Взаимодействие шероховатых поверхностей, контактирующих при переменных условиях механической обработки

• Автор: Горячева, Людмила Васильевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1.1. Анализ теоретических исследований моделей контакта при трении и резании
1.2. Роль тепловых процессов в формировании поверхностей износа и разрушения при трении и резании
1.3. Влияние условий обработки на работоспособность режущего инструмента
1.4. Износостойкие покрытия, как фактор повышения работоспособности режущего инструмента
1.5. Методы и средства неразрушающего контроля при оценке работоспособности и надежности технологических систем
1.6. Выводы, цель и основные задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗНОСА И РАЗРУШЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТРУЖКИ И ИНСТРУМЕНТА ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
2.1. Энергетическая модель контактного взаимодействия шероховатых поверхностей при механической обработке
2.2. Исследование возможности применения энергетических
моделей контактного взаимодействия в прогнозе
работоспособности режущего инструмента
2.3. Выводы
3. МЕТОДЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Методика изготовления модельных образцов
3.2. Методика исследования энергетических параметров структурного состояния модельных материалов
3.3. Методика проведения стойкостных испытаний и контроля металлорежущего инструмента в процессе резания
3.4. Методика исследования топографии разрушения
поверхностей контактного взаимодействия
3.5. Методика оценки достоверности и обработки полученных результатов
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Влияние характеристик покрытия на рассеяние энергии в модельных образцах

4.2. Исследование влияния смазочно-охлаждающей жидкости на работоспособность твердосплавных инструментов
4.3. Исследование влияния алмазоподобных покрытий на износостойкость твердосплавного инструмента
4.4. Влияние условий резания на состояние рабочих поверхностей инструмента при резании
4.5. Анализ топографии разрушения поверхностей при контактном взаимодействии
4.6. Выводы
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ
5.1. Производственные испытания СОТС БУР-2 и рекомендации по ее применению
5.2. Рекомендации по обеспечению безотказной работы инструмента
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Решение задачи повышения работоспособности и надежности режущего инструмента при высокой вероятности его безотказной работы является важнейшим резервом повышения качества продукции и эффективности автоматизированного механообрабатывающего производства. Разработка эффективных, дающих малую погрешность, технологий контроля за процессами механической обработки, создания оптимальных условий механической обработки является одной из наиболее актуальных проблем машиностроения, поскольку в рыночной экономике решающую роль играют методы обеспечения высокого качества /1/.
Успешному решению этих проблем препятствует отсутствие полной информации о механизмах контактного взаимодействия шероховатых поверхностей, разрушения режущего инструмента в процессе эксплуатации, сложность контроля технологических условий изготовления деталей и влияния эксплуатационных факторов на качество и работоспособность изделий.
Потери, связанные с износом инструмента, невосполнимы и исчисляются огромными суммами. Исследование механизмов изнашивания режущего инструмента связано не только с необходимостью сокращения связанных с износом потерь, но и с применением эффективных методов, повышающих работоспособность инструмента. Применение высокоэффективных смазочноохлаждающих технологических средств (СОТС) и нанесения износостойких покрытий на рабочие поверхности инструмента различного функционального назначения и составов - один из важнейших резервов улучшения технологических процессов обработки металлов резанием.
СОТС и износостойкие покрытия применяются в процессе обработки материалов резанием для замедления трибологических процессов и повышения износостойкости режущего инструмента.
Этим проблемам уделяется достаточно большое внимание в плане реализации федеральных и региональных программ в области стандартизации и сертификации качества. Однако целый ряд вопросов технологии и методологии контроля, технической диагностики, оптимизации условий резания остаются недостаточно изученными.
Повышения работоспособности и надежности режущего инструмента требует разработки новых моделей контактного взаимодействия шероховатых поверхностей, методов создания оптимальных условий трения и резания.
В диссертационной работе приведен обзор теорий, методов и средств контроля качества изделий. Дан анализ требований к материалам, применяемым для изготовления инструментов. Проанализирована роль смазочно-охлаждающей среды (СОТС), износостойких покрытий, наносимых на рабочие поверхности инструмента, показана значимость акустических методов в диагностике структурного состояния материалов, поверхностей контакта шероховатых поверхностей и возможности их применения для контроля и технической диагностики.

1.6. Выводы, цель и основные задачи исследования.
1. Выполненный анализ известных моделей контакта показал, что наиболее точными являются слоистые модели технических систем, основанные на энергетических критериях. Однако, эти модели требуют дополнительных уточнений обоснования энергетических критериев и определения ограничения областей действия моделей
2. Отсутствуют данные и нормативные рекомендации по контролю и диагностике по энергетическим критериям для промышленных условий.
3. Нанесение покрытий, их эксплуатация, управление характеристиками покрытия связано с необходимостью разработки новых методов исследования механических, физических и эксплуатационных свойств, т.к. известные методы измерения твердости, адгезионной прочности при работе с мономолекулярными покрытиями не дают результатов.
4. Успешному решению обеспечения высокой работоспособности изделий машиностроения препятствует отсутствие полной информации о механизмах контактного взаимодействия шероховатых поверхностей, разрушения режущего инструмента в процессе эксплуатации, сложность контроля технологических условий изготовления деталей и влияния эксплуатационных факторов на качество и работоспособность изделий.
Цель работы: повышение работоспособности и надежности режущего инструмента на основе разработки новой модели контактного взаимодействия шероховатых поверхностей, создания оптимальных условий трения и резания
Для достижения названной цели необходимо было решить следующие
задачи:
• провести анализ моделей контакта шероховатых поверхностей в условиях трения и резания.
• дать обоснование энергетических критериев и разработать энергетическую модель контактного взаимодействия шероховатых поверхностей.
• выполнить экспериментальную проверку работоспособности слоистой технической системы на модельных образцах.
• сделать анализ температурных зависимостей динамического модуля сдвига, динамического модуля потерь, тангенса угла механических потерь и внутреннего трения на модельных образцах МО-С с покрытиями различных составов.
• исследовать механизмы разрушения и эксплуатационные свойства инструментальных материалов при переменных условиях контактного взаимодействия.
• разработать рекомендации по назначению оптимальных условий резания с применением СОТС и алмазоподобных покрытий