Аналитический метод определения режимов резания при сверлении сталей и сплавов

• Автор: Московский, Ярослав Васильевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО МЕТОДАМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
1.1. Состояние зоны резания при сверлении и стружкообразование
1.2. Анализ методов учета влияния тепловых процессов при сверлении на параметры обработки
1.3. Динамика процессов сверления
1.4. Анализ основных результатов исследования износа сверл
1.5. Показатели качества поверхности рри сверлении
1.6. Точность обработки при сверлении.гЛС;.Г:С.:
1.7. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА СКОРОСТЕЙ РЕЗАНИЯ
2.1. Параметры сечения среза при сверлении
2.1.1. Определение рабочих углов инструмента
2.1.2. Определение параметров сечения среза
2.1.3. Определение геометрической составляющей шероховатости обрабатываемой поверхности
2.2. Расчет сил резания при сверлении
2.2.1. Определение коэффициента трения на задней поверхности зуба сверла
2.3.1. Определение мощностей тепловыделения в зоне обработки
2.3.2. Постановка и схематизация задачи определения теплового баланса при сверлении
2.4. Расчет температур резания при сверлении
2.4.1. Расчет температур на задней поверхности инструмента
2.4.2. Расчет температур в условной плоскости сдвига
2.4.4. Определение температуры резания (средней температуры) для зуба сверла
2.4.5. Расчет взаимного влияния температурных полей зубьев инструмента друг на друга
2.4.6. Определение относительной толщины области тепловыделения в зоне первичных пластических деформаций
2.5. Решение системы уравнений баланса механической и тепловой энергии при сверлении; анализ баланса тепла
2.6. Получение аналитического выражения для определения тангенса угла наклона условной плоскости сдвига
2.7. Аналитическое критериальное уравнение. Уравнение скорости резания для оптимизации по температуре резания
2.8. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИИ РАБОТЫ. ПОЛУЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО -АНАЛИТИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ «СКОРОСТЬ - СТОЙКОСТЬ»
3.1. Оборудование, приборы, режущий инструмент, материалы
3.1.1. Металлорежущее оборудование и оснастка
3.1.2. Контрольно-измерительные средства и приборы
3.1.3. Режущий инструмент
3.1.4. Обрабатываемые материалы
3.2. Методика и результаты исследований особенностей работы спиральных сверл из быстрорежущей стали
3.2.1. Исследование работы поперечной кромки спирального сверла
3.2.2. Исследование распределения температур на режущих кромках спирального сверла
3.2.3. Исследование особенностей изнашивания спиральных сверл
3.3. Статистическое обеспечение и результаты экспериментальной проверки основных аналитических результатов
3.4. Связь между радиальным размерным износом сверла и периферийным износом по задней поверхности зуба инструмента
3.5. Методика и результаты исследований по установлению зависимости между относительным линейным износом сверла и энергетическим критерием А. Экспериментально-аналитическая зависимость «скорость — стойкость»
4. ПАРАМЕТРЫ ОПТИМИЗАЦИИ И МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
4.1. Наклеп обработанной поверхности при сверлении
4.2. Шероховатость поверхности отверстия при сверлении
4.3. Допустимый увод инструмента и точность диаметра обрабатываемого отверстия при сверлении
4.4. Методика определения режимов резания при сверлении по заданным критериям оптимизации
4.5. ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Современное индустриальное производство отличается большой номенклатурой изделий при сравнительно небольших объемах выпуска продукции и при этом высокой частотой переналадки оборудования. В этих условиях чрезвычайно актуальным становится сокращение трудоемкости технологической подготовки производства. Решение этой проблемы обусловливается стратегическим выбором: методов обработки, оборудования, системы управления производством, инструментов и инструментальных материалов, обрабатываемых материалов и учетом других технических и экономических факторов. Выбор ограничивается большим количеством технологических (точность, требуемые свойства поверхностного слоя) и технико - экономических требований (стойкость инструмента, производительность операций и др.) к изделиям.
Оптимизация операций механической обработки связана с определением такого режима работы станочного оборудования и оператора, который научно обоснованно гарантирует получение готовой детали требуемого качества при минимальных затратах на производство.
Для решения этой актуальной задачи применительно к операциям сверления отверстий, широко распространенным в промышленности (не менее 35% всех отверстий получается сверлением), недостаточно применение только экспериментального метода, связанного с получением степенных формул Тейлора. Экспериментальный метод требует значительных затрат времени и материалов (особенно при проведении стойкостных испытаний), результаты при этом получаются ограниченные рамками конкретных испытаний. Это в значительной мере относится к сверлению, так как инструмент отличается сложностью и разнообразием конструкций, а условия резания затруднены (ухудшение отвода стружки по сравнению с точением, наличие поперечной кромки у сверл и др.). Появление конструкционных материалов с заранее за-

была бы направлена вдоль оси инструмента в направлении, противоположном предполагаемому движению подачи. Эта система координат является исходной статической. Целесообразно рассмотрение параметров, относящихся к одному виду заточки, вести по отношению к глубине резания или диаметру сверла. В этом случае система статических координат заменяется на 0СхСуС2 /34/. Любая точка М(Сі,С2,Сз) будет представлена своими координатами Сі=2х/0, С2=2уЮ, Сз=2в безразмерном виде. Начало координат соответствует предполагаемой вершине сверла. В заданной системе координат записываются уравнения рабочих поверхностей инструмента. Форма этих поверхностей либо легко задается аналитически, либо ее нахождение не представляет значительных трудностей /73/. В сложных случаях можно аппроксимировать кромку кусочно-заданными кривыми. В качестве примера можно рассмотреть винтовые (спиральные) сверла, у которых передняя поверхность является открытой винтовой линейчатой поверхностью (винтовым геликоидом), а задняя определяется способом заточки. В случае плоской заточки это плоскость заточки, для конической заточки — поверхность конуса и т. п. Сложные поверхности при фасонных видах заточки могут быть описаны как огибающие семейства образующих заточного круга в его последовательных положениях /42/. Передняя и задняя поверхности поперечной кромки у спиральных сверл образуются одной и той же поверхностью заточки при повороте системы координат на угол 180°. При этом следует проявлять некоторую осторожность, поскольку при повороте необходимо менять направление нормали к разворачиваемой поверхности на обратное.
В дальнейшем будем рассматривать подвижную (движущуюся вместе с инструментом) систему координат и для общности дадим ей то же обозначение, что и статической. Заданные уравнения поверхностей не изменятся в новой системе координат, но в силу вышесказанного, будем рассматривать всегда мгновенные значения параметров. Так как желательная геометрия сверла задается априори, в уравнения образующих поверхностей входят только из-