Повышение работоспособности твердосплавного инструмента и качества обработанных поверхностей при сухом резании различных конструкционных материалов

• Автор: Хаустова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание.

Введение.

Глава 1. Анализ состояния вопроса, цели и задачи исследований.

1.1. Анализ экологических и экономических аспектов процессов лезвийной обработки резанием с использованием СОТС.
1.2. Применение ионизированных газовых сред для повышения эффективности сухого резания.
1.3. Повышение эффективности сухого резания применением инструмента с износостойкими покрытиями.

1.3.1. Роль инструментального материала.

1.3.2. Роль износостойких покрытий, наносимых на рабочие поверхности режущего инструмента в технологиях экологически безопасного сухого резания.

1.4. Анализ данных литературного обзора, постановка цели и задач исследования.

Глава 2. Разработка методологии сухого резания с компенсацией

функций и эффектов СОТС.
2.1. Разработка рабочих гипотез и методологических принципов резания с компенсацией функций СОТС.
2.1.1. Анализ основных функций СОТС в системе резания и оценка возможных путей компенсации ее физических эффектов.
2.1.2. Рабочие гипотезы исследований.
2.2. Разработка физической модели системы резания с компенсацией эффектов СОТС.
2.2.1. Многофункциональное покрытие.
2.2.2. Ионизированная газовая среда (ИГС).
2.2.3. Интегральные эффекты системы резания с компенсацией эффектов СОТС.
2.3. Методика проведения исследований.
2.3.1. Методика получение многофункциональных покрытий.
2.3.1.1. Оборудование.
2.3.1.2. Технологии нанесения покрытий.
2.3.1.3. Контроль качества покрытий.
2.3.2. Методика применения ИГС в системе экологически безопасного резания.
2.3.3. Методика проведения исследований процесса экологически безопасного резания.
2.3.3.1. Инструмент.
2.3.3.2. Оборудование, обрабатываемый материал.
2.3.4. Методика обработки экспериментальных данных.
2.3.4.1. Статистическая обработка экспериментальных данных.
2.3.4.2. Исключение резко выделяющихся результатов.
2.3.4.3. Оценка работоспособности режущего инструмента.
2.3.5. Статистический анализ результатов сравнительных испытаний.
Глава 3. Разработка и исследование системы сухого резания с
компенсацией эффектов СОТС.
3.1. Исследование условий получения многофункциональных
покрытий.
3.1.1. Теоретические предпосылки проведения исследований.
3.1.2. Исследование условий получения МФП.
3.1.3. Исследование влияния параметров процессов синтеза износостойкого слоя МФП, наносимого на твердосплавные пластины, на их состав и свойства.
3.1.3.1. Исследование химического состава.
3.1.3 2. Исследование влияния параметров синтеза покрытия на
его основные свойства.
3.2. Оптимизация параметров системы резания с компенсацией эффектов СОТО.
3.2.1. Оптимизация параметров синтеза покрытия (Т|,А1)Ы.
3.2.2. Исследование условий подачи ионизированной газовой среды в зону обработки.
Выводы по главе.
Глава 4. Исследование параметров сухого резания с компенсацией эффектов СОТО.
4.1. Исследование параметров, характеризующих уровень деформирования срезаемого слоя.
4.1.1. Теоретические предпосылки.
4.1.2. Методика экспериментальной оценки параметров, характеризующих уровень пластического деформирования срезаемого слоя.
4.1.3. Результаты исследований.
4.2. Исследование сил резания.
4.2.1. Теоретические предпосылки и методика проведения
экспериментов.
4.2.2. Результаты экспериментальных исследований.
4.3. Исследование тепловых явлений.
4.3.1. Теоретические предпосылки.
4.3.2. Исследование теплового состояния задней поверхности инструмента для различных условий обработки.
4.4. Исследование работоспособности инструмента.
4.4.1. Исследование кинетики изнашивания режущего инструмента.
4.4.1.1. Методика исследований.
4.4.1.2. Исследование кинетики изнашивания при обработки стали.
4.4.1.3. Исследование изнашивания инструмента при резании труднообрабатываемых материалов.
4.4.2. Исследование работоспособности инструмента.
Выводы по главе.
Глава 5. Исследование параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных характеристик деталей после обработки с применением процессов сухого резания с компенсацией физических эффектов СОТС.
5.1. Исследования шероховатости поверхности.
5.1.1. Теоретические предпосылки.
5.1.2. Методика исследований.
5.1.3. Результаты исследований.
5.2. Исследование остаточных напряжений.
5.2.1. Теоретические предпосылки.
5.2.2. Методика исследований.
5.2.3. Результаты исследований.

