Автоматизация и управление процессом стружкодробления на основе предварительного термического воздействия на обрабатываемый материал

• Автор: Тимофеев, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 238 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ И СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

1.1. Метод непосредственного воздействия на сходящую в процессе резания стружку

1.2. Классификация вибрационных методов дробления стружки

1.3. Метод стружкодробления, основанный на периодическом выходе резца

из зоны резания.

1.4. Использование гармонических колебаний для дробления стружки

в процессе резания.

1.5. Изменение структуры поверхностного слоя материала для обеспечения процесса стружкодробления
1.6. Физические аспекты технологического процесса точения для управления
стружкообразован ия.
1.7. Выводы
1.8. Постановка задач исследования.
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ТЕРМИЧЕСКОМ
ВОЗДЕЙСТВИИ НА ОБРАБАТЫВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ
2.1. Сущность метода предварительного локального физического воздействия на обрабатываемую поверхность заготовки
2.2. Метод локального термического воздействия на обрабатываемый материал заготовки
2.2.1. Газовый метод локального термического воздействия
2.2.2. Электроконтактный метод локального термического воздействия
2.2.3. Процессы распространения тепла при локальном термическом воздействии на поверхность заготовки
2.3. Кинематика процесса точения при локальном термическом воздействии
на материал заготовки.
2.4. Устройство, реализующее локальное термическое воздействие
на обрабатываемый материал
2.5. Математическое моделирование процесса стружкообразован и я
при лезвийной обработке.
2.5.1. Физические основы моделирования стружкообразования в процессе резания.
2.5.2. Моделирование процесса стружкообразования
2.6. Результаты и выводы по главе.
3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ
ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
3.1. Обоснование и выбор расчетной модели технологической системы
3.2. Математическая модель технологической системы
3.3. Исследование поведения технологической системы в процессе механической обработки при локальном термическом воздействии заготовки на основе нелинейных дифференциальных уравнений
3.4. Моделирование напряженнодеформированного состояния обрабатываемой заготовки с локальным термическим воздействием.
3.4.1. Моделирование зоны пластической деформации при локальном термическом воздействии в процессе стружкообразования
3.4.2. Моделирование контактного взаимодействия стружки при локальном термическом воздействии с передней поверхностью инструмента
3.5. Результаты и выводы по главе
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ЛЕЗВИЙНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ЦИКЛОМ НА ОСНОВЕ МЕТОДА СЕГМЕНТИРОВАНИЯ СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ МЕТАЛЛА
4.1. Теоретические и экспериментальные исследования автоматизации и управления процесса лезвийной механической обработки на станках
с автоматическим циклом на основе метода сегментирования срезаемого слоя металла
4.2. Устойчивость сегментирования срезаемого слоя металла в процессе лезвийной механической обработки при локальном термическом воздействии на заготовку
4.3. Теоретические и экспериментальные исследования зависимости параметров локального термического воздействия от режимов резания
при последующей обработке.
4.4. Автоматизация выбора способа и процесса нанесения линии локального термического воздействия
4.5. Экспериментальные исследования физических показателей процесса механической обработки при предварительном локальном термическом воздействии на заготовку
4.6. Результаты и выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


К простым способам относится запивка стружки в винтовую спираль, что позволяет значительно уменьшить длину стружки сходящей из под резца, однако при этом не решается проблема стружкодробления. Некинематический метод включает в себя способы, оказывающие механическое и физическое воздействие на процесс стружкообразован и я 0, 1. Механические способы дробления стружки можно разделить на три группы. К первой группе относятся способы, основанные на изменении геометрии токарных резцов. Такие резцы работают в узком диапазоне режимов резания и обрабатываемого материала, т. Область применения резцов с двойной заточкой ограничена еще и тем, что ими не возможно обрабатывать уступы, а также сложностью изготовления для обработки малых припусков при чистовом точении. Рис. Механизм прямоугольного дробления стружки
Рис. Режущие пластины а с выступами но передней поверхности б со стружколомными канавками переменного сечения
Рис. Рис. Ко второй группе относятся различные типы стружкозавивающих и стружколомающих устройств, являющихся препятствием па пути движения сходящей стружки, вызывая ее дополнительную деформацию и снижение пластических свойств рис. Наиболее надежной и работоспособной является конструкция, в которой резцовая пластинка с завивателем касается по всей шлифованной плоскости их взаимного контакта, не оставляя возможности для появления зазора. Крепление стружколома осуществляется пайкой или с помощью винтов, в этом случае можно производить его регулировку в зависимости от режимов обработки . Основной недостаток этих способов нестабильный характер стружки, который зависит от колебаний припуска, твердости материала и затупления резца . Боровиков Е. Ф. и Сергачев предложили конструкцию подвижного стружколома рис. Рис. Способ токарной обработки, предложенный Е. При использовании стружколомающих устройств возрастают усилия резания, увеличивается расход электроэнергии и повышается вероятность появления вибраций. Данный способ создания значительных усилий со стороны ролика, поэтому для их уменьшения производят предварительный нагрев срезаемого слоя с помощью газовой горелки или трением 2. В этом случае при точении нержавеющих и жаропрочных сталей может происходить закалка поверхностного слоя, что приведет к снижению стойкости резца. Рис. Общим недостатком некинематического метода, характерным практически для всех его способов, является узкий диапазон области их применения. Поэтому размеры лунок, уступов, порожков, стружколомающих и стружкозапивающих средств необходимо подбирать экспериментально в каждом конкретном случае, что усложняет организацию инструментального хозяйства. Создание различных канавок и уступов на передней поверхности резца приводит к появлению в нем микротрещин, ослабляющих режущую кромку, что приводит к снижению стойкости резцов и увеличению расхода режущих пластин. Кроме того, применяемые средства не обеспечивают надежного и эффективного дробления стружки при одновременных удовлетворительной стойкости и прочности инструмента в процессе обработки высокопрочных, жаропрочных сталей. В силу перечисленных выше недостатков более перспективными представляются методы вибрационного резания, обеспечивающие надежное дробление стружки независимо от свойств обрабатываемого материала, режимов резания и геометрии инструмента. Согласно предложенной классификации средств рис. Методы вибрационного резания можно разделить на два типа резание с высокочастотными вибрациями осциллирующее и резание с вибрациями малой частоты и негармонического вида дискретное 4, 5, , , и др При этом разделение стружки на элементы может происходить с помощью периодической остановки резца дискретное резание и с помощью дополнительного колебательного движения, накладываемого на резец или заготовку осциллирующее резание , , . Также при дискретном резании резец и заготовка могут совершать относительные перемещения, как и при обычном процессе точения. X X о. X п
X
Рис. Как видно из предложенной классификации в настоящее время промышленность располагает большим количеством методов и способов, основанных на резании с использованием положительной стороны вибраций для дробления стружки.