Повышение эффективности кольцевого сверления на основе совершенствования конструкции инструмента и схемы резания

Размещено на http://www.allbest.ru/

05.03.01 ? Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Повышение эффективности кольцевого сверления на основе совершенствования конструкции инструмента и схемы резания

Волков Александр Николаевич

Рыбинск - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Ярославском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Украженко Константин Адамович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Баранов Александр Владимирович

кандидат технических наук Корытов Владимир Николаевич

Ведущая организация: ЗАО "Раскат" (Рыбинский завод дорожных машин), г. Рыбинск

Защита состоится " 22 " декабря 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.210.01 при ГОУ ВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева по адресу: 152934, Ярославская область, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53, РГАТА, ауд. Г- 237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Рыбинской государственной авиационной технологической академии имени П.А. Соловьева

Автореферат разослан " 20 " ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Конюхов Б.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Всестороннее развитие машиностроения, выпуск новых машин и оборудования различного технологического назначения требуют от современного производства эффективной обработки труднообрабатываемых материалов и сложнопрофильных поверхностей, в том числе внутренних цилиндрических кольцевых.

Обработка такого рода поверхностей является одним из сложных и трудоемких процессов, так как силы резания велики и неуравновешены, отвод стружки весьма затруднен, инструмент работает в стесненных и напряженных условиях, сопровождающихся сильной вибрацией, которая резко снижает его стойкость, вызывает выкрашивание и приводит в негодность. Для совершенствования известных генераторной, профильной и прогрессивной схем резания в настоящее время отсутствуют оригинальные технические решения, которые бы позволили значительно повысить эффективность данного процесса, в частности, производительность кольцевой обработки и снизить ее себестоимость.

По функциональному назначению предложено разделение кольцевой обработки на два вида: трепанирующую и формообразующую (рис.1). Трепанирующая обработка используется для получения отверстий и заготовок больших диаметров (D > 60 мм) с целью снижения расхода материала и затрат на производство. Формообразующая обработка используется для получения кольцевых цилиндрических полостей с разными габаритами.

Как трепанирующую, так и первый проход формообразующей обработки необходимо проводить на минимальной ширине реза Вmin. Это позволяет снизить силы резания и выровнять стойкость на режущих кромках, расположенных на разных диаметрах.

Учитывая вышеизложенное, можно констатировать, что повышение технико-экономической эффективности кольцевого сверления является одной из актуальных задач в механообработке.

Цель работы: повышение производительности и снижение себестоимости процесса кольцевого сверления в сплошном материале путем совершенствования режущего инструмента, традиционных схем резания и оптимизации режимных условий обработки.

Задачи работы:

Систематизировать кольцевую обработку по различным признакам.

Усовершенствовать способ кольцевого сверления и на его основе

разработать режущий инструмент.

Разработать методику по уравновешиванию сил резания и

автоматизированную программу для оптимизации режимных условий

обработки по предлагаемому способу.

4. Оценить экспериментально степень влияния неуравновешенности сил резания на амплитуду вибраций.

5. Провести экспериментальную проверку степени достоверности созданных математических моделей, описывающих анализируемый процесс кольцевого сверления.

6. Реализовать результаты работы путем внедрения в производство предлагаемой конструкции инструмента и разработанной технологии.

Методы исследований. Для решения указанных задач использовались основные положения технологии машиностроения, теории резания материалов и теплофизики лезвийной обработки, теории колебаний и жесткости, методология полного факторного планирования математических экспериментов. кольцевой режущий обработка

Использовались современные программные средства вычислительной техники при моделировании инструмента, обработке и анализе экспериментальных данных. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с применением высокоточной аппаратуры.

Достоверность результатов исследований подтверждена корректным использованием фундаментальных положений естественных и технических наук и удовлетворительными результатами производственного внедрения.

Научная новизна:

Теоретически обоснован переход к более эффективному способу кольцевого сверления, где два одинаковых режущих элемента установлены противоположно со смещением и обеспечивают деление припуска на три части, значительно упрощая конструкцию инструмента, снижая силы резания и улучшая стружкоотвод.