5.3. Исследование газосодержания рабочей зоны резания и газонасыщения поверхностного слоя деталей, формируемого при применении процессов резания с компенсацией эффектов СОТС.
5.3.1. Исследование газосодержания зоны резания.
5.3.2. Исследование газонасыщения поверхностного слоя обработанных деталей.
5.3.2.1. Теоретические предпосылки.
5.3.2.2. Методика исследований.
5.3.2.3. Результаты экспериментов.
5.4. Исследования усталостной прочности деталей, обработанных с применением сухого резания с компенсацией эффектов СОТС.
5.4.1. Теоретические предпосылки.
5.4.2. Методика исследований.
5.4.3. Результаты исследований.
5.5. Разработка технологических рекомендаций по использованию системы сухого резания с компенсацией эффектов СОТС взамен стандартных процессов резания с применением смазочноохлаждающих жидкостей.
Выводы по главе.
Общие выводы.
Список литературы.
Приложение 1.
Приложение 2.

некоторые рациональные элементы, имеющиеся в рассматриваемом подходе, следует отметить, что большинство исследователей установили проникающую способность СОТС в зону обработки даже при форсированных скоростных режимах обработки [1-8,11, 44-48].
Однако, в подавляющем большинстве исследований показано сильное влияние СОТС на различные процессы при резании благодаря эффективной проникающей способности СОТС в зону обработки.
В работе [78] показано, что циклический характер затормаживания и проскальзывания стружки в пределах пластической области контакта передней поверхности, особенно для пар «ОМ-ИМ» с повышенной адгезионной склонностью, создает предпосылки формирования полостей с отрицательным давлением, куда вследствие «насосного» эффекта засасывается СОТС, причем в зависимости от микрорельефа трущихся пар частота циклов может составлять до 10"5-1СГ7 Гц.
В работах [79-82] проникающую способность СОТС связывают с размерами элементов (молекул, атомов, ионов), входящих в их состав. Так D. Williams, R. Wei и P. Wilbur [81] показали, что максимальной проникающей способностью обладают СОТС, в состав которых входят элементы, имеющие минимальные размеры молекул. Эта точка зрения фактически подтверждается исследованиями [79], в которых показана зависимость проникающей способности СОТС от размеров молекул ее компонентов (ССЦ, керосин), а также И.В. Перцовым [80]. В последней работе показана сильная зависимость проникающей возможности СОТС от потенциальной способности молекул, атомов и ионов в составе СОТС к поверхностной миграции, которая, в свою очередь, сильно зависит не только от размеров частиц, но и их физико-химической активности по отношению к ОМ и ИМ.
Традиционными способами управления эффективностью СОТС является изменение ее химического состава во всем объеме смазки, применением различных технологических методов, обычно называемых «методами химической активации». Однако, наибольшее повышение эффективности СОТС и управления ее действием в зонах контактирования ОМ и ИМ являются методы активации СОТС внешним энергетическим воздействием (АВЭВ). Даже в случаях полного исчерпывания возможностей дальнейшего повышения эффективности СОТС методами «химической активации», дальнейшее повышение возможностей действия СОТС и ее эффективности для различных технологических операций обработки резанием возможно при использовании методов АВЭВ.
Классификация методов АВЭВ и их физико-химических механизмов представлены на рис.2.1 [5].
В работах В.И. Латышева [5, 11], В.А. Годлевского [6] описываются механизмы повышения проникающей способности СОТС. Общие закономерности механизма АВЭВ состоит в том, что физические методы усиления активности смазочной среды действуют в результате химических и механохимических процессов, протекающих в зонах контактирования ОМ и ИМ. Передача смазочной среде в исходном состоянии извне дополнительной энергии приводит ее в некоторое промежуточное состояние. Это новое состояние СОТС характеризуется изменением свойств жидкости (вязкость, поверхностное натяжение и др.), ее химических свойств. В результате происходит ослабление или разрыв химических связей в молекулах СОТС, что стимулирует ее деструкцию с образованием активных атомов, радикалов и групп. Таким образом, приобретенный в процесс АВЭВ потенциал реализуется за счет интенсификации химических реакций на ювенильных поверхностях стружки и инструмента (см. рис.2.1).