Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия

• Автор: Кириллова, Алевтина Анатольевна
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 209 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ДИСКОВ ГТД
1.1. Анализ дефектов, возникающих при точении дисков ГТД из жаропрочных сплавов, и резервы повышения их усталостной прочности
1.1.1. Дефекты дисков турбины и причины их образования
1.1.2. Анализ причин образования трещин во фланце диска
турбины
1.1.3. Анализ типового технологического процесса изготовления диска ТВД
1.2. Влияние параметров качества обработки поверхностей на эксплуатационные характеристики деталей ГТД из жаропрочных сплавов
1.3. Анализ особенностей конструкции канавочных резцов
1.3.1. Анализ конструкций напайных канавочных резцов, применяемых на ОАО «Г1МЗ»
1.3.2. Преимущества высокопроизводительных конструкций сборных канавочных резцов
1.4. Технологические пути повышения устатостной прочности фланца диска ГТД
1.5. Выводы, постановка цели и задач исследования
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАНАВКИ
2.1. Определение геометрических параметров сечения среза при чистовом точении поверхностей канавки

2.1.1. Определение геометрических параметров сечения среза при точении переходного радиуса канавки
2.1.2. Определение геометрических параметров сечения среза при точении дна и торцев канавки
2.1.3. Сравнительная оценка параметров сечения среза при обработке поверхностей канавки
2.2. Постановка задачи и расчёт составляющих силы резания при точении
2.3. Постановка задачи и расчёт температуры резания при точении
2.3.1. Расчёт среднеконтактной температуры резания
2.3.2. Расчёт оптимальной температуры резания
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ШЕРОХОВАТОСТИ
ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАНАВКИ
ФЛАНЦА ДИСКА ГТД
3.1. Расчёт шероховатости при точении поверхностей канавки
3.1.1. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной геометрией режущей части резца и кинематикой его рабочего движения
3.1.2. Расчёт вспомогательного угла в плане при точении дна
канавки
3.1.3. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной колебательными перемещениями резца относительно обрабатываемой поверхности
3.1.4. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной пластическими деформациями материала в зоне
контакта с инструментом
3.1.5. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной шероховатостью рабочих поверхностей инструмента

3.1.6. Расчёт высотного параметра шероховатости Я а при точении поверхностей канавки
3.2. Определение рациональной подачи при точении поверхностей канавки
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОЦЕССА ЧИСТОВОГО ТОЧЕНИЯ КАНАВОЧНЫМИ РЕЗЦАМИ
4.1. Методика проведения экспериментальных исследований
4.1.1. Оборудование и инструмент
4.1.2. Исследуемые материалы и образцы
4.1.3. Измерительная аппаратура
4.1.4. Исследуемые факторы и условия проведения экспериментов
4.1.5. Частные методики проведения экспериментов
4.1.5.1. Методика измерения составляющих силы резания
4.1.5.2. Методика измерения среднеконтактной температуры
резания
4.1.5.3. Методика определения оптимальной температуры резания
4.1.5.4. Методика исследования износостойкости твёрдосплавных пластин
4.1.5.5. Методика исследования качества поверхностного слоя образцов
4.2. Математическая обработка результатов исследований
4.3. Экспериментальное исследование силовых и температурных характеристик процесса точения
4.3.1. Силовые характеристики процесса
4.3.2. Температурные характеристики процесса
4.4. Экспериментальное определение оптимальной температуры и оптимальной скорости резания
4.5. Зависимость стойкости режущего инструмента от технологических условий обработки

1.4. Технологические пути повышения усталостной прочности фланца диска ГТД
В условиях серийного производства газотурбинных двигателей первостепенным является обеспечение стабильных параметров качества изготовления дисков турбины, заданных в конструкторской документации. Это может быть гарантировано только высоким уровнем технологического процесса. Тонкостенные поверхности фланца диска турбины, имея в сечении полузакрытый профиль, воспринимают при эксплуатации значительные изгибающие и крутящие моменты, что приводит к возникновению растрескивания.
Для устранения этих дефектов на ОАО «ПМЗ» проведена работа по совершенствованию технологического процесса обработки фланца диска турбины на примере обработки диска ТВДII ступени [76, 81].
На одном из этапов совершенствования процесса обработки фланца диска была оценена эффективность применения наиайных канавочных резцов с радиусом при вершине г=2,5±0,1 мм при чистовом точении внутренней канавки с радиусом сопряжения дна и торца 7?=2,5+0'5 мм. Для этого были проведены сравнительные испытания резцов, оснащённых твёрдым сплавом ВКЮХОМ, с радиусами при вершине г=2,5±0,1 мм и г= 1+0,1 мм при точении жаропрочного никелевого сплава ХН62БМКТЮ-ИД (ЭП742-ИД). В качестве оценки обработки поверхности был принят предел выносливости <Х]. Установлено, что на образцах, обработанных резцами с радиусом г=2,5±0,1 мм, предел выносливости составил <7.1=120 МПа, а при обработке резцами с г=1±0,1 мм предел выносливости увеличился в 1,5 раза и составил <7.1=180 МПа (рис. 1.14).
По полученным результатам отказались от обработки радиуса канавки 7?=2,5+0’5 мм резцом с ;-=2,5±0,1 мм методом копирования, так как при обработке этим методом большая площадь пластины одновременно находится в контакте с обрабатываемой поверхностью, что ведёт к значительному увели-