С- Р,
(2.18)
где т5 - напряжения сдвига материала, принятые постоянной величиной для заданных условий и температуры обработки;
С - ширина контакта стружки с передней поверхностью резца или ширина нароста;
Р- длина линии, вдоль которой действует сила Р5.
Из анализа форм наростов, полученных экспериментальным путём, линию ВСО (рис. 2.1) можно приближённо описать формулой
Р-Н соз(ф - у).
(2.19)
С учётом значений Р1 и Р выражение (2.17) перепишется следующим образом:
со^Ф-у) Я-этФ зт(Ф — у) / • зт(Ф - у)
Р>т.-С-Н■

Я-ятФ
<Тпих“Г*11 1-со5{ф-у))’
(2.20)
(2.21)
. Я • соз(ф - у) где Рн = атах • С ■ /„И/,-—[п(фГ/)-
Из полученной зависимости (2.21) следует, что основным условием резания металлов без нароста на передней поверхности инструмента, когда Я —* 0, является
СТтах < V (2.22)
В этом случае на передней поверхности инструмента образуется застойная зона.
Если максимальные нормальные напряжения на передней поверхности резца отах достигают величины, при которой