Повышение эффективности токарной обработки криволинейных поверхностей дисков и кольцевых деталей ГТД из жаропрочных сплавов за счет применения инструмента из режущей керамики

• Автор: Тарасов, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Анализ состояния, задачи повышения эффективности токарной обработки криволинейных поверхностей дисков и кольцевых деталей ГТД инструментом из режущей керамики
1Л Исследования механической обработки деталей ГТД инструментами из СТМ и инструментальной керамики
1.2 Моделирование процесса точения деталей ГТД
1.3 Требования к технологическому процессу, оборудованию и инструменту при токарной обработке деталей ГТД
1.4 Постановка цели и задач исследования
2 Разработка математической модели высокоскоростного резания инструментом из режущей керамики
2 Л Особенности резания инструментом из режущей керамики
2.2 Расчет силы резания при обработке криволинейных поверхностей инструментом из режущей керамики
2.3 Математическая модель тепловых процессов при работе инструментом из режущей керамики
2.4 Баланс тепловой и механической энергии при работе инструментом из режущей керамики
2.5 Выводы по главе
3 Результаты экспериментальных исследований работы инструментом
из режущей керамики
3.1 Оборудование и методика экспериментов
3.2 Исследование температуры и силы резания при работе инструментом из режущей керамики
3.3 Исследование влияния технологических параметров процесса на износ инструмента из режущей керамики

3.4 Исследование качества поверхностного слоя обработанных поверхностей
3.5 Выводы по главе
4 Методика оптимизации операций точения инструментами из
режущей керамики
4.1 Разработка методики оптимизации операций токарной обработки инструментом из режущей керамики по минимуму себестоимости
4.2 Разработка программного обеспечения для расчета параметров процесса резания
4.3 Практические рекомендации по использованию инструмента из режущей керамики в производстве
4.4 Выводы по главе
Заключение
Условные обозначения
Список литературы
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Поиск технологических решений, позволяющих совместить высокое качество и высокую производительность в производстве деталей газотурбинных двигателей (ГТД), по-прежнему является острой проблемой, методы решения которой, определяют конкурентоспособность предприятия, одной из основных задач которого является внедрение мероприятий, направленных на непрерывное снижение издержек производства. Своевременное освоение новых технологических процессов изготовления деталей авиационных двигателей, является необходимым условием динамичного развития предприятия. Развитие конструкций ГТД приводит к расширению использования при их изготовлении деталей, имеющих криволинейные и сложнопрофильные поверхности и изготовленных из труднообрабатываемых жаропрочных сплавов. Их высокие физико-механические характеристики сплавов позволяют поднять эксплуатационные свойства изделия в целом, но одновременно с этим, новые материалы обладают худшей обрабатываемостью резанием традиционно применяемыми в производстве инструментами из твердого сплава, что увеличивает стоимость и время технологического процесса изготовления большинства деталей. Применение на операциях механической обработки инструмента из режущей керамики позволяет повысить производительность обработки, однако при необходимости обеспечить высокое качество обработки на криволинейных поверхностях дисков турбины и различных кольцевых деталей возникают проблемы с разрушением инструмента.
Инструменты из режущей керамики позволяют производить обработку на скоростях резания порядка 2-6 м/с, при этом существенно повысить производительность обработки. Анализ физических и эксплуатационных свойств инструментов из режущей керамики в сравнении с инструментом из твердого сплава показал, что данные инструментальные материалы хотя и имеют более высокую теплостойкость, дающую возможность использовать более высокие

Рисунок 7 - Фотография микрошлифа стружки из материала ХН78Т, полученной при точении инструментом из режущей керамики (А120з+ 8!С) на режимах резания: и = 2,7 м/с; 5 = 0,1 мм/об; 1=1 мм; а=5°; у=-6°; г=6,35 мм; ас=0,063 мм; Ьс=1,67 мм; увеличение 100 х.
Результаты исследований микрошлифов стружек показывают, что при скорости резания 1,7 м/с присутствует сливная стружка, при этом отмечен локализованный сдвиг. При скорости резания 2,7 м/с стружка из сливной переходит в элементную (циклическую), локализация деформации еще более выражен, чем в случае при скорости резания 1,7 м/с, что отмечается при исследовании микрошлифов стружки [2, 46].
Стружкообразование инструментом из режущей керамики обусловлены большой толщиной сечения срезов в сравнении с радиусами округления режущих кромок, так например при резании керамическим инструментом отношение а, / рр
может быть равна от 0,8 до 1,8 , а при обработке инструментом из твердого сплава — 0,5... 1,5. Что дает нам право считать, что в процессе резания инструментом из минералокерамики отделение стружки от обрабатываемой заготовки в большинстве случаев производится радиусной частью режущего лезвия.