Точение деталей из труднообрабатываемых материалов при воздействии импульсов электрического тока

• Автор: Шадский, Владимир Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1 Физико-механические свойства труднообрабатываемых материалов

1.2 Анализ процесса разрушения материала в зоне резания

1.4. Анализ методов повышения эффективности процессов резания

1.5 Выводы по главе

1.6 Цель и задачи исследований

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТОЧЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГОКА

2.1 Исходные положения механизма разрушения материала в зоне резания40

2.2 Модель процесса разрушения материала в зоне резания при действии электрического тока
2.3 Источник механической энергии, генерируемой
электрическим током в зоне резания
2.4 Механизм микровзрыва перемычек между трещинами
2.5. Источник механической энергии, генерируемой
в зоне резания расширяющейся плазменной областью
2.6 Условия подвода интенсифицирующего потока электрической энергии к зоне резания
2.7 Выводы по главе
3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ С ИМПУЛЬСАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
3.1 Идентификация параметров состояния зоны резания
3.2 Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования материала в зоне резания
3.3 Анализ сигналов обратной связи в системах интенсификации процесса резания
3.4 Способ повышения эффективности токарной обработки воздействием импульсов электрического тока
3.5 Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОТОКОВОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
4.1 Методика проведения исследований
4.2 Апробация устройства электротоковой интенсификации
4.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Интенсификация и повышение эффективности машиностроительного производства на базе развития научно-технического прогресса - одна из основных задач, решаемых на современном этапе. Это напрямую связано с повышением требований к надежности и долговечности изделий современного машино- и приборостроения, что, в свою очередь, вызывает применение при их производстве материалов с особыми физико-механическими свойствами. К ним относятся материалы на основе вольфрама, никеля и молибдена, высокопрочные титановые сплавы, сложнолегированные стали, инструментальная металлокерамика и т.п. При высоких эксплуатационных показателях они характеризуются крайне низкой обрабатываемостью, высокими технологическими потерями и энергетическими затратами.
Обеспечение высоких темпов развития машиностроения неразрывно связано с интенсификацией процессов механической обработки материалов резанием. Несмотря на значительный прогресс в методах получения деталей без снятия стружки (давлением, точным литьем, сваркой и т.п.), удельная трудоемкость механосборочных работ не только не уменьшается, но даже возрастает, достигая 60...70% общей трудоемкости изготовления машин. Это связано с непрерывно растущими требованиями к точности и качеству обработанной поверхности в условиях усложнения конструктивных форм деталей машин и частой смены их номенклатуры, с высокой технологической маневренностью, своего рода уникальностью процесса резания, позволяющего получать самым дешевым способом детали любой сложной формы, с существенно (в сотни раз) меньшими удельными энергозатратами по сравнению с другими процессами формообразования. Поэтому повышение эффективности процесса резания, а, следовательно, и повышение его интенсивности и стойкости режущего инструмента продолжают оставаться одной из важнейших проблем производства.
Анализ научно-технических исследований показал, что на современном этапе научно-технического прогресса прочность, вязкость, твердость и другие

над деформационным упрочнением. При этом зона стружкообразования теряет устойчивость. Возникает так называемое циклическое стружкообразование, характерное процессу резания упрочняемых материалов [112].
Вследствие деформационного упрочнения металла плоскость деформации при стружкообразовании перемещается под первоначальную плоскость сдвига, т.е. угол сдвига уменьшается, а сила резания и температуры процесса увеличивается. В то же время сход стружки приводит к переносу нагретого металла и разупрочнению за плоскостью сдвига, т.е. вновь возникают условия для сдвига по плоскости максимальных касательных напряжений. Все это характеризует нестационарность процесса, причем момент адиабатического сдвига элементов стружки характеризуется максимальными скоростями скольжения стружки и минимальными силами резания.
Для интенсификации процесса резания необходимо увеличение энергетического воздействия, например электрического тока. Степанов Ю. С. и Зайцев А. И. предлагают [112] электрический ток подводить в момент, когда в системе действуют максимальные силы, т.е. между двумя последовательными адиабатическими сдвигами. Тепло, выделяющееся в зоне сдвига за счет электрического сопротивления, приводит к термическому разупрочнению металла и снижению сил резания.
Таким образом, электрический ток подается пульсирующий, причем импульсы должны совпадать с промежутками между последовательными адиабатическими сдвигами, а пауза между импульсами должна совпадать со временем самого сдвига. Это предлагается реализовать двумя способами: методом жесткого задания частоты импульсов и методом автоматического контроля процесса.
Недостатком способа является несогласованность момента подачи импульсов тока с критическим состоянием упругопластического деформирования зоны резания. Рекомендуемое совпадение переднего фронта импульса с прекращением адиабатического сдвига, соответствует начальной фазе цикла упругого деформирования зоны резания. К этому моменту в зоне резания не успевает сформироваться необходимая концентрация дислокаций и микротрещин, ее отличает достаточно большое удельное сопротивление.