Установлена зависимость параметров сечения среза от упомянутого выше смещения режущих элементов, при котором соблюдается теплосиловой баланс и равенство упругих перемещений на обоих резцедержателях для обеспечения стабильного и устойчивого процесса резания в анализируемых условиях обработки.

Практическая ценность:

1. Разработана методика расчета осевого смещения режущих пластин тригональной формы, при котором происходит уравновешивание главных составляющих сил резания.

Разработана конструкторская документация на инструмент для кольцевой обработки и методика расчета его жесткости и виброустойчивости.

Разработана и внедрена технология изготовления кольцевых поверхностей в детали "Корпус демпферной муфты".

Апробация работы. Основные положения работы апробированы на 5 международных и 4 всероссийских научно-технических конференциях (см. список опубликованных работ). Результаты работы докладывались на научно-методических семинарах кафедры "Технология машиностроения" (ЯГТУ) г. Ярославль. Полностью работа доложена на кафедре "Резание материалов, станки и инструмент" (РГАТА) г. Рыбинск.

Публикации. По теме работы опубликовано 10 печатных работ, из них 2 в журналах из перечня, рекомендованного для опубликования результатов диссертационных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 125 наименований и 8 приложений. Работа содержит 250 страниц, в том числе 165 страницы основного текста, 73 рисунка, 16 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, изложена ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе "Современное состояние вопроса кольцевой обработки материалов лезвийным инструментом" анализируется состояние теории и практики процесса обработки кольцевых поверхностей, сформулированы выводы, цель и задачи исследований. К основным особенностям процесса кольцевой обработки лезвийным инструментом следует отнести: высокие силы резания и вибрации, низкая стойкость инструмента, затруднен стружкоотвод и, как следствие этих особенностей, низкая производительность и высокая себестоимость обработки. Для устранения этих недостатков идут по пути разделения припуска, т. е. по прогрессивной схеме резания, но ее применение ограничивает сложность в уравновешивании сил резания и создании устойчивого процесса обработки.

Известные в настоящее время конструкции инструментов имеют низкие технологические возможности, а именно производительность, из-за больших сил резания и как следствие, невозможность использования в производственных условиях, а также неполного использования из-за локальных улучшений, не приводящих к значительным эффектам.

Процесс кольцевого формообразования включает обработку внутренней и наружной цилиндрических поверхностей, а также торца и представляет собой разновидность точения и сверления, следовательно в работе был использован тот научно-технический опыт, который накоплен по данной теме за весь период. Как известно, производительность резания материалов, а также качество обработанных поверхностей и, соответственно, их эксплуатационные свойства существенно зависят от интенсивности вибраций, сопровождающих лезвийную обработку.

Исследованиями в данной области занимались ученые Л.К. Кучма, Б.П. Бармин, И.Г. Жарков, И.С. Штейнберг, Г.А. Манжос, В.А. Кудинов, А.И. Каширин, И.С. Амосов, А.П. Соколовский, Д.И. Рыжков и другие авторы.

Анализ состояния вопроса выявил проблему, для решения которой были проведены представленные в данной работе исследования.

Во второй главе "Совершенствование процесса обработки кольцевых поверхностей" решены вопросы систематизации рассматриваемого процесса, создания эффективного способа кольцевого формообразования и определения для него основных параметров обработки.

Анализ всех видов обработки кольцевых поверхностей позволил определить преимущества каждого из них и выделить те, на основе которых и был создан способ (рис. 2), заключающийся в том, что одинаковые режущие пластины WCMX (ломаный треугольник), в отличие от традиционной генераторной схемы обработки кольцевых поверхностей, устанавливаются в инструментальной оправке не симметрично относительно оси ее вращения, а противоположно друг к другу и, поэтому, имеют разные углы при вершине. Кроме того, пластина с меньшим углом при вершине ( = 80°) при ее установке опережает пластину с большим углом при вершине ( = 160°) на величину осевого смещения , величина которого рассчитывается, исходя из условия обеспечения устойчивости процесса резания (с учетом выбранного типоразмера режущих пластин, подачи инструмента и других факторов).

