Повышение стабильности и точности формы маложёстких осесимметричных деталей путём автоматического управления положением инструмента

• Автор: Сергеев, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Введение.
1. Анализ известных методов механической обработки и повышения эксплуатационной наджности маложстких деталей

1.1 Актуальность проблемы сохранения точности

геометрических параметров маложстких деталей

1.2 Формирование остаточных напряжений в поверхностном

слое деталей при механической обработке

1.3 Технология механической обработки маложстких деталей

1.4 Анализ влияния технологического процесса

на стабильность формы маложстких деталей.

1.5 Методы механической обработки деталей типа тел

вращения с использованием систем автоматического управления.

Цели и задачи работы
2. Теоретические аспекты формирования и релаксации остаточных напряжений при механической обработке.
2.1 Основные факторы, влияющие
на формирование остаточных напряжений.
2.2 Разработка математической модели процесса релаксации
остаточных напряжений в деталях после механической обработки
2.3 Влияние остаточных напряжений на
точность форм маложестких деталей.
2.4 Аналитическое исследование распределения остаточных напряжений
в деталях после механической обработки машинный эксперимент.
2.5 Физические основы стабилизации остаточных поверхностных напряжений в деталях при механической обработке.
2.6 Разработка динамических моделей процесса
механической обработки маложстких деталей
Выводы по главе 2
3. Аналитическое исследование влияния системы
управления на процесс механической обработки.
3.1 Общие подходы при построении систем автоматического
управления параметрами механической обработки
3.2 Динамические структуры и передаточные функции объекта управления технологической системы обработки маложстких деталей.
3.3 Исследование влияния автоматического управления
подсистемой резецсуппорт на процесс токарной обработки.
Выводы по главе 3
4. Техническое оснащение процессов управления параметрами механической обработки и стабилизации остаточных напряжений.
4.1 Установка малых перемещений инструмента
4.2 Установка для экспериментального разрушающего метода определения остаточных напряжений в деталях типа вал
4.3 Приспособление для измерения искривления
оси заготовки индуктивным датчиком.
5. Экспериментальное исследование влияния автоматического управления на точность и стабильность форм
маложстких осесимметричных деталей
5.1 Экспериментальное исследование распределения остаточных напряжений в нежстких заготовках после обработки резанием.
5.2 Экспериментальное исследование влияния автоматического управления на точность токарной обработки и сохранение достигнутой точности форм и размеров маложстких деталей.
5.3 Экспериментальное определение деформации
маложсткой детали при постоянном напряжении
Заключение.
Список использованных источников


Напряжннодеформированное состояние металла во второй зоне характеризуется наличием больших конечных пластических деформаций, постепенным уменьшением скоростей деформации, увеличением интенсивности деформаций и напряжений. Величины деформаций в области контакта могутдостигать 0. Вблизи режущей кромки материал значительно упрочняется, возникает сетка микротрещин, которые, ветвясь и сливаясь, образуют макротрещины критических размеров. Происходит разрыв вытянутых волокон металла у вершины режущего клина. Развитие трещины происходит по нестабильной траектории, поэтому выделяют условную плоскость сдвига с углом наклона у. Третья зона III отдеформированный металл, образующий стружку. Приращения деформации не происходит, скорость деформации равна нулю, величины деформаций достигают максимальных значений. Четвертая зона IV поверхностный слой обработанной детали. Напряжннодеформированное состояние в поверхностном слое возникает вследствие перетекания деформированного металла из первой зоны, дополнительного смятия металла округлнной режущей кромкой и деформирования его процессе трения при контактировании с задней поверхностью инструмента. В текстурованных зрнах поверхностного слоя значительно возрастает число дефектов и увеличивается плотность дислокаций. Наблюдается дробление зрен, образуются фрагменты и блоки с различной ориентацией. Пластически деформированный металл, вследствие поглощения определнного количества энергии, находится в неустойчивом термодинамическом состоянии, в результате чего в нм самопроизвольно протекают процессы релаксации, которые частично восстанавливают исходные физикомеханические свойства металла. Сущность релаксации сводится к возвращению атомов искажнной кристаллической рештки в положение устойчивого равновесия. Релаксация происходит при любой температуре выше абсолютного нуля, однако при низких температурах скорость релаксации незначительна. При повышении температуры стали до 0. С скорость релаксации становится значительной для частичного восстановления е физикомеханических свойств. А при температуре, равной О,Л, температура плавления происходит рекристаллизация и полное восстановление свойств металла с образование новых, неискажнных зрен кристаллической рештки. В процессе резания металлов происходит интенсивное выделение тепла, которое способствует релаксации пластически деформированных слов металла. Однако деформирование обычно ведтся с такой скоростью, что релаксация успевает произойти лишь частично. Так как происходят они с конечной определнной скоростью, зависящей от условий обработки, то уровень остаточных напряжений зависит от соотношения скоростей этих процессов. В литературе освещены вопросы механической обработки маложстких осесимметричных деталей. Конструктивные особенности МЖД требуют особых технологических подходов к их изготовлению , 5, 6. В качестве заготовок нежстких валов применяются более точные по допускаемым отклонениям размеров и формы заготовки, что связано со стремлением уменьшить наследственный перенос погрешностей на готовую деталь. Операция правки для уменьшения кривизны заготовок недопустима, так как возникающие при этом остаточные напряжения приводят к короблению МЖД. После предварительного точения предусмотрена первая термообработка улучшение. Перед финишной обработкой проводят стабилизирующий отжиг. Нагрев и охлаждение валов производят в вертикально подвешенном состоянии для уменьшения коробления. Правка валов не допускается Для маложстких валов более предпочтительна операция азотирования, так как в этом случае коробление меньше, чем при цементации. При обработке нежстких валов предпочтительнее применение высокой скорости резания, однако это может вызвать трудности вследствие возникновения интенсивных вибраций. При высоких требованиях к точности вала, задача его изготовления ещ более усложняется. Применяется снижение режимов резания, многопроходная обработка, многократный стабилизирующий отжиг, старение заготовок, введение дополнительных операций контроля точности размеров и формы поверхностей. Для повышения производительности и точности обработки МЖД применяются различные способы.