Разработка методов повышения точности чистовой обработки и ее прогнозирования на основе анализа температурных деформаций

• Автор: Гришин, Константин Викторович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ГЛАВА 1. Анализ литературных данных, постановка целей и задач исследования....?
ГЛАВА 2. Методика экспериментальных исследований
2.1 Используемые материалы и методы обработки
2.2 Методика измерения ТД и размерного износа инструмента
2.3 Используемые методы статистической обработки данных
2.4 Основы метода нейросетевого программирования
ГЛАВА 3. Исследование влияния условий резания на тепловые деформации инструмента и заготовки
3.1. Исследование ТД инструмента
3.1.1 Влияние режимов резания при различных условиях обработки на ТД инструмента
3.1.1.1 Влияния скорости резания V на ТД инструмента
3.1.1.2 Влияния подачи 5 на ТД инструмента
3.1.1.3 Влияние глубины резания t на ТД инструмента
3.1.2 Влияние СОТС и предварительного упрочнения инструмента
3.1.3 Влияние степени износа инструмента на ТД
3.1.4 Влияние твердости обрабатываемого материала на ТД инструмента
3.1.5 Влияние геометрических параметров инструмента на его ТД
3.2 Исследование ТД заготовки
3.3. Влияние коэффициентов теплопроводности материалов заготовки и инструмента на их ТД
3.4. Выводы:
ГЛАВА 4. Анализ влияния ТД инструмента и заготовки на точность обработки
4.1. Анализ степени влияния ТД на точность обработки в зависимости от условий резания
4.2. Разработка способов уменьшения влияния ТД на точность обработки
4.3 Выводы:
ГЛАВА 5. Прогнозирование возникающих элементарных погрешностей
обработки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

По мере развития науки и техники конструктивно совершенствуются машины и приборы, повышаются требования к долговечности и надежности узлов и их деталей. В связи с этим постоянно растут и требования, предъявляемые к точности изготовления и качеству поверхностей деталей.
При этом достижение высоких квалитетов точности невозможно без использования различных методов размерной обработки заготовок. Среди них наибольшую долю занимают методы лезвийной механической обработки, причем такое положение по оценкам экспертов, будет сохраняться и в будущем. Точность же обработки данными методами во многих случаях не удовлетворяет предъявленным высоким требованиям, что приводит к необходимости включения в технологический процесс дополнительных, более дорогостоящих, но обеспечивающих требуемую точность методов финишной обработки. Обеспечение как можно более высокой точности, на предварительных операциях лезвийной обработки без значительных финансовых затрат, может серьезно снизить общую стоимость обработки за счет снижения трудовых затрат на последующих финишных операциях. Поэтому повышение точности существующих методов лезвийной обработки является актуальной задачей.
В то же время резервы повышения технологической точности методов лезвийной обработки практически исчерпаны и на первый план выходят менее значительные составляющие общей погрешности обработки, устранением которых можно добиться повышения точности. Одной из таких составляющих является погрешность, связанная с температурными деформациями (ТД) инструмента и заготовки, доля которой, в общей погрешности обработки, по мере конструктивного совершенствования оборудования только растет. И хотя исследованию ТД инструмента и заготовки, в период развития науки о технологии машиностроения, было посвящено не малое количество работ, практически все они, посвящены изучению максимальных, установившихся ТД и, по выражению самих исследователей, носят лишь оценочный характер

этом, как показывает литературный обзор данной проблемы, на сегодняшний день, не смотря на признание важности и значительности влияния указанной составляющей погрешности на точность обработки, для оценки величин возникающих ТД предлагается пользоваться эмпирическими формулами, полученными в середине прошлого века, и пригодных для определения ТД элементов технологической системы находящихся в состоянии теплового равновесия.
Кроме того, в настоящее время на производстве наблюдается тенденция к применению сухого резания как наиболее экологически чистого метода обработки. Однако радикальный отказ от применения СОТС, может привести не только к уменьшению периода стойкости инструмента, но и к появлению значительных погрешностей обработки вследствие возникновения повышенных ТД механообрабатывающей технологической системы (МТС). Это определяет необходимость прогнозирования величин ТД в различных условиях обработки, и в случае значительного влияния их на точность, предложения методов снижения возникающих ТД.
Несомненно, актуальным направлением на сегодняшний день является также стремление реализации во всех сферах человеческой деятельности компьютерного проектирования и прогнозирования результатов. Данная работа лежит в русле этого течения т.к. направлена на применение полученных результатов в целях прогнозирования величин элементарных погрешностей на этапе проектирования технологических процессов. Осуществляется это с помощью формирования и обучения на основе полученных данных искусственной нейронной сети (ИНС). Применение которых, в области машиностроения, как показывают многочисленные исследования, дает всецело положительные результаты.
Целью настоящей работы является изыскание способов повышения точности обработки тонким точением и возможности её прогнозирования на этапе технологической подготовки.

характерно для применения различных режимов с варьированием не только скоростью резания, но и другими технологическими факторами (подачей, глубиной резания, способом охлаждения и др.), что будет показано в дальнейшем. А разница в скорости роста ТД определяется, по-видимому, изменением средней температуры в зоне резания, которая как показывают многочисленные исследования [24, 37] устанавливается в считанные секунды после начала процесса резания. Однако начальная температура в зоне резания может значительно отличаться от той, которая будет иметь место при длительной обработке и зависит от многих факторов [24]. Поэтому и дальнейший рост ТД после периода быстрого роста и некоторой стабилизации ТД, может быть различным.
На рис. 3.5 представлена зависимость ТД от пройденной длины пути резания при обработке закаленной стали 45 с твердостью НЯС 32. Из рисунка хорошо видно, что первоначальный этап накопления ТД составляет от 50 до 100 метров пройденного пути резания. Однако дальнейший рост ТД для разных скоростей имеет различную динамику. Так при скоростях менее 150 м/мин в районе 400 метров пройденной длины резания наблюдается небольшое кратковременное повышение скорости роста ТД. Для скоростей выше 200 м/мин наблюдается похожее повышение скорости роста ТД в пределах 300 метров пройденной длины пути резания, но гораздо более значительное. Для скоростей же порядка 180 м/мин рост ТД носит постепенный характер и слабо отличается от динамики роста ТД в случае обработки не закаленной стали. Резкое повышение величины ТД в определенном скоростном диапазоне является следствием скачкообразного повышения температуры резания связанным с нарастающим износом инструмента в процессе обработки. А износ инструмента как будет показано ниже оказывает значительное влияние на ТД. Скорости же порядка 180 м/мин соответствуют оптимальной температуре резания, при которой происходит разупрочнение материала срезаемого слоя и одновременно сохраняется износостойкость и прочность режущего инструмента. Т.е. данная скорость резания является оптимальной в смысле достижения максимальной