Підвищення ефективності експлуатації збірних різців в умовах ускладненого стружкодробління

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецький державний технічний університет

УДК 621.9.025

Спеціальність 05.03.01 - Процеси механічної обробки,

верстати та інструменти

Автореферат дисертації на здобуття наукового

ступеня кандидата технічних наук

Підвищення ефективності експлуатації збірних різців в умовах ускладненого стружкодробління

Васильченко Яна Василівна

Донецьк 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі металорізальних верстатів та інструментів Донбаської державної машинобудівної академії

Науковий керівник: кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Гузенко Віталій Семенович керівник науково-технічного центру "Інструмент" Донбаської державної машинобудівної академії.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Внуков Юрій Миколайович, проректор з наукової роботи Запорізького державного технічного університету;

кандидат технічних наук, доцент Гусєв Володимир Владиленович, доцент Донецького державного технічного університету.

Провідна установа: Харківський державний політехнічний університет, кафедра різання матеріалів та різальних інструментів Міністерства освіти України (м. Харків)

Захист відбудеться 25 травня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 11.052.04 при Донецькому державному технічному університеті за адресою: 340000, м. Донецьк, вул. Артема,58, навчальний корпус 6, аудиторія 6308

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Донецького державного технічного університету 340000, м. Донецьк, вул. Артема, 58, II навчальний корпус

Автореферат розісланий 25 квітня 1999р.

Учений секретар спеціалізованої ради, кандидат технічних наук, доцент Т.Г. Івченко

Анотації

Васильченко Я.В. Підвищення ефективності експлуатації збірних різців в умовах ускладненого стружкодробління. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03. 01 - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Донецький політехнічний університет, Донецьк, 1999.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності експлуатації збірних різців зі змінними багатогранними пластинами в умовах ускладненого стружкодробління. Підвищення ефективності досягнуте за рахунок вибору змінних багатогранних пластин зі спеціальною стружкозавиваючою геометрією та оптимізації режимів різання з врахуванням форми стружки. Вирішені задачі вибору раціонального набору пластин та проектування нових конструкцій для забезпечення стабільного стружкодробління в заданих виробничих умовах. Розроблена методика багатокритеріальної оптимізації параметрів експлуатації різців з врахуванням імовірності стружкодробління та форми стружки. Наведені результати впровадження розроблених нових конструкцій пластин та рекомендацій щодо їхньої експлуатації.

Ключові слова: змінна багатогранна пластина, стружкодробління, режими різання, критерії ефективності експлуатації.

Васильченко Я.В. Повышение эффективности эксплуатации сборных резцов в условиях затрудненного стружкодробления.- Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. - Донецкий политехнический университет, Донецк, 1999.

Диссертация посвящена повышению эффективности эксплуатации сборных резцов со сменными многогранными пластинами в условиях затрудненного стружкодробления. Повышение эффективности достигнуто за счет выбора сменных многогранных пластин со специальной стружкозавивающей геометрией и оптимизации режимов резания с учетом формы образующейся стружки. Решены задачи выбора рационального набора пластин и проектирования новых конструкций для обеспечения стабильного стружкодробления в заданных производственных условиях. Разработана методика многокритериальной оптимизации параметров эксплуатации резцов с учетом вероятности стружкодробления и формы образующейся стружки. Приведены результаты внедрения разработанных новых конструкций пластин и рекомендаций по их эксплуатации.

Ключевые слова: сменная многогранная пластина, стружкодробление, режимы резания, критерии эффективности эксплуатации

Vasilchenko Y. Increasing of efficiency of operation of modular cutters in conditions complicated chip breaking.- Manuscript. Dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.03.01 - processes of machining, machine tools and tools. - Donetsk politechnical university, Donetsk.- 1999.

The dissertation is devoted to increase of efficiency of operation of modular cutters with inserts in conditions complicated chip breaking. The increase of efficiency is achieved at the expense of a choice inserts with special chip breaking geometry and optimization of modes of cutting in view of the shaving form. The tasks of a choice of a rational set of inserts and designing of new designs for maintenance stable chip breaking in the given industrial conditions are decided. The technique multycriterion of optimization of parameters of operation of cutters is developed in view of probability chip breaking and shaving form. The results of introduction of the developed new designs of plates and recommendations for their operation are given.

Key words: inserts, chip breaking, modes of cutting, criterion of efficiency of operation.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми При застосуванні верстатів з ЧПК та ГПС подаються особливі вимоги до різальних інструментів, економічна стійкість яких вагомо зменшується. Проблема автоматизації обробки заготовок з пластичних конструкційних сталей є найбільш гострою, бо відсутні ефективні засоби боротьби з несприятливим стружкозавиванням. Найбільш розповсюдженим у світі способом вирішення проблеми стружкодробління в автоматизованому виробництві є використання різців зі змінними багатогранними пластинами (ЗБП). Аналіз тенденцій розвитку конструкцій різців визначив, що серед техніко-економічних показників їх удосконалення здібність до дробіння стружки поряд з жорсткістю й зносостійкістю мають вирішальне значення. Забезпечення стружкодробління здійснюється за рахунок удосконалення форм передньої поверхні пластин та вибору для них режимів різання. Проте, немає єдиної методики розрахунку форм передньої поверхні різців та регламентів їх експлуатації, що забезпечать стабільне стружкодробління. Вирішення цієї задачі дозволило б здійснювати обробку пластичних матеріалів з більшою ефективністю.

Зв'язок роботи з науковим програмами, планами, темами. Робота є частиною досліджень, які проводяться на кафедрі "Металорізальні верстати та інструменти" і в Науково-технічному центрі "Інструмент" Донбаської державної машинобудівної академії у рамках держбюджетних тем "Створення методу проектування ефективних конструкцій збірних важконавантажених інструментів" (листопад 1992 - грудень 1994) № держ. реєстрації 0295U002415; "Розробка методології проектування та оптимізація систем збірних інструментів для верстатів з ручним управлінням й ЧПК" (лютий 1995р. - грудень 1996р.) № держ. реєстрації 0195U015894; "Технологічне забезпечення верстатоінструментального виробництва в умовах ринкової економіки" (вересень 1995 - червень 1998) № держ. реєстрації 0196U023530.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - підвищення ефективності експлуатації збірних різців з ЗБП за рахунок вибору раціональної геометрії передньої поверхні пластин та оптимізації параметрів їх експлуатації з врахуванням стабільного стружкодробління.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

Розробити методику оптимізації параметрів експлуатації ЗБП з врахуванням стабільного стружкодробління.

Вирішити задачу вибору конструкцій змінних багатогранних пластин для збірних різців, що забезпечать стабільне стружкодробління у необхідних умовах експлуатації.

Установити вплив конструктивних параметрів ЗБП на область режимів різання зі стабільним стружкодроблінням.

Розробити нові конструкції ЗБП для чорнової та получистової обробки сталей та оптимізувати параметри їх експлуатації, які забезпечують стабільне стружкодробління.

Впровадити рекомендації щодо вибору конструкцій ЗБП та регламентів їх експлуатації.

Наукова новизна