Повышение эффективности строгальных операций при обработке крупногабаритных деталей на основе оценки состояния газовоздушной среды в зоне резания

• Автор: Никуленков, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 146 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Методы исследований физико-химических процессов

при механической обработке

I 1.2. Методы определения твердости материалов

1.3. Применение методов газового анализа к решению задач контроля

в технологических процессах

1.4. Цель, задачи и общая методика исследования

1.5. ВЫВОДЫ ’

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

2.1. Физико-химические модели формирования газовоздушной среды
в зоне резания
2.2. Математическое моделирование диффузии при резании
Ф металлов
2.3. Закономерности теплового распределения и тепловой энергии
при резании металлов
2.4. Математическое описание диффузии примесей
и газообразования при резании металлов
2.5. ВЫВОДЫ
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТРОЛЯ *• МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

Г АЗООБРАЗОВАНИЯ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
3.1. Контроль процессов механической обработки
с использованием метода газового анализа
3.2. Влияние технологических параметров механической обработки
на формирование газовоздушной среды в зоне резания
3.3. Общие принципы контроля процессов механической
обработки на основе метода газового анализа
3.4. Влияние технологических параметров металлообработки
на процесс диффузии примесей и газообразования
3.5. Оценка качества поверхностей крупногабаритных изделий
3.6. ВЫВОДЫ
4. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРОГАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОВОЗДУШНОЙ ФАЗЫ В ЗОНЕ ОБРАБОТКИ
4.1. Контроль процессов механической обработки
на основе анализа газообразования
4.2. Системы управления процессом механической обработки
на основе анализа газообразования
4.3. Технологические рекомендации
4.4. ВЫВОДЫ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Рост автоматизации производства процессов в машиностроении предъявляет высокие требования к средствам диагностирования, служащим для оперативного контроля состояния оборудования, обнаружения и локализации неисправностей. - Для металлообрабатывающего оборудования одним из актуальных вопросов повышения его надежности и улучшения качества выпускаемой продукции изделий является диагностирование состояния режущего инструмента и оперативное обнаружение начальной стадии критического износа, скола или поломки.
Несмотря на общий интерес к методам контроля процессов механической обработки существенной проблемой остается оценка наиболее широкого спектра физико-химических явлений и получение необходимых сведений в условиях ограниченной информации об исследуемом объекте и свойствах внешних воздействий в системе ЗИССо (заготовка - инструмент - стружка -среда охлаждения).
Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом их преимуществ перед другими видами испытаний: простота измерений, которые не требуют специального образца и могут быть выполнены непосредственно на проверяемых деталях; высокая производительность; измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения детали, и после измерения ее можно использовать по своему назначению; возможность ориентировочно оценить по твердости другие характеристики металла, в первую очередь предел прочности.
Известные способы оценки процессов механообработки, основанные на измерении сил резания, виброакустической эмиссии,. термоЭДС и другие, не дают полной информации о протекающих процессах или не в полной мере раскрывают свои потенциальные возможности, поэтому их применение в автоматизированных системах управления и контроля ограничено.
Использование подобных систем в автоматизированном производстве позволяет:

• У(и = 8*8т<р*2,2л1а 1^6° [л/х 6х (216)
и * 1 ООО
Интегрируя данное выражение, получим:
Уйл) = 3,59.3.зт (2|7)
Отсюда имеем:
0,0098 * I, * 0,43 * С * НВ0’55 * г * Э0’75 * М *

тп т ГА с ■ к / й- • (2.18)
3,59*р*8*81П(р*^п*л/со*г|*£1|
• Принимая Ь=Г1*^п, получим выражение для определения средней
энергии трения, выделенной в стружку при контакте ее с инструментом на длине контактной поверхности £,п:
0,0027 ♦ 0,43 * С * НВ0’55 * 1* Б0,75 - М * ЛАгч) р
тп о • / ё~~ ■ (2.19)
Р*8*81П^*л/0Нг сп
Полученное математическое выражение (2.19) характеризует средние значения тепловой энергии трения Етп, распределенной в стружку при контакте ее с инструментом в объеме, ограниченном глубиной проникновения теплоты трения Д(£,п). В соответствие с этим выражением, например, при обработке чугуна СЧ20 со скоростью резания 0 = 1 м/с, глубиной резания t = 4 мм, подачей Б = 0,49 мм/об, расчетные значения Етп ~ 570 кДж/моль.
При контакте режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой при ’ резании возникают силы как результат упруго-пластического взаимодействия, которые определяют выделение тепла на площадке контакта. Мощность источника Фтз в этом случае определяют по формуле: [68]
Фтз =0,041*<тв*а)*в*£3> (2.20)
где Св - временное сопротивление разрыву обрабатываемого материала;