Повышение качества поверхности обрабатываемых деталей при точении резцами за счет улучшения демпфирующих свойств державок заполненных композиционным материалом

• Автор: Горбани Сиамак
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1Л Материалы, которые обладают высокими демпфирующими свойствами

Е2 Устойчивость процесса резания

1.3 Разновидности державок сборных резцов

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2 КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ С ЦЕЛЬЮ ВЫБОРА

РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ВИБРОГАСЯЩИХ ВСТАВОК В ДЕРЖАВКЕ

ТОКАРНОГО РЕЗЦА

2Л Объект исследования
2.2 Компьютерное исследование напряжений, деформаций и частот собственных колебаний державок резцов при помощи программного комплекса Solidworks Simulation
2.3 Компьютерное исследование напряжений, деформаций и частот собственных колебаний державок резцов при применении демпфирующего материала во вставке державки при помощи программного комплекса Solidworks Simulation
2.4 Анализ полученных результатов компьютерного исследования напряженно-деформированного состояния державок сборного токарного резца.
2.5 Выводы по главе
ГЛАВА 3 КОМПЬТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
СБОРНЫХ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ
3.1 Тепловые процессы технологической системы при механической обработке
3.2 Проведение компьютерного исследования температурных полей режущего инструмента при помощи программы Solidworks и Solidworks Simulation
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ СТАТИЧЕСКОЕ И ВИБРАЦИОННОЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ СБОРНЫХ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ
4Л Статическое исследование
4.2 Вибрационные исследования
4.3 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ
ДЕРЖАВОК СБОРНЫХ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ НА ИХ ДЕМПФИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ПРИ РЕЗАНИИ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Цель проведения экспериментальных исследований
5.2 Проведение однофакторного эксперимента с целью определения влияния режимов резания на вибрации и шероховатость поверхности обрабатываемых материалов
5.3 Оптимизация шероховатости и вибрации при механической обработке с применением метода Тагути
5.4 Выводы по главе
5.5 Рекомендации по выбору оптимальной конструкции виброгасящих вставок державки сборного токарного резца
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации. В машиностроении постоянно повышаются требования к качеству и точности выпускаемых изделий. Использование новых достижений науки и техники и внедрение прогрессивных технологий обеспечивают развитие производства в области технологии машиностроения, в частности при обработке металлов резанием путем конструирования более прогрессивных режущих инструментов.
Процесс резания при определенных условиях теряет устойчивость, причина которой является возникновение вибрации, что особенно опасны при получении нанометрической шероховатости обработки (менее 100 нм). Точность обработанной поверхности при резании зависит от геометрических и кинематических параметров, свойств обрабатываемого и инструментального материалов; динамического состояния системы станок-приспособление-инструмент-деталь (СПИД); свойств и способов подвода смазочно-охлаждающей технологической смеси; коэффициента трения и температуры.
Качество металлорежущего инструмента, в значительной степени, определяет эффективность машиностроительного производства. Вибрации, возникающие при резании, вызывают износ, снижение стойкости режущего инструмента и точности обработки, следовательно, ухудшается качество обработанной поверхности изделия. Природу возникновения вибраций в процессе обработки можно объяснить трением, пластическими деформациями и тепловыми явлениями в зоне резания.
Основными параметрами, определяющими динамические характеристики технологической системы, являются масса, жесткость системы СПИД и её демпфирующие свойства. Масса и жесткость связаны с сохранением энергии. Демпфирование приводит к диссипации энергии системы. Для повышения динамических характеристик технологической системы необходимо повысить их жесткость, демпфирующие свойства и снизить массу. На демпфирующие способности технологической системы влияют три основных звена: инструмент,
среза на амплитуду вибраций при точении слабо. Когда толщина среза быстро меняется, зависимость автоколебания от величины отношения составляющей силы резания к тангенциальной значительно [114]. По результатам исследования работы [114] так же установлено, что при низких скоростях резания радиус кромки резца доминирует демпфирование, а при высоких скоростях резания — задняя поверхность режущей кромки резца.
Из геометрических параметров резца величина переднего угла больше влияет на амплитуду автоколебаний. Стойкость резания уменьшается при больших значениях переднего угла. Если передний угол отрицательный, тогда процесс резания неустойчив. Вибрацию можно уменьшить путем увеличения угла в плане, что уменьшает радиальную составляющую силу резания и ширину среза, увеличивает толщину среза, а, следовательно, снижают вибрацию [6, 30, 81].
В работы [91] при точении углеродистой стали марки А181 1
использовали треугольные твердосплавные режущие пластины с 3 разными углами режущей кромки. Исследование показало, что при точении эластичного материала пластина с большим углом режущей кромки чрезмерно уменьшает предел устойчивости.
Влияние износа на уровень интенсивности вибрации немонотонно. Причиной увеличения амплитуды вибраций при большом износе является увеличение сил резания и трения. При периодическом изменении заднего угла возникает переменная сила трения, которая вызывает колебание в системе [6, 10, 37].
По данным результатов работы [6] интенсивность напряденно-деформированного состояния металла зависит от скорости резания и переднего и заднего углов инструмента. При обработке резанием изменение напряженно-деформированного состояния является причиной возбуждения автоколебания. Интенсивность колебаний уменьшается при снижении степени упрочнения материала. Повышением демпфирования можно повысить устойчивость, а, следовательно, качество и производительность при работе на токарных станках.