Исследование процесса фрезерования закаленной стали

• Автор: Лобанов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Введение. Актуальность темы

Глава 1 Существующие методы обработки закаленной стали. Цели и задачи исследования

1.1 Требования, предъявляемые к формообразующим деталям технологической оснастки

1.2 Анализ методов обработки формообразующих деталей технологической оснастки

1.3 Фрезерование закаленной стали при изготовлении формообразующих деталей

1.3.1 Режимы резания

1.3.2 Конструкции инструмента

1.3.3 Инструментальные материалы

1.3.4 Охлаждение

1.3.5 Оборудование

1.4 Выводы
1.5 Цель и задачи диссертационной работы
Глава 2 Температура резания при твердом фрезеровании
2.1 Особенности процесса резания закаленной стали
2.2 Источники образования тепла и тепловые потоки при резании закаленных сталей
2.3 Классификация источников и стоков теплоты
2.3.1 Схематизация свойств и теплофизических характеристик обрабатываемого и инструментального материала
2.3.2 Схематизация геометрической формы тел
2.3.3 Аналитические методы решения теплофизических задач, используемые при описании тепловых явлений в процессе механической обработки
2.4 Тепловые потоки в зоне резания при фрезеровании закаленной стали
2.4.1 Интенсивность теплообразующих источников
2.5 Температура в зоне резания при установившемся теплообмене
2.6 Температура резания
2.7 Пример расчета температуры резания, температуры обработанной поверхности и температуры стружки при фрезеровании закаленной стали
2.8 Управление теплом, образующимся в процессе фрезерования закаленной стали
2.9 Выводы
Глава 3 Экспериментальная проверка теоретических положений
3.1 Станок-стенд для опытных работ по фрезерованию закаленной стали
3.2 Оценка температуры стружки по цвету её каления
3.3 Определение температуры стружки при фрезеровании закаленной стали
3.4 Исследование микроструктуры и твердости стали в стружке
3.5 Исследование свойств поверхностного слоя обработанной детали
3.6 Выводы по экспериментальным исследованиям
Глава 4. Методика выбора режимов резания для твердого фрезерования И её апробация в лабораторных и производственных условиях
4.1 Методика выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали
4.2 Апробация методики выбора режимов резания в лабораторных условиях
4.3 Апробация методики выбора режимов резания в производственных условиях
4.4 Определение требований к техническим характеристикам станка,
пригодного для осуществления твердого фрезерования
Глава 5 Расчет затрат времени и средств при изготовлении формообразующих деталей с использованием твердого фрезерования
5.1 Анализ технологического процесса
5.2 Расчет затрат времени на обработку рабочего профиля формообразующей детали
5.3 Выводы
6. Общие выводы
Список литературы
Приложение

Введение. Актуальность темы.
Одним из современных направлений развития резания металлов является «твердая обработка» - обработка сталей в закаленном состоянии, твердостью выше 45 ЬЖС.
На сегодняшний день наиболее полно исследован процесс точения закаленной стали. Процесс фрезерования закаленной стали изучен меньше. Исследования, посвященные этим вопросам, велись с середины прошлого века. В настоящее время исследования процесса фрезерования закаленной стали проводятся в основном за рубежом.
С совершенствованием инструментальных материалов и созданием нового оборудования появилась возможность более широкого применения фрезерования закаленной стали в автомобилестроении, инструментальном производстве, производстве технологической оснастки (прессформы, литейные формы, штампы).
Применение фрезерования закаленной стали, например, в производстве технологической оснастки, может способствовать наряду с повышением производительности, точности и шероховатости обработанной поверхности снижению трудозатрат на ручную финишную слесарную обработку.
Однако, как показывает опыт ряда фирм, внедрение фрезерования закаленной стали при обработке различных видов поверхностей связано с длительной отладкой отдельных операций на рабочем месте, а именно выбором режима резания для каждого конкретного случая. Приводимые в каталогах фирм-производителей режущего инструмента режимы резания не всегда позволяют решить технологическую задачу для конкретных условий (технологические требования к обработке, возможности оборудования). Методики выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали, которая учитывала бы конкретные условия операции, нет.
В связи с этим, исследование процесса фрезерования закаленной стали и разработка методики выбора режимов резания является актуальной задачей.

Непосредственное сравнение величин вс и предполагает, что между стружкой и резцом нет нароста. При резании закаленных сталей наростообразования не происходит [6], [31], [44].
В обе части этих уравнений входят два неизвестных qI и Решая эти уравнения совместно, определяем интенсивности потоков теплообмена, а с ними и значения температур на контактных поверхностях резца.
2.6 Температура резания.
Удобным показателем тепловой напряженности процесса обработки является температура резания, под которой понимают среднюю температуру на всей контактной поверхности инструмента со стружкой и деталью [7], [43]:
в=в/,+&/; (38)
/,+/2
Значения 01 и $2 рассчитываются по формулам приведенным выше.
При фрезеровании закаленной стали, на процесс резания накладываются следующие ограничения:
• фрезерование закаленной стали осуществляется без охлаждения;
• время контакта зуба фрезы с заготовкой мало;
• скорость резания при фрезеровании закаленной стали может достигать 400 м/мин;
• передний угол режущего лезвия зуба фрезы - отрицательный.
Наибольшая термическая напряженность процесса фрезерования наблюдается в момент контакта зуба фрезы с заготовкой при максимальной толщине стружки для данной подачи. Таким образом, в расчете температуры резания при фрезеровании закаленной стали, считаем процесс распространения теплоты установившийся и толщина стружки - максимальная для данной подачи.
На основании приведенных формул и допущений разработан алгоритм расчета температуры резания при фрезеровании закаленной стали (см. Приложение 1).