Влияние деформирования срезаемого слоя на нагружение и работоспособность инструмента при точении на станках с ЧПУ

• Автор: Путилова, Ульяна Сергеевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1. ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ТОЧЕНИИ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА СТАНКАХ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Накопление повреждений и разрушение режущей части инструмента при точении жаропрочных сталей и сплавов

на станках с ЧПУ

1.2. Работоспособность режущего инструмента при его

недостаточной прочности в условиях точения высокопрочных труднообрабатываемых материалов

1.3. Системы управления процессом резания и их эффективность

при точении на станках с ЧПУ

1.4. Проблемы, состояние вопроса и задачи исследования

2. РАЗРУШЕНИЯ ЛЕЗВИЙ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, ИХ ДИАГНОСТИКА И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

2.1. Повреждения и геометрические изменения режущей части

инструмента при точении жаропрочных сталей и сплавов

2.2. Система лазерного сканирования повреждений лезвий
режущего инструмента
2.3. Формирование геометрической модели разрушений лезвий
режущего инструмента
2.4. Выводы по разделу
3. ДЕФОРМИРОВАНИЕ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ И НАГРУЖЕНИЕ ЛЕЗВИЙ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ТОЧЕНИИ ЖАРОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВ ОВ
3.1. Деформирование срезаемого слоя при переходе от сливной к
образованию суставчатой и элементной стружек
3.2. Соотношения кинематических и силовых параметров
нагружения зоны резания при точении

3.3. Формирование модели контактных нагрузок на лезвиях
инструмента в процессе точения с образованием суставчатой стружки
3.4. Выводы по разделу
4. ЦИКЛИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ ЛЕЗВИЙ И НАКОПЛЕНИЕ
ПОВРЕЖДЕНИЙ В ТВЕРДОСПЛАВНОМ РЕЖУЩЕМ
ИНСТРУМЕНТЕ
4.1. Напряжения в лезвии режущего инструмента и критерии его
прочности при циклическом нагружении
4.2. Формирование алгоритмов определения накопления повреждений
режущего инструмента при переменных нагрузках
4.3. Оценка работоспособности твердосплавного инструмента при
точении жаропрочных сталей и сплавов
4.4. Выводы по разделу
5. ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИНСТРУМЕНТА ПРИ
УПРАВЛЕНИИ ОБРАБОТКОЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
5.1. У правление режимами резания и деформированием срезаемого
слоя со стабилизацией контактных нагрузок при точении на станках с ЧПУ
5.2. Разработка и реализация рациональных схем и параметров
нагружения конструкций сборного инструмента
5.3. Синтез структуры программного обеспечения, алгоритмов и
интерфейса оператора при управлении обработкой от РС1ЯС
5.4. Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Точение жаропрочных сталей и сплавов на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) сопровождается, как правило, увеличением контактных нагрузок и разрушениями режущего инструмента. Преимущественным видом отказов твердосплавного инструмента при этом становится разрушение его режущих лезвий, что приводит к существенному увеличению трудоемкости обработки, к повышенным инструментальным расходам, а также к потерям по браку и простоям дорогостоящего автоматизированного технологического оборудования с ЧПУ.
Изменение характера деформирования срезаемого слоя при переходе от образования сливной к образованию суставчатой стружки в процессе точения жаропрочных сталей и сплавов сопровождается резким увеличением величин контактных напряжений и температур, что в результате приводит к накоплению повреждений в виде выкрашиваний, микро- и макросколов лезвий твердосплавного режущего инструмента. При этом в отличие от условий изнашивания инструмента с образованием лунки и фаски износа, оценка повреждений режущих лезвий с позиции теории прочности, требующая знания величин объема и образующейся площади поврежденной поверхности для определения энергии разрушения твердосплавного инструмента, затруднена отсутствием устройств и методов измерения системы геометрических параметров, необходимых при определении удельной работы и интенсивности разрушений инструментальных твердых сплавов.
Обеспечение эффективности обработки жаропрочных сталей и сплавов в этих условиях обуславливает необходимость рационального нагружения режущих лезвий контактными нагрузкам, которое в свою очередь, предопределяет использование управления процессами резания. При этом возникает необходимость разработки моделей и алгоритмов управления режимами резания в специфических условиях точения на станках с программным управлением. Точение жаропрочных сталей и сплавов в условиях нестационарного

Учитывая текущие изменения геометрических параметров сканируемых фрагментов лезвий при графической обработке профилей «лазерных световых сечений» производится оцифровка каждой световой линии профиля. При этом, графическую информацию, получаемую методом видеозаписи, преобразуют в цифровую, описывая каждую линию «лазерных световых сечений» Дх) в системе координат ХОУ. Установление функции Дх) может быть выполнено с использованием интерполяции методом Лагранжа, в соответствии с которым интерполяционный многочлен представляют в виде
В связи с большим объемом вычислений при использовании этого метода [86] целесообразно применить систему автоматического математического программирования «Ма//?Сас/», что требует преобразования многочлена Лагранжа (2.32) к виду:
(2.21)
где х 1, Х2,... хп- координаты точек на кривой «лазерного светового сечения» по оси ОХ;
/ (Х0,ДХ2),... / (хп) ~ координаты точек на кривой «лазерного
светового сечения» по оси ОУ при /=(0, ...п-1).

xVi;/+irsinn»-0-
(2.22)

fine (г, ^>функцияу'-ой линии;
-г(,■; j)' cos <р;. - координата /-ой точкиу-ой - линии по оси ОХ;
r(i-j) ‘sm Фі - координата /-ой точки у-ой линии по оси ОУ; і=0....п-1 -номер точки;
п - количество расчетных точек на линиях;
j-O...m-І - номер линии;
т - количество расчетных сечений световых линий;