Повышение эффективности фрезерования на станках с ЧПУ путем комплексного диагностирования состояния инструмента в реальном времени

• Автор: Гурин, Владимир Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА В ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ.
ГЛАВА 2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФРЕЗЕРОВАНИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯТ ГИЯ,ИНСТРУМЕНТА В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ РЕЗАНИИ
3.1 Особенности контактного взаимодействия инструмента и обрабатываемого материла на основе изучения коэффициента трения и нормальных напряжений при прерывистом резании
3.2 Исследование наростообразования при прерывистом резании
3.3 Особенности изнашивания фрез при обработке конструкционных сталей
ГЛАВА 4. ОТОБРАЖЕНИЕ КРИТЕРИЯ ОТКАЗА Ь3 ФРЕЗ С ПОМОЩЬЮ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В РЕЖУЩЕМ ИНСТРУМЕНТЕ И ЭДС РЕЗАНИЯ'ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ'РЕЗАНИИ
5.1 Температура инструмента и ЭДС резания
5.2 Методика исследования температуры при прерывистом

резании
5.3 Результаты исследования температуры в реэюущем клине инструмента при прерывистом резании
5.4 Исследование температуры с помощью метода
естественной термопары
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
б. 1 Составляющие силы резания при фрезеровании

6.2 Методика измерения составляющих Щ Щ А
6.3 Разработка методики расчета мгновенных значений составляющих Р. и Ру по измеренным составляющим А и Рк

ГЛАВА 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ НА КОМПЬЮТЕРЕ
7.7 Диагностические модели, отражающие взаимосвязь между критерием состояния и силовыми параметрами при фрезеровании
7.2 Расчет и графическое моделирование на ПЭВМ силовых параметров фрезерования для выявления диагностического признака состояния инструмента
7.3 Исследование значений износа по главной задней поверхности фрез при диагностировании неработоспособного состояния инструмента
ГЛАВА 8. РЕАЛИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ИНСТРУМЕНТА ДО ОТКАЗА НА СТАНКАХ С ЧПУ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа расчёта силовых параметров для выбора диагностического признака состояния

фрез и его предельного значения
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Программа «Комплексное диагностирование

состояния фрез»
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт о внедрении программного комплекса автоматизированного выбора силовых
диагностических признаков и расчета их предельных значений

ВВЕДЕНИЕ
Опыт развития наиболее крупных экономик мира показывает, что машиностроение, особенно производство средств производства, все в большей степени базируется на применении автоматизированного или автоматического технологического оборудования с ЧПУ, которые эксплуатируются как автономно, так и в составе ГПС. Неизменным стимулом модернизации такого оборудования является повышение производительности с соблюдением технологических требований к качеству изделий.
Применение технологического оборудования с ЧПУ в совокупности с прогрессивным режущим инструментом позволяет повысить эффективность производства за счет уменьшения вспомогательного и машинного времени при обеспечении заданного качества изготавливаемых изделий. Гибкость и быстропереналаживаемость технологической системы способствует модернизации выпускаемой продукции, что определяет выживаемость производителя в условиях острой конкуренции.
Любую современную технологическую систему можно разделить на две системы: физическую и информативную. В физической системе происходит физический процесс, т.е: процесс преобразования материи и энергии. Управляемая физическая система взаимодействует с информативной управляющей системой, в которой происходит преобразование информации.
Физическая часть технологических систем по механической обработке
совершенствуется путем механизации с тенденцией концентрации на одном
рабочем месте как можно большего числа видов- обработки материалов
резанием. Металлорежущие станки оснащаются высокооборотными
шпинделями, высокоскоростными устройствами линейных перемещений по
5-8 координатам, что позволяет осуществлять простые и сложные траектории
движения режущего инструмента. Работа таких высокомеханизированных
систем в автоматическом и автоматизированном режиме стала возможной
благодаря разработке и внедрению мощных и быстродействующих

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПРЕРЫВИСТОМ РЕЗАНИИ
ЗЛ Особенности контактного взаимодействия инструмента и обрабатываемого материла на основе изучения коэффициента трения и нормальных напряжений при прерывистом резании
Анализ литературных источников показывает, что наиболее полно вопросы, связанные с особенностями контактного взаимодействия инструменты и обрабатываемого материала изучены при непрерывном резании. Исследования по прерывистому резанию в основном затрагивают вопросы оптимизации факторов процесса нанесения покрытий на режущую часть инструмента [38].
С целью изучения особенностей контактных процессов в условиях прерывистого резания инструментом из быстрорежущей, стали с износостойкими покрытиями были проведены исследования влияния различных износостойких покрытий на параметры резания и режущего инструмента.
Основными параметрами процесса резания, отражающими контактные явления на рабочих поверхностях режущего инструмента, такие как трение, наростообразование, напряжения, являются составляющие силы резания. Взаимосвязь между химическим составом покрытий, силовыми параметрами и параметрами передней поверхности изучалась путем воспроизведения процесса фрезерования на токарно-винторезном станке 16К20. Для этого был создан специальный стенд, схема которого представлена на рисунке 3.1.1.
На верхних салазках 1 станка установлен универсальный динамометр
Мухина (УДМ600) 2, в котором с помощью оправки 3 закрепляется образец
из обрабатываемого материала в виде прямоугольной пластины толщиной
мм. Резание осуществляется инструментом, состоящим из сменной режущей
пластины 5 и державки б, которая закрепляется в круглой оправке 7,
базирующейся в шпинделе 8 токарного станка. Сила подачи Рц и нормальная
к ней сила Ру приняты действующими на режущий инструмент. Значения сил