Технология сверления глубоких отверстий малого диаметра с наложением высокочастотных осевых колебаний

• Автор: Масленников, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОГО СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ И ПУТИ ИХ ИНТЕНСИФИКАЦИИ

1.1. Особенности процессов вибрационного сверления, классификация

и анализ способов формообразования отверстий

1.2. Особенности конструкций оборудования, приводов, инструмента и технологий сверления отверстий с вибрационными осевыми колебаниями

1.3. Стружкообразование при сверлении отверстий малого диаметра

1.4. Зависимости, взаимосвязи показателей процесса вибрационного

сверления с технологическими факторами и пути интенсификации

параметров процесса резания

1.5 Анализ влияния высокочастотных колебаний на
работоспособность сверла малого диаметра и его кинематические
факторы
1.6. Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИССЛЕДОВАНИЙ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА С ВВЕДЕНИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ОСЕВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗОНУ РЕЗАНИЯ
2.1. Концепция построения процесса сверления отверстий малого
диаметра с введением высокочастотных осевых колебаний
2.2. Выбор объектов исследований, схем и способов обработки
2.3. Экспериментальные установки, оборудование и условия проведения исследований
2.4. Разработка принципиальной кинематической схемы, элементов электродинамического вибрационного привода и компоновка установки
2.5. Разработка узлов экспериментальной установки для сверления отверстий малого диаметра (1...2 мм) с осевыми колебаниями частотой 0,5...2 кГц
2.6. Методика статистического анализа и планирование эксперимента
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ПОСТОРЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА С НАЛОЖЕНИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ОСЕВЫХ КОЛЕБАНИЙ
3.1. Моделирование кинетических и динамических характеристик
процесса высокочастотного осциллирующего резания
3.2. Математическая модель процесса сверления с дополнительными осевыми гармоническими колебаниями
3.3. Математическая модель осевых вибраций при прерывистом процессе резания - сверления и обоснование способа обработки
3.4. Теоретическая разработка параметров циклограммы высокочастотных осевых колебаний
3.5. Динамическая модель консольной части сверла
3.6. Исследования характеристик температурного поля при сверлении инструментом малого диаметра
3.7. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ
4.1. Выбор оптимальных рабочих углов сверла при обработке с
осевыми вибрациями
4.2. Результаты планирования эксперимента с входными и выходными параметрами процесса вибрационного сверления
4.3. Технология дискретного сверления отверстий малого диаметра с наложением высокочастотных осевых колебаний
4.4. Достижение повышения технологических показателей процесса вибрационного сверления отверстий малого диаметра за счет введения высокочастотных осевых колебаний инструмента
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Традиционные методы обработай резанием продолжают занимать важное место в современном машиностроении. К числу таких процессов относится сверление отверстий. Несмотря на весомые успехи известных технологий, проблемой остается высокопроизводительная обработки глубоких отверстий малого диаметра (1~;2 мм) в труднообрабатываемых металлах, включая, коррозионно-стойкие стали. Отверстия указанного вида широко распространены в деталях и конструкциях различных узлов. Это вставки прессформ, различные форсунки, распылители, элементы охлаждающих систем, детали топливной аппаратуры и другие изделия.
Помимо высокой трудоемкости получения малых отверстий, технологи сталкиваются с малой стойкостью инструмента, низкой производительностью и нестабильным качеством поверхностей.
Известные комбинированные методы обработки отверстий не всегда приемлемы, поэтому механические методы их изготовления являются базовыми на многих предприятиях, тем более хорошие результаты показывает вибрационное сверление. Однако ранее применяемые при обработке отверстий низкочастотные колебания (50-5-200 Гц) исчерпали себя. Поэтому необходимо создание новых технологических процессов, например, с использованием высокочастотных (500-5-2000 Гц) осевых колебаний инструмента.
Анализ показывает, что до настоящего времени отсутствуют разработки по теории и проектированию технологического процесса и средства высокочастотной электродинамической вибрационной обработки, что не позволяет использовать этот метод сверления отверстий на практике. Имеющаяся теория не учитывает связь технологических показателей процесса высокочастотной виброобработки с режимными факторами, условиями внешних наложений вибраций, стойкостью инструмента, производительностью и многими другими факторами.
В связи с этим, нами сформулирована концепция высокочастотного (диапазон 0,5-5-2,0 кГц) дискретного сверления глубоких отверстий. Она показывает, что при дискретном сверлении, в определенных условиях, скорость удаления припуска обрабатываемого материала возрастает пропорционально величине технологи-

Таблица
Режимы резания заготовок из сталей группы П
Осв, лш 51, мм/об V, м/мин п, мин' Ро,Н МКр, Н-слі Мэ, кВт
О 0,01 24 3820 160 6 0
0,02 13 2070 250 14 0
3 0,02 0,03 16 12 1700 1280 390 510 30 44 0
5 0,03 0,05 18 11 1150 700 860 1220 112 178 0
Примечания. 1) Охлаждение - эмульсией 2) Поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости
от материала сверла: Марка Р6М5К5 Р6М5 Р6М4К8 К, 1,0 0,95 1,3 3) Поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости
от прочности материала заготовки: <гв, МПа 1200 1300 1400 1500
КУ 1,3 1,18 1,0 0
При сверлении заготовок свёрлами с подводом сверху вниз поток стружек в начальный момент характеризуется радиальными параболическими траекториями движения элементных стружек, выбрасываемых из канавок сверла на поверхность обрабатываемого изделия (рис. 1.8) [29].
На элементные стружки активно действуют три основные силы: сила движущая (выталкивающая) стружку по канавкам сверла Рд', сила тяжести элемента И; центробежная сила Рч. Равнодействующая этих сил Я определяет направление движения элементных стружек, измеряемое-переменным углом I//. Для улавливания потока стружек валено знать величину угла у/. В общем случае величина этого угла зависит от величины составляющих сил Р,), О, Рц, от характера их воздействия на элемент стружки, его взаимодействия с поверхностями канавки сверла.
При сверлении с подачей сверла снизу вверх изменяется характеристика взаимодействия составляющих сил, и поток стружек принимает колоколообразную форму. В этом случае, при прочих равных, условиях, угол у/ значительно больше, чем в предыдущем (рис. 1.9). Взаимодействие элемента стружки с по-