Из анализа рис. 2 следует, что предлагаемый способ обработки кольцевых поверхностей в сплошном материале обеспечивает с помощью вершины опережающей режущей пластины снятие части материала припуска и образование стружкоразделительного участка. При этом реальная толщина среза , приходящаяся на режущие кромки обеих пластин (опережающей и отстающей) будет примерно в 2 раза больше по сравнению с традиционной схемой кольцевой выточки (при той же осевой подаче S). А это, как уже было показано выше, ведет к уменьшению вибраций в технологической системе СПИЗ (станок - приспособление - инструмент - заготовка), а так же к снижению сил резания и энергозатрат на осуществление процесса лезвийной обработки.

В свою очередь, уменьшение вибраций и сил резания способствует повышению качества обработанных поверхностей, устойчивости и стабильности процесса резания. Все это ведет к сокращению поломок режущего инструмента, к повышению его работоспособности и снижению интенсивности износа.

Для практической реализации предлагаемого способа кольцевой обработки в сплошном материале необходимо решить проблему научно обоснованного определения величины осевого смещения вершин Д опережающей режущей пластины ( = 80°) относительно отстающей пластины ( = 160°).

Данное смещение Д рассчитывается как одно из условий обеспечения устойчивости анализируемого процесса резания, которое наступит в том случае, если главные составляющие силы резания Рz будут одинаковыми как на первой, так и на второй режущих пластинах. В этом случае мощности резания (N1,2 = РzV) на обеих режущих пластинах будут равными, а, следовательно, тепловыделение и теплонапряженность процесса резания также будут одинаковыми.

Таким образом, для того, чтобы процесс резания по предлагаемому способу был стабильным и устойчивым, при достаточно высокой производительности обработки, необходимо решить следующие основные проблемы:

1) создание тепло-силового баланса путем уравновешивания сил резания на первом и втором режущих элементах, средние скорости резания при этом равны, т.к. обработка происходит на одном диаметре;

2) определение рационального соотношения ширины и толщины срезаемого слоя, оптимальных режимов резания и соответствующей жесткости инструментальной системы.

Для определения технологических возможностей предлагаемого способа были установлены основные параметры обработки кольцевых поверхностей и их граничные значения.

В третьей главе "Методика определения смещения режущих пластин, обеспечивающего температурно-силовое равновесие процесса кольцевого сверления по предлагаемому способу" рассматривается проблема обеспечения температурно-силовой устойчивости процесса кольцевого сверления.

Для практической реализации предлагаемого способа кольцевого сверления в сплошном материале необходимо решить задачу научно обоснованного определения величины осевого смещения вершин Д первой опережающей сменной режущей пластины относительно второй отстающей пластины, при котором главные составляющие силы резания Рz будут одинаковыми как на первой, так и на второй режущих пластинах.

В этом случае на указанных режущих пластинах будут равными не только крутящие моменты (М 1,2 = Рz(D - В)/2), но и мощности резания N1,2, поэтому, как сказано выше, тепловыделение на этих пластинах и интенсивность их износа также будут одинаковыми, что, соответственно, обеспечивает одно из условий устойчивого и стабильного осуществления предлагаемого процесса кольцевого сверления.

Силовые характеристики процесса резания зависят от технико-технологических условий процесса лезвийной обработки материалов, в том числе от толщины (а 1) и ширины (b1) сечения среза, угла схода стружки () и скорости резания (V). Поэтому, на первом этапе исследований решалась задача аналитического определения параметров сечения среза и угла схода стружки применительно к предлагаемому способу кольцевого сверления.

С этой целью, на основе предварительно проведенных экспериментальных исследований с дискретным изменением (варьированием) величины осевого смещения (рис. 2, 3) вершин режущих пластин в интервале от 1 до 4 мм с шагом 0,5 мм, были установлены наиболее рациональные диапазоны (представленные в таблице 1) изменения величины этого смещения обеспечи-вающие необходимую виброустойчивость предлагаемого способа кольцевого сверления применительно к различным типоразмерам пластин для осевых подач инструмента s = 0,1…0,5 мм/об.



