Совершенствование проектирования и эксплуатации токарных резцов с криволинейной передней поверхностью на основе математического моделирования формирования стружки

• Автор: Скворцов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 243 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Обозначения и сокращения

Введение
1 Современное состояние проблемы прогнозирования, оптимизации и управления процессом завивания и дробления сливной стружки
1.1 Повышение эффективности автоматизированной механической обработки на основе получения благоприятной формы стружки

1.2 Классификация и анализ современных способов получения

благоприятной формы стружки

1.3 Проблемы моделирования и оптимизации процесса завивания и

дробления стружки

1.4 Цель и задачи исследования

2 Математическое моделирование формообразования и дробления сливной стружки при резании инструментом со стружкозавивающей поверхностью
2.1 Физическая природа завивания и дробления сливной стружки
2.2 Расчетное определение геометрических параметров срезаемого
слоя и начального угла схода стружки с передней поверхности инструмента при несвободном резании материалов
2.3 Моделирование завивания стружки в плоскости ее схода
2.4 Моделирование процесса завивания стружки в плоскости передней
поверхности инструмента
2.4.1. Расчет боковой кривизны стружки
2.4.2. Расчет угловых параметров схода стружки
2.5 Моделирование завивания стружки в плоскости ее
поперечного сечения
2.6 Моделирование пространственного формирования стружки инструментом с криволинейной передней поверхностью
сложного профиля
2.7 Моделирование процесса дробления сливной стружки
2.8.. Выводы по второй главе
3 Компьютерное прогнозирование и системный анализ процессов формообразования и дробления стружки при резании материалов
3.1 Автоматизированная система прогнозирования параметров схода стружки с инструмента
3.2 Экспериментальная проверка модели формообразования стружки
и оценка надежности работы автоматизированной системы
3.3 Системный анализ причинно-следственных связей процессов образования, завивания и дробления сливной стружки
3.4 Выводы по третьей главе
4 Совершенствование конструкций и технологии эксплуатации инструментов со стружкозавивающей поверхностью
4.1 Создание новых конструкций СМП на основе автоматизированной системы прогнозирования формы и направления схода стружки с инструмента
4.2 Программное динамическое управление стружкодроблением
4.3 Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение. Справки о внедрении, техническом уровне и результатов работы
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
<р, (рх— главный и вспомогательный углы режущего инструмента в плане, °; у - главный передний угол режущего инструмента, °; а, ах — главный и вспомогательный задний углы режущего инструмента, °; г - радиус вершины режущего инструмента, 10'3 м;
к3 - износ режущего инструмента по задней поверхности в области его вершины, 10'3 м;
р - радиус округления режущей кромки инструмента, 10'6 м;
Л - угол наклона главной режущей кромки инструмента, °;
Р - угол заострения режущего инструмента, °;
Кк - радиус кривизны стружкозавивающей канавки, 10'3 м;
Ь„ - расстояние от режущей кромки до стружкозавивающего элемента, 1СГ3 м;
Н - высота стружкозавивающего элемента, 10‘3 м;
Вп - ширина стружкозавивающего элемента, 10'3 м; а - температуропроводность обрабатываемого материала, м2/с;
Л , Лд - теплопроводность инструментального и обрабатываемого материалов, Вт/(м-К);
Соб - объемная теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/(м3-К);
тр ~ сопротивление обрабатываемого материала пластическому сдвигу в зоне
стружкообразования, 106Па;
аь - предел прочности обрабатываемого материала при растяжении, 106 Па; ат - предел текучести обрабатываемого материала при растяжении, 106 Па;
Еи - модуль упругости обрабатываемого материала, 106 Па; оср - средний предел текучести материала стружки, 106 Па;
о.ттс ~ коэффициент теплопередачи СОТС, Вт/(м2-К);
Коте - теплопроводность СОТС, Вт/(м2-К);
а/, Ь — толщина и ширина срезаемого слоя, 10"3 м;

СОЖ в зону контакта стружки с фаской, которая имеет постоянную ширину вдоль режущей кромки. Фаска с уступом обеспечивает реализацию эффекта укороченной передней поверхности при токарной обработке. Для универсального применения фирма Ког1оу предлагает СМП с индексом формы передней поверхности «НМ».
Рассмотренные выше формы стружколомающих поверхностей относятся, прежде всего, к СМП из твердых сплавов (ТС), в том числе, с покрытием, и из порошковых быстрорежущих сплавов (БРС). Пластины из режущей керамики (РК) и сверхтвердых материалов (СТМ) при работе на оптимальных режимах обеспечивают, как правило, получение транспортабельной стружки. В необходимых случаях на СМП из прочных марок РК стружколомающие канавки могут выполняться путем заточки.
При конструировании стружкоформирующих элементов СМП необходимо учитывать особенности инструментального материала, из которого изготовляется СМП. Это требование особенно важно при использовании СМП из ТС с покрытиями. В частности перед нанесением покрытия необходимо выполнять округление режущей кромки. После нанесения покрытия радиус округления увеличивается. Такое изменение геометрии режущей кромки влечет за собой изменение условий деформирования стружки в зоне первичной и вторичной деформаций, что приводит к изменению радиуса завивания стружки. Покрытие ТТЛ существенно снижает коэффициент трения и температуру на передней поверхности, что приводит, как правило, к ухудшению стружкодробления. Аналогичное влияние оказывает и увеличение скорости резания при работе СМП с покрытием по сравнению со скоростями, допускаемыми СМП без покрытий. С другой стороны, использование СОТС при резании способствует стружкодроблению, что также должно учитываться при выборе СМП со стружкоформирующими элементами [18].
На выбор конструкции большое влияние оказывают условия резания и свойства обрабатываемого материала. Например, применение инструментов с переменным вдоль режущей кромки передним углом наиболее эффективно для