Повышение эффективности точения алюминиевых сплавов алмазным инструментом с учетом динамики резания

• Автор: Непомнящий, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Условные обозначения

1 Механическая обработка резанием инструментами из сверхтвердых материалов

1.1 Технологические возможности и свойства алмазных инструментальных материалов

1.2 Опыт применения алмазных инструментов в промышленности

1.3 Основные физические закономерности высокоскоростной обработки и ее математическое моделирование

1.4 Проблемы вибрации при обработке алмазным инструментом

1.5 Специальные требования к станочному оборудованию и инструментам для алмазной обработки

1.6 Качество деталей при алмазной обработке

1.7 Постановка цели и задач исследования

2 Разработка математической модели резания алмазными инструментами

2.1 Особенности резания и формирования стружки при алмазной обработке алюминиевых сплавов
2.2 Разработка схемы расчета силы резания
2.3 Определение составляющих силы резания при алмазной обработке
2.4 Анализ условий образования элементов стружки
2.5 Математическая модель формирования элементов
2.6 Экспериментальные исследования толщины и частоты образования элементов стружки
2.7 Выводы по главе
3 Исследование динамики технологической системы при точении
алмазными инструментами
3.1 Динамическая модель резания алмазными инструментами

3.2 Вынужденные колебания при алмазной обработке и колебания
при работе алмазного резца по "следу"
3.3 Анализ динамической системы при ограниченной жесткости инструмента
3.4 Результаты исследований динамики с учетом влияния схемы обработки и характеристик технологического оборудования
3.5 Выводы по главе
4 Результаты экспериментальных исследований процесса точения алюминиевых сплавов алмазными инструментами
4.1 Методика экспериментальных исследований, оборудование, материалы и аппаратура
4.2 Экспериментальные исследования силы резания
4.3 Исследования температуры при точении алюминиевых сплавов алмазными инструментами
4.4 Исследования шероховатости обработанной поверхности при алмазной обработке алюминиевых сплавов
4.5 Выводы по главе
5 Методика оптимизации операций точения алмазными инструментами
5.1 Разработка методики оптимизации операций алмазной обработки
по минимуму себестоимости
5.2 Методика оптимизации технологических операций обработки алюминиевых сплавов алмазными инструментами
5.3 Определение режимов обработки. Практические рекомендации
по использованию разработок в производстве
5.4 Выводы по главе
Общие выводы
Список использованных источников
Приложения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а, - высота сечения среза, м;
/?, - ширина сечения среза, м;
аэф ~ эффективная толщина среза, м;
Д1 - величина подминаемого слоя, м;
ир - скорость резания, м/с;
]са - коэффициент утолщения стружки;
х - сопротивление пластическому сдвигу, Па;
Р - средний коэффициент трения по задней поверхности; рр - радиус округления режущей кромки резца, м;
Д - угол наклона условной плоскости сдвига, град;
(р$ - угол трения в условной плоскости сдвига, град;
(рп - средний угол трения на передней поверхности, град.;
уср среднее значение переднего угла, град;
13 - длина площадки износа на режущем лезвии, м;
В - тангенс угла наклона условной плоскости сдвига;
- длина зоны накопления материала перед началом сдвиговых деформаций, м;
опр - продольная скорость распространения упругой волны, м/с;
// - время накопления упругой деформации в системе, с;
Р - параметр преобразования Лапласа;
/ - мнимая единица;
со - круговая частота, с'1;
У - передний угол резца, град;
а - задний угол резца, град;
ф - угол резца в плане, град;

Из приведенных фотографий видна качественная идентичность стружек при резании твердосплавным инструментом и алмазной обработке [61]. Вместе с тем, следует отметить ряд особенностей у микрошлифов стружек, полученных при резании алмазным инструментом. Так при резании на режимах обработки: и = 5,6 м/с; 5 = 0,05 мм/об; t = 0,5 мм на микрошлифах стружки наблюдается отчетливое разделение стружки на элементы. Величина элементов определяется режимами обработки. При режимах резания: и= 8,8 м/с; 5 = 0,15 мм/об; / = 0,5 мм на микрошлифах стружки наблюдается менее заметное разделение на элементы, но оно также присутствует. На прирезцовой стороне стружки наблюдаются остатки периодически возникающей застойной зоны, способствующей разделению стружки на элементы. Другие исследователи также при высоких скоростях резания отмечают так называемое циклическое стружкообразование [2, 50, 102, 137]. Исследование элементов стружки позволяет установить качественные и количественные характеристики процесса резания и сознательно управлять им для получения наибольшей эффективности процесса.
Особенности стружкообразования обусловлены также малой толщиной срезов по сравнению с радиусом округления режущей кромки, так при резании алмазным инструментом отношение а / может составлять 0,1-0,45, а при обработке твердосплавным инструментом - 0,5-1,5. Это дает основание считать, что при резании алмазным инструментом отделение стружки часто происходит радиусной частью режущего лезвия, что изменяет реальный угол наклона передней поверхности.
Результаты исследований показывают, что при резании алмазным инструментом при низких скоростях резания может наблюдаться увеличение коэффициента утолщения и степени деформации стружки. Если при обычном точении, как правило, утолщение стружки не превышает Ка - 2,2-3,0 [9, 61], что подтверждается также результатами данного исследования, то при резании алмазным инструментом величина утолщения может достигать Ка = 1,5-10,0