Используя технические возможности автоматизированного 3-х мерного чертежно-конструкторского редактора "КОМПАС-3D", было произведено компьютерное моделирование и построение на дисплее ЭВМ (рис.3) удобных для последующего анализа графических схем обработки кольцевых поверхностей в сплошном материале при различных смещениях режущих пластин (см. таблицу 1) с одновременным полным перебором всех возмо-жных сочетаний диаметров (dв = 6,35; 7,94; 9,525; 12,7 мм), радиусов при вершине режущих пластин (r = 0,4; 0,8; 1,2 мм) и их осевой подачи (s = 0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 мм/об).

Используя дополнительные графо-измерительные возможности редактора "КОМПАС-3D", применительно ко всем вышеуказанным схемам осуществления процесса кольцевого формообразования были определены численные значения площади сечения среза Fс, ширины сечения среза b1 применительно к опережающей и отстающей режущей пластине, а также углы схода стружки применительно ко второй режущей пластине, с выводом данной информации на экран дисплея.

При этом, с учетом результатов теоретико-экспериментальных исследований Зорева Н.Н., Грановского Г.И., Клушина М.И., Силина С.С., Накаямы К., Армарего И. Дж., Брауна Р.Х. и других ученых, в качестве ширины среза b1 нами рассматривался отрезок, соединяющий крайние точки работающих участков режущих кромок используемого инструмента, а в качестве направления угла схода стружки принимался перпендикуляр к вышеуказанному отрезку.

Угол схода стружки с опережающей режущей пластины графически не определялся, так как идущие навстречу потоки стружки, образующиеся на рабочих участках режущих кромок указанной пластины, сливаются в зоне стружкообразования и далее продолжают свое движение в одном направлении - вдоль оси инструмента.

Зная величину ширины сечения среза b1 и площадь сечения среза F, по формуле а 1 = Fс / b1 определялись соответствующие значения толщин среза а 1 применительно к анализируемым условиям осуществления процесса кольцевого формообразования по предлагаемому способу режущими кромками опережающей и отстающей режущих пластин.

Используя методологию полного факторного планирования экспериментов типа 2n, но оперируя не с экспериментальными данными, а с результатами вышеуказанных компьютерных вычислений, было получено единое по структуре аналитическое выражение степенного вида (1) для расчетного определения параметров сечения среза (Fс, а 1, b1) и угла схода стружки () применительно к режущим кромкам обеих используемых пластин

Fс, а 1, b1, = f (, s, r, dв) = ko x1 sx2 rx3 dвx4, (1)

где x1, х 2, x3, х 4 - безразмерные показатели степени, определяемые по следующим выражениям:

x1 = k1 + k12lg(s) + k13lg(r) + k14lg(dв);

x2 = k2 + k23lg(r) + k24lg(dв); x3 = k3 + k34lg(dв); x4 = k4,

где - осевое смещение вершин режущих пластин при кольцевом формо-образовании по предлагаемому способу, мм;

s - осевая подача инструмента, мм/об;

r - радиус при вершинах режущих пластин, мм;

dв - диаметр вписанной в режущую пластину окружности, мм;

ko, k1, k12, k13, k14, k2, k23, k24, k3, k34, k4 - безразмерные коэффциенты, различные для каждого параметра Fс, а 1, b1, .

Как показали последующие расчеты, расхождение значений параметров сечения среза а 1, b1, Fс и угла схода стружки , определенных с помощью автоматизированной графопостроительной системы "КОМПАС-ЗВ" и по аналитической зависимости (1), полученной путем проведения полного факторного планирования экспериментов, не превышает 3 . . .4 %.

На втором этапе исследований, решалась задача аналитического определения численных значений смещения вершин режущих пластин , при которых наблюдается уравновешивание сил резания Рzo, действующих на пластины и обеспечивающих стабилизацию процесса кольцевого формообразования на оптимальных по размерной стойкости инструмента скоростях резания Vo.

Для решения этой задачи можно воспользоваться нижеприведенным аналитическим выражением (2), разработанным д.т.н. Козловым В.А. для определения составляющей силы резания Рzo (Н) при лезвийной обработке материалов на скорости резания Vo в широком диапазоне изменения технологических условий обработки

где Е, Д, Г, И, Да - безразмерные критерии подобия, характеризующие технологические условия анализируемого процесса резания;

Nu - критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность конвективного теплообмена между поверхностью обрабатываемой заготовки и СОТС, ее омывающей;

а 1, b1 - толщина и ширина среза, мм;

1 - радиус округления режущей кромки, мм;

р, д - коэффициенты теплопроводности инструментального и обрабатываемого материалов, Вт/(м·К);

hз - износ режущей пластины по задней поверхности в области вершины, мм;

d - диаметр обрабатываемой заготовки (при кольцевом сверлении d = D, см. рис.1), мм;

с - физико-механическая константа обрабатываемого материала (угол наклона силы стружкообразования к условной плоскости сдвига), ...°;

гд, д - действительные значения главных передних и задних углов инструмента, измеряемых в плоскости, совпадающей с направлением схода стружки, ...°;

КПРz - поправочный коэффициент, учитывающий влияние износостойких инструментальных покрытий на силу Рzo;

ko, х 1, ..., х 9 - безразмерный коэффициент и показатели степени, зависящие от технологических условий обработки.

Достоверность формулы (2) и правомерность ее применения для кольцевого сверления подтверждена специально проведенными экспериментами.

Подставляя в выражение (2) аналитическую зависимость (1), предопределяющую значения параметров сечения среза а 1 и b1, приходящиеся на работающие участки первой и второй пластин, получим равенства для расчетного определения сил резания Рzo1 и Pzo2, действующих на указанные участки режущих пластин при кольцевом формообразовании по предлагаемому способу.

Разделив вышеуказанные равенства друг на друга, получим безразмерный комплекс K

К = Рzо 1 / Рzо 2 = f (а 1, b1, a1, b1), (3)

где а 1, b1, a1 и b1 - значения толщины и ширины сечения среза, приходящиеся на работающие участки опережающей (*) и отстающей (**) пластин (определяются по аналитическим выражениям, в зависимости от переменных параметров , S, r, d).

Путем перебора (с шагом 0,01…0,001 мм) на ЭВМ (по разработанной прикладной программе) переменного параметра , входящего в выражение (3), находим искомое значение величины смещения вершин режущих пластин , при котором в рассматриваемых условиях осуществления анализируемого процесса кольцевого формообразования К = 1, а силы Рzо 1 и Рzо 2 уравновешиваются.

Результаты подобных вычислений и их экспериментальная проверка показали, в частности, что при кольцевой выточке деталей из конструкционных материалов параметр увеличивается с возрастанием диаметра dв и подачи инструмента, а также уменьшается с увеличением радиуса r при вершине пластин.

В четвертой главе "Автоматизированное определение технологических условий процесса кольцевого сверления по предлагаемому способу"

На первом этапе исследований, представленных в данной главе, решалась задача аналитического определения оптимальной по размерной стойкости инструмента скорости резания Vo, наиболее целесообразной применительно к предлагаемому способу кольцевого сверления.

Вышеуказанная скорость резания обеспечивает при лезвийной обработке материалов не только минимальную интенсивность износа используемого режущего инструмента и, соответственно, максимальные значения пути резания и площади обработки до заданного критерия затупления инструмента, но и минимальные значения главной составляющей силы резания, что, в целом,, способствует снижению энергозатрат на материалов и вибраций в технологической системе СПИЗ, а также приводит к повышению качества формируемого поверхностного слоя изготовляемой продукции и точности обработки, повышает стабильность и динамическую устойчивость процесса резания.

Определить соответствующее значение оптимальной по размерной стойкости инструмента скорости резания Vo можно по нижеприведенному теоретическому выражению критериального типа, разработанному в РГАТА и хорошо подтверждаемому экспериментальными данными при кольцевой обработке

Бо = (Vo103 a1)/а = ko EХ 1 Д X2 (Г) Х 3 (tgс) Х 4 (1+sinд) Х 5 (sinд) Х 6 (1+0,1И) Х 7 (1+210-5 Да/Е) Х 8 КСОТС КПV, (4)

где Бo, Е, Д, Г, И, Дa - критерии подобия, характеризующие технологические условия осуществления процесса токарной обработки материалов;

КСОТС - безразмерный коэффициент, учитывающий (через критерий Nu) влияние СОТС на оптимальную скорость резания Vo;

КПV - поправочный коэффициент, учитывающий влияние на скорость резания Vo износостойких инструментальных покрытий;

ko, х 1, ..., х 8 - безразмерный коэффициент и показатели степени, зависящие от технологических условий обработки;

а - коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала, (·106 м 2/с).

Для расчетного определения численных значений оптимальной скорости резания Vo обеих режущих пластин (опережающей и отстающей) применительно к процессу кольцевого формообразования по предлагаемому способу необходимо подставить в вышеуказанное выражение (4) численные значения толщины, а 1 и ширины среза b1, определенных по единому равенству (1), а также действительные значения главных передних и задних углов (гд, д) используемых пластин.

На втором этапе исследований решалась задача автоматизированного определения численного значения оптимальной по размерной стойкости инструмента скорости резания и ряда основных выходных характеристик процесса кольцевого сверления по предлагаемому способу при широком диапазоне изменения технологических условий обработки.

В ходе решения данной задачи была разработана соответствующая вышеуказанным требованиям прикладная программа "SMESEN-2", в которую (в качестве базового математического обеспечения) заложено выражение (4), а также ряд известных аналитических зависимостей, использованных для расчета критической стойкости режущих пластин, шероховатости обработанной поверхности, коэффициентов запаса прочности режущих пластин на выкрашивание и скалывание.

В таблице 2 представлен пример получаемых по прикладной программе "SMESEN-2" результатов расчета применительно к одному из случаев кольцевого сверления по предлагаемому способу резания.

Используя результаты подобных таблиц, можно выбрать наиболее рациональные условия осуществления процесса кольцевого сверления по предлагаемому способу с учетом ряда технологических ограничений, указанных выше.

В пятой главе "Практическая реализация результатов работы" представлены сведения по разработке инструмента и технологического процесса кольцевого формообразования в детали "Корпус демпферной муфты". Здесь же представлена методика по расчету и экспериментальной проверке жесткости и частоте собственных колебаний на предмет виброустойчивости разработанной инструментальной оснастки. Среди основных требований, которые необходимы для достижения высокой производительности и качества при обработке кольцевых поверхностей следующие: высокая жесткость и виброустойчивость всех элементов системы СПИЗ, высокая мощность привода, стружкоудаление из зоны резания.

При не выполнении хотя бы одного из этих требований, процесс обработки будет неустойчив и экономически нецелесообразен. Поэтому все вопросы, связанные с их выполнением, решались в комплексе. Для этого был поставлен ряд экспериментов на различном оборудовании, где использовались все известные способы обработки: кольцевое сверление, фрезерование, точение. В результате проведенных исследований были разработаны инструмент (рис.4) и техно-логический процесс обработки детали "Корпус демпферной муфты" (рис. 5).

Схема обработки детали представлена на рис. 6. Режущие элементы устанавливаются в специальных резцедержателях. Наибольший интерес представляет инструмент 1-го перехода (патент РФ №2266176). В качестве режущих элементов используются современные твердосплавные пластины формы WСМХ 080408 группы Р 20...Р 40 по классификации ИСО.

Исследования обработки таким инструментом проводилось на токарно-винторезном станке мод. 1М 63А, токарно-револьверных мод. 1Е 365П и 1Б 371, многошпиндельном токарном полуавтомате мод. 1К 284. Расчетная скорость резания V = 40... 80 м/мин, подача s = 0,2...0,3 мм/об (рис. 6, б).

Для последующих переходов разработаны резцы с механическим креплением СМП по системе крепления Р (крепление качающимся штифтом). Форма пластин CNMM-120612 и CNMM-120412. Режимы резания: V = 80... 110 м/мин, s = 0,3...0,4 мм/об (рис. 6, в).

В результате внедрения данного технологического процесса на ОАО "Автодизель" г. Ярославль были достигнуты необходимые параметры по точности и производительности обрабатываемых деталей.

Основные выводы

1. Проведена классификация кольцевой обработки, позволяющая предварительно выбрать наиболее эффективный процесс кольцевого формообразования под конкретный вид обработки. Введен классификационный признак, разделяющий кольцевую обработку по функциональному назначению на два вида: трепанирующую и формообразующую.

Усовершенствован способ кольцевого сверления, на основе которого создан инструмент для данного процесса с использованием режущих пластин типа "ломанный треугольник" (WСМХ), установленных противоположно со смещением Д с целью упрощения разделения припуска.

Разработаны аналитические зависимости по определению параметров сечения среза (от смещения режущих пластин - Д, подачи инструмента - s, диаметра вписанной окружности пластины - dв и радиуса при вершине пластины - r) для расчета сил резания и их уравновешивания.

4. Установлена зависимость смещения режущих элементов типоразмерного ряда СМП WСМХ (dв = 6,35; 7,94; 9,525; 12,7 мм) от их геометрических параметров и технологических условий обработки, при которых наблюдается температурно-силовой баланс в зоне резания.

Определено влияние переднего угла на параметры сечения среза, которое достигает, в частности, для площади сечения среза до 3 % при изменении от 0 до 10° на примере обработки детали "Корпус демпферной муфты"

Для выбора рационального диапазона уравновешенности сил резания, действующих на СМП, экспериментально определена степень их неуравновешенности, соответствующей допустимой амплитуде вибраций.

С целью снижения трудовых и материальных затрат на осуществление процесса кольцевого сверления, а также для повышения производительности и качества обработки изготовляемой продукции создана прикладная программа автоматизированного определения оптимальных (по минимуму интенсивности износа инструмента) режимных условий процесса резания с учетом накладываемых технико-технологических ограничений.

Производственные испытания подтвердили достоверность базового математического обеспечения проведенных исследований и работоспособность прикладной программы для автоматизированного определения на ЭВМ оптимальных технологических условий по предлагаемому способу кольцевого сверления.

Разработана технология изготовления внутренних цилиндрических кольцевых поверхностей по трепанирующему и формообразующему виду обработки на примере детали "Корпус демпферной муфты".

10. Результаты работы внедрены на ОАО "Автодизель" г. Ярославль.

Основные положения диссертации отражены в работах

Украженко, К.А. Повышение технико-экономической эффективности процесса лезвийной обработки кольцевых поверхностей в сплошном материале [Текст] / К.А. Украженко, А.Н. Волков // Вестник машиностроения. - 2006. - №9. - С. 62-66.

Украженко, К.А. Изготовление кольцевых поверхностей демпферных

муфт [Текст] / К.А. Украженко, Ю.М. Сторожев, А.Н. Волков // Автомобильная промышленность. - 2006. - № 1. - С. 38.

Украженко, К.А. Математическое моделирование процесса обработки

кольцевых поверхностей [Текст] / К.А. Украженко, А.Н. Волков, Р.О. Королев // Математика и математическое образование. Теория и практика: межвуз. сб. науч. тр. - Ярославль: ЯГТУ, 2006. - С. 231-237.

Волков А.Н. Инструмент для обработки кольцевых поверхностей:

Статья, Технологическое обеспечение качества машин и приборов [Текст]

// Сборник статей III Международной науч-практич. конф. - Пенза: ПГТУ, 2006. - С. 86-87.

Украженко, К.А. Выбор режущих элементов для обработки кольцевых

поверхностей [Текст] / К.А. Украженко, А.Н. Волков // Авиационная ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений: тез. докл. Межд. школы-конф. / РГАТА. - Рыбинск, 2006. - ч.2. - С. 170-173.

Украженко, К.А. Способ обработки кольцевых поверхностей [Текст] / К.А. Украженко, А.Н. Волков // Современные проблемы машиностроения: тезисы докладов 3-ей МНТК. - Томск, ТГТУ, 2006. - С. 234-237.

Волков А.Н. Новые методы обработки кольцевых поверхностей в

сплошном материале для изделий в автомобильной и авиационной

промышленности: [Текст] // ХХХIII Гагаринские чтения: тез. докл. Межд. молодёжн. научн. конф. - М.: Изд-во РГТУ им. К.Э. Циолковского. - С. 91.

Размещено на Allbest.ru

...