Определение температуры максимальной работоспособности сменных твердосплавных пластин для повышения эффективности обработки сборным инструментом

• Автор: Тверяков, Андрей Михайлович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
Г лава 1 Состояние вопроса
1.1 Выбор инструментальных твердых сплавов
1.2 Работоспособность режущих инструментов
1.3 Инструментальные твердые сплавы
1.4 Методы нагрева
1.5 Понятие обрабатываемости материалов резанием
1.5.1 Основные направления исследований обрабатываемости
1.5.2 Методы ускоренного определения обрабатываемости металлов
1.6 Влияние химического состава на обрабатываемость материалов
1.6.1 Влияние примесей на свойства стали
1.6.2 Легирующие элементы и их влияние на свойства стали
1.7 Цель и задачи диссертационного исследования
Глава 2 Экспериментальные исследования работоспособности СТП
2.1 Анализ существующих способов определения температур максимальной работоспособности СТП
2.2 Определение температуры максимальной работоспособности СТП по средним длинам трещин
2.3 Определение температуры максимальной работоспособности СТП по электрической проводимости
2.3.1 Анализ методов определения сопротивления
2.3.2 Экспериментальное исследование проводимости СТП цифровым комбинированным прибором
2.3.3 Экспериментальное исследование проводимости СТП методом вольтметра-
амперметра
Глава 3 Определение обрабатываемости материалов
3.1 Анализ физико-механических характеристик обрабатываемых материалов..
3.2 Экспериментальные исследования коэффициента температурного
расширения
Глава4 Практическая реализация работы
4.1 Методики определения условий максимальной работоспособности и обрабатываемости материалов
4.2 Схема выбора ИТС по обрабатываемому материалу
4.3 Доказательство схемы
4.4 Программа выбора ИТС по обрабатываемому материалу
4.5 Алгоритм назначения скорости резания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
Актуальность. Широкое распространение дорогостоящего металлообрабатывающего оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) влечет за собой резкий рост стоимости станкоминуты и необходимость интенсификации режимов резания. При этом необходимо отметить, что инструмент является, как правило, наиболее слабым звеном в технологической системе. Это обуславливает необходимость повышения эффективности обработки сборным инструментом со сменными твердосплавными пластинами (СТП).
В настоящее время выбор инструментального твердого сплава (ИТС) осуществляется по справочным данным, либо по рекомендациям заводов изготовителей режущего инструмента. Однако рекомендации довольно общие и одному обрабатываемому материалу может соответствовать несколько марок инструментальных материалов. А какой из предлагаемых материалов будет наиболее подходящим не понятно.
При эксплуатации инструмента, в процессе нагрева, физико-механические характеристики инструментальных материалов изменяются. Поэтому исследование влияния этих характеристик на работоспособность СТП сборных инструментов, а также их изменение в зависимости от температуры, позволит увеличить ресурс работы СТП сборных инструментов. Существует несколько способов определения температуры максимальной работоспособности СТП, однако каждый из них имеют свои недостатки. В процессе резания участвуют помимо режущего инструмента еще и обрабатываемый материал, свойства которого также оказывают влияние на работоспособность СТП. Поэтому определение температуры максимальной работоспособности СТП является актуальной проблемой.
Целью работы является определение температуры максимальной работоспособности сменных твердосплавных пластин для повышения эффективности обработки сборным инструментом, определяемой по температурным зависимостям физико-механических характеристик инструментальных и обрабатываемых материалов.

Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Изучить влияние температуры на физико-механические характеристики инструментальных и обрабатываемых материалов.
2. Исследовать взаимосвязь средних длин трещин, возникающих у углов отпечатков при индентировании алмазной пирамидкой и электрической проводимости ИТС, с температурой максимальной работоспособности СТП.
3. Исследовать взаимосвязь коэффициента температурного расширения обрабатываемого материала с температурой максимальной обрабатываемости.
4. Разработать методики определения температуры максимальной работоспособности СТП для повышения эффективности сборных инструментов по температурным зависимостям средних длин трещин, возникающих у углов отпечатков при индентировании алмазной пирамидкой, электрической проводимости и коэффициента температурного расширения ИТС.
5. Разработать алгоритм и программу выбора ИТС по обрабатываемому материалу на основе оптимальной температуры резания, и алгоритм назначения скорости резания, обеспечивающий условия максимальной работоспособности СТП при резании.
Методы исследований. Исследования проводились с использованием фундаментальных положений физики твердого тела, методов экспериментальной механики: влияние температуры на среднюю длину трещин инструментальных твердых сплавов, индентированием СТП алмазной пирамидкой Виккерса по методике Палмквиста, электрическую проводимость на базе метода «вольтметра-амперметра», с применением новых разработанных установок и приспособлений.
Достоверность обеспечивается использованием фундаментальных теори-тических положений физики твердого тела, корректным проведением экспериментальных исследований, не противоречивостью полученных эффектов с ранее известными в данной области. Повышение эффективности сборных инструментов с СТП подтверждено результатами экспериментальных исследований и внедрением на машиностроительные предприятия разработанных методик.

Следствие IV. Оптимальная температура резания остается постоянной вне зависимости от варьирования диаметров обрабатываемой поверхности при точении и растачивании, несмотря на существенное изменение оптимальных скоростей резания. Исследования, подтверждающие это следствие при точении, приведены на рисунке 1.19, а при растачивании - на рисунке 1.20.

Влияние скорости резания на температуру резания и путь резания при точении деталей различного диаметра из сплава ХН77ТЮР резцом из сплава ВК6М:
I = 0,25 мм; э = 0,09 мм об; йг = 80 мкм
0 20 5-0 60 у, м/мин
Рисунок 1.19- Доказательство четвертого следствия по данным А.Д. Макарова
при точении [57]