Повышение эффективности обработки деталей ГТД концевыми фрезами с износостойкими покрытиями

• Автор: Мезенцев, Максим Олегович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.1 Методы нанесения износостойких покрытий
1.2 Описание основных свойств наноструктурированных покрытий, применительно к металлорежущему инструменту
1.3 Моделирование работы инструмента с покрытием
1.4 Анализ оборудования применяемого для операций концевого фрезерования.
1.5 Постановка цели и задач исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОТЫ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ С ИЗНОСОСТОЙКИМ ПОКРЫТИЕМ
2.1 Геометрические параметры среза при концевом фрезеровании
2.2 Тепловые и механические процессы при работе фрез с износостойким покрытием
2.3. Математическая модель сил резания при концевом фрезеровании
2.4 Математическая модель тепловых процессов при концевом фрезеровании
2.5 Баланс тепловой и механической энергии
2.6 Динамическая модель разрушения покрытия
2.5 Выводы по главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Оборудование и методика проведения экспериментов
3.2 Исследование физико-механического состояния покрытия
3.3 Исследование структурных параметров нанесенных покрытий.
3.4 Экспериментальное исследование сил резания при концевом фрезеровании
3.5 Исследование влияния технологических факторов на износ покрытия
3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ОПЕРАЦИЙ КОНЦЕВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАМИ С ИЗНОСОСТОЙКИМ ПОКРЫТИЕМ

4.1 Расчет режимов концевого фрезерования по минимуму себестоимости с учетом условий процесса нанесения покрытия
4.2 Методика оптимизации режимов концевого фрезерования
4.3 Определение режимов обработки. Практические рекомендации по использованию разработок в производстве
4.4 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А.
РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕЗА ПРИ КОНЦЕВОМ ФРЕЗЕРОВАНИИ.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Проблема обработки деталей авиационных газотурбинных двигателей обусловлена несколькими причинами. Во-первых, эти детали изготовлены из авиационных материалов, обладающих специальными свойствами и трудно поддающихся механической обработке. Во-вторых, поверхности большинства деталей авиационных двигателей имеют сложную, в ряде случаев криволинейную форму, что накладывает определенные требования на геометрические параметры режущего инструмента и технологические возможности применяемого станочного оборудования. Примерами таких деталей являются лопатки компрессора низкого и высокого давлений и моноколеса.
В современном авиационном двигателестроении общая тенденция производства - это увеличение производительности механической обработки. Особенно остро данный вопрос стоит применительно к обработке титановых и жаропрочных сплавов на станках с ЧПУ, имеющих высокую стоимость машинного времени. Именно поэтому снижение времени обработки позволяет существенно сократить себестоимость операции обработки. Применение CAD/CAM/CAE технологий на основе пакетов программ, таких как Unigraphics, VeriCut, позволяет максимально оптимизировать программу обработки. Дальнейший путь повышения эффективности обработки детали заключается в совершенствовании технологического процесса и в увеличении режимов резания за счет применения более совершенного инструмента. При этом следует учесть, что завышенные режимы резания приводят к снижению стойкости инструмента. Поэтому в настоящее время ведущие фирмы-производители инструмента, такие как Sandvik, Iscar, Stellram, Walter и др., ведут активные разработки по трем направлениям: совершенствование геометрии и материала режущей части, а также в области технологии нанесения износостойких покрытий.
Методы повышения работоспособности инструмента путем нанесения износостойких покрытий находят все большее применение. Эти методы обладают

Сложная геометрическая форма, большое количество разнообразных пространственных конструкционных элементов, низкий коэффициент обрабатываемости материала этих деталей, и, наконец, их высокая стоимость вынуждает производителей затрачивать значительное количество времени на их изготовление.
В настоящее время ведущими мировыми машиностроительными предприятиями создано много моделей обрабатывающих центров, специализирующихся на производстве деталей определенной конструкции и типоразмера. Оборудование, спроектированное для конкретной конструкции детали с соответствующей универсальной оснасткой, позволяет осуществлять техническую подготовку производства и непосредственно сам процесс обработки с меньшими затратами труда и машинного времени. Отлаженная управляющая программа на станке с ЧПУ позволяет изготовить любое количество деталей с высокой производительностью обработки в автоматическом режиме.
При разработке новых моделей оборудования в большой степени применяется принцип концентрации операций для осуществления комплексной автоматизации производственного процесса. Наблюдается тенденция уменьшения количества специальной оснастки, сложность и высокая стоимость которой часто увеличивает производственный цикл изделия, а также существенно повышает себестоимость единицы продукции. Большие технологические возможности современных механообрабатывающих центров и высокая сложность технологического оборудования, способного длительный период времени работать в автоматическом режиме, влечет упрощение технологической оснастки, а в ряде случаев и полный отказ от ее использования.
При производстве лопаток авиационных двигателей на предприятиях используются различные схемы обработки. Наиболее рациональной схемой с точки зрения производительности и точности является одновременная обработка корыта и спинки профиля лопатки по спиралевидной траектории движения инструмента. Максимальная производительность достигается за счет непрерывного контакта инструмента с деталью. При вращении лопатки вокруг