Повышение эффективности точения фасонных деталей

• Автор: Нгуен Ван Кыонг
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Задача назначения оптимального режима резания в автоматизированных системах технологической подготовки производства состоит в том, чтобы на основе данных о технологии изготовления детали, назначить такие скорости резания и подачи на всех технологических переходах, которые обеспечили бы изготовление детали в соответствии с требованиями чертежа при минимальной себестоимости обработки.
Расчет режима резания по эмпирических формулам являлся приемлемым и достаточно эффективным па ранних этапах развития машиностроительного производства, в условиях достаточно примитивного металлорежущего оборудования, ограниченной номенклатуры режущих инструментов и обрабатываемых материалов. Они ие учитывают переменности жесткости по длине заготовки, а также специфики точения фасонных поверхностей, имеющих кроме цилиндрических еще и конические и радиусные поверхности (участки сферы или тора). Все имеющиеся методики и созданные на их основе САПР ТП, либо в недостаточной мере учитывают влияние переменных условий обработки на выходные характеристики, либо пытаются решить задачу учета переменных условий обработки путем использования адаптивных систем, которые обладают рядом существенных недостатков, обусловленных самой идеей адаптивной системы и потому указанные недостатки не могут быть устранены в принципе.
Разработка методики назначения режимов резания, устраняющей указанные противоречия, является актуальной научной задачей.
Объектом исследования является технологическая операция точения фасонных поверхностей заготовок.
Предметом исследования является связь параметров инструмента, станка, заготовки и требованиями к обрабатываемой поверхности с режимами резания.
Целью работы является выявление резерва повышения производительности, недоиспользованного в общепринятых методиках назначения режимов резания, и разработка технологии точения фасонных поверхностей, позволяющей использовать в максимальной степени эти резервы.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Выявление управляемых факторов инструмента, станка и заготовки, меняя которые можно обеспечить стабильность скорости резания и шероховатость обработанной поверхности.
2. Вывод аналитических зависимостей шероховатости поверхности, образующейся при точении поверхностей сложной формы.
3. Уточнение аналитических зависимостей для определения составляющих сил резания с учетом действительного предела прочности обрабатываемого материала и наличия фаски износа.
4. Экспериментальная проверка полученных аналитических зависимостей.
5. Разработка методики научно обоснованного назначения оптимальных режимных условий обработки (V, я, 0 при продольном точении, наклонном точении и точении сферы, базирующейся на аналитической модели процесса резания и обеспечивающей заданные показатели качества изготавливаемой детали при достижении максимальной технико-экономической эффективности анализируемой токарной операции.
Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории точности механической обработки, теории резания, методов математического и компьютерного моделирования.
Экспериментальные исследования проводились в научной лаборатории кафедры «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики. Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректно-
стыо постановки задачи, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями.
Научная новизна состоит из следующих элементов:
- вывода аналитических зависимостей, связывающих влияние на шероховатость обработанной поверхности геометрии инструмента в плане, геометрии обрабатываемой поверхности и подачи;
- уточнения аналитических зависимостей для определения составляющих сил резания с учетом действительного предела прочности обрабатываемого материала и наличия фаски износа;
- обоснования методики и алгоритма назначения режимов резания с учетом влияния переменных факторов на операции точения фасонных поверхностей.
Практическая значимость
Созданные методика и алгоритм назначения режимов резания с учетом влияния переменных факторов на операции точения фасонных поверхностей позволяют стабилизировать шероховатость обработанной поверхности, как по всей длине детали, так и в партии заготовок, а также стабилизировать отжимы заготовок в процессе резания, благодаря чему повысить точность размеров.
Реализация работы. Материалы диссертации используются в учебном процессе при изложении курсов лекций «Основы технологии машиностроения», при курсовом и дипломном проектировании, выполнении выпускных квалификационных работ, магистерских диссертаций по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». Теоретические положения диссертации были реализованы в соответствии с тематическим планом НИР ТулГУ по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации (тема Реги-

готовления) и физико-механическими свойствами поверхностного слоя (рис. 2.8).
Все приведенные на рис 2.8 показатели качества изготовленной детали оказывают влияния на ее эксплуатационные характеристики, однако, в настоящее при токарной обработке чаще всего нормируются шероховатость, размерная точность и точность формы продольного сечения обработанной поверхности. Поэтому в дальнейшем будут рассматриваться именно они.
Показатели качестпа поверхностей детали
Геометрические характеристики обработанной поверхности
Физико-механические свойства поверхностного слоя
Шероховатость
“^Микротвердость
Волнистость
Точность формы
Структура
* Остаточные напряжения
Размерная точность
Точность взаимного расположения поверхностей
Рис 2.8. Структура показателей качества поверхностей детали В области технологии машиностроения установлено, что для увеличения износоустойчивости поверхностей трущейся пары, поверхности должны иметь шероховатость определенной величины. Увеличение или уменьшение высоты микронеровностей трущихся поверхностей приводит к снижению износоустойчивости и к ускоренному износу трущихся деталей [51-55, 133, 134].
Параметры шероховатости оказывают существенное влияние на величину сопротивления усталостному разрушению. Предел выносливости о_1. увеличивается по мере уменьшения высоты микронеровностей, а также при совпадении следов обработки с направлением действия внешнего напряже-