Обеспечение прочностных и динамических характеристик резцов с корпусами из композиционных материалов

• Автор: Войтенко, Владимир Георгиевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1. У правление вибрацией при точении
1.2. Методика совершенствования технологических систем
1.3. Математическое моделирование технологических систем
1.4. Выводы. Цель и задачи исследования
2. Теоретические основы проектирования резцов с державками,
выполненными из композиционного материала
2.1. Построение дерева целей и задач анализа
2.2. Построение конструктивно- функциональной 34 структуры технологической системы
2.3. Использование законов и закономерностей развития 37 технических систем при поиске новых решений.
2.4. Построение И-ИЛИ дерева (графа) технических решений
2.5 .Формирование модели оценки технических решений
2.6. Синтез конструкций резцов с повышенными 63 диссипативными характеристиками
2.7. Выводы
3. Идентификация технологической системы
3.1. Частотные характеристики системы
3.2. Получение частотной характеристики технологической системы
3.3. Уточнение коэффициентов передаточной функции
3.4. Алгоритм идентификации технологической системы
3.5. Выводы
4. Экспериментальные исследования
4.1. Задачи экспериментальных исследований, объекты контроля, измеряемые параметры
4.2. Оборудование и методика проведения прочностных испытаний

4.2.1. Оборудование для изготовления образцов и
проверки их на прочность
4.2.2. Методика изготовления образцов
4.2.3. Методика прочностных испытаний
4.2.4. Результаты испытания образцов
4.3. Определение динамических характеристик
технологической системы
4.3.1. Стенд сбора экспериментальных данных и принцип его работы
4.3.2. Калибровка стенда
4.3.3. Получение профиля заготовки для идентификации технологической системы
4.3.4. Расчет гармоник профиля детали
4.3.5. Расчет коэффициентов передаточной функции
4.4. Волнистость обработанной поверхности
4.4. Износостойкость композиционного инструмента
4.6. Выводы
5. Практическое использование и внедрение
результатов исследования
5.1. Методика назначения технологических режимов изготовления резцов из композиционных материалов
5.2. Сравнительный анализ технологических процессов
5.3. Выводы
Общие результаты и выводы
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Основными направлениями развития современного машиностроения являются такие, как снижение материалоемкости, повышение производительности и качества, снижение себестоимости. Операции точения, по статистическим данным занимают до 60% от всех видов обработки и для обеспечения точностных параметров на операциях точения затраты могут достигать до 30% от стоимости оборудования. Одним из важнейших звеньев в обеспечении точности является режущий инструмент. Его изготовление достаточно металло - энергоемко. Кроме того, цельнометаллические резцы обладают низкой виброустойчивостью, что снижает стойкость резца и качество обрабатываемой поверхности, приводит к преждевременному износу узлов станка.
Поэтому проблема ликвидации вибрации становится актуальной, особенно при обработке деталей на станках с ЧПУ. Чтобы уменьшить влияние вибрации на процесс резания, как правило, занижают режимы резания, что приводит к снижению режимов резания и, соответственно, к увеличению себестоимости изделия. Применение для гашения вибрации резцов со специальными демпфирующими приспособлениями или улучшенным составом стали широкого распространения не получило из-за достаточно высокой их стоимости и сложности расчетов и изготовления демпфирующих элементов для каждого конкретного режима резания.
Существуют конструкции резцов, демпфирующим элементом которых являются корпусы, изготовленные с применением неметаллических материалов, изначально обладающих более высокими диссипативными характеристиками, чем металл. Такие материалы представлены бетоном и композиционным материалом на полимерной основе.
Однако и в первом и во втором случае в конструкциях резцов не учтены особенности движения теплового потока, возникающего в процессе ре-

ленными на достижение общей цели. ТС является, с одной стороны, самостоятельным объектом, состоящим из отдельных частей, организованно связанных между собой, а с другой стороны - как часть ТС более высокого уровня.
Свойства ТС проявляются в ее структуре. Структура ТС представляет собой устойчивую упорядоченность в пространстве и времени ее элементов и связей. В качестве основных элементов ТС принято рассматривать станок, вспомогательный и режущий инструмент, заготовку (деталь), приспособление.
Функционирование ТС заключается во взаимодействии элементов ТС и объектов внешней среды, при этом, между ними происходит постоянный обмен веществом, энергией, информацией. Этот обмен происходит по определенным физическим каналам, называемыми связями.
Как правило, связи имеют обратно причинно-следственный характер. Следовательно, с позиций системного подхода, режущий инструмент можно рассматривать, с одной стороны, как часть или подсистему общей ТС, участвующей в процессе обработки детали и функционально связанной со всеми составляющими этой системы. С другой стороны, режущий инструмент следует рассматривать как самостоятельную ТС, состоящую из отдельных конструктивных элементов (Э), организационно связанных между собой.
Взаимодействие элементов ТС между собой и объектами внешней среды отображается в конструктивной функциональной структуре (ФС). Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования элементов ТС режущего инструмента, а ребрами - функции этих элементов. Ребра выходят из вершин - элементов, функции которых они описывают, и заканчиваются в вершинах - элементах, работу которых они обеспечивают, или в вершинах смежных ТС, взаимодействующих с ТС режущего инструмента.