Разработка алгоритма управления процессом фрезерования титановых сплавов путем автоматизированной оценки текущего состояния режущего инструмента

• Автор: Геранюшкин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Обеспечение надежности процесса резания на станках с ЧПУ за счет применения систем диагностирования .

1.2. Особенности обработки титановых сплавов.

1.3. Постановка цели и задач исследований

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Модель быстрорежущей концевой фрезы и технологическая оснастка

2.2. Методика создания автоматизированного стенда научных исследований обработки резанием.
2.3. Методика сбора данных и обработки результатов с помощью программного обеспечения VI.

2.3.1. Общие сведения о программной среде VI

2.3.2. Программа для сбора и обработки экспериментальных данных
2.4. Методика расчета силовых параметров при фрезеровании.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ КОНЦЕВЫМИ БЫСТРОРЕЖУЩИМИ ФРЕЗАМИ
3.1. Методика исследования составляющих силы резания при фрезеровании титановых сплавов
3.2. Построение математических моделей, описывающих влияние факторов процесса фрезерования на составляющие силы резания и .
3.3. Выявление диагностических признаков состояния
режущего инструмента и построение математических зависимостей изменения составляющих силы резания при обработке
криволинейных поверхностей
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
4.1. Методический подход к разработке системы
диагностирования состояния инструмента
4.2. Алгоритм диагностирования быстрорежущих концевых фрез при обработке титановых сплавов.
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Диагностика в качестве приоритетной темы с высокой степенью значимости отмечена в японском прогнозе развития техники и технологии до года. Структурный сдвиг в сторону серийного производства высокотехнологичной продукции, который произошел в конце прошедшего века в высокоразвитых странах, произойдет в рамках процесса глобализации и в России. Это вызовет широкое применение упомянутых выше гибких автоматизированных систем, которые непременно будут оснащены диагностическими устройствами. Сегодня при создании систем управления процессом резания возникает проблема, связанная с отсутствием приемлемых по точности и надежности в условиях производства методов и средств непрерывного контроля состояния режущего инструмента. Диагностика состояния режущего инструмента в процессе резания является одним из наиболее эффективных способов обеспечения надежной работы автоматизированного станочного оборудования и получения качественной продукции. Особенно это необходимо для тех операций металлообработки, которые создают крайне неблагоприятные условия для работы режущего инструмента. В первую очередь к таким операциям необходимо отнести фрезерование титановых сплавов, детали из которых широко распространены в авиационной технике- благодаря своим уникальным эксплуатационным свойствам. Фрезерование титановых сплавов является чрезвычайно сложным и энергоемким процессом, что связано с особенностями физико-механических и теплофизических свойств материалов этой группы. Особенно сложным является процесс фрезерования монолитных деталей из титановых сплавов типа турбинных колес и крыльчаток, которые в последнее время получили широкое распространение в конструкции авиационных двигателей. В процессах чистовой и получистовой обработки титановых сплавов в промышленности наибольшее распространение получили режущие инструменты из быстрорежущих сталей. Специфическими особенностями механической обработки титановых сплавов является высокое удельное давление на контактных поверхностях инструмента и повышенные температуры резания, связанные с их низкой пластичностью и теплопроводностью [2,3]. Наибольшие затруднения возникают при обработке титановых сплавов с сгв > МПа к которым относится сплав ВТ-. Скорость обработки этого сплава быстрорежущим инструментом в 2 - 2,5 раза меньше, чем твердосплавным, однако по надежности при прерывистом резании быстрорежущий инструмент обладает заметным преимуществом - имеет значительно больший предел прочности на растяжение. Это предопределяет меньшее количество внезапных отказов инструмента из-за хрупкого разрушения - скалывания и выкрашивания. Доля отказов при фрезеровании твердосплавным инструментом из-за скалывания и выкрашивания составляет %, в то время как у инструмента из быстрорежущих сталей этот показатель составляет около 1 % - 2 %. Таким образом, разработка автоматизированных систем оценки (диагностирования) текущего состояния режущего инструмента при фрезеровании поверхностей деталей из титановых сплавов с целью соответствующего управляющего воздействия на процесс резания является очень актуальной проблемой для автоматизированного производства. При решении перечисленных задач были получены следующие научные и практические результаты. Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «СТАНКИН», на Международных научно-технических конференциях «Производство. Технология. Экология - » в Москве, «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технология National Instruments» в Москве, «Интернет-конференция молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения» в Москве. Кроме того, в году результаты работы были удостоены серебряной медали третьего Московского международного салона инноваций и инвестиций. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Автор выражает благодарность научному руководителю работы зав. Высокоэффективные технологии обработки» профессору, д. С.Н. Григорьеву, а также преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» за помощь, оказанную при выполнении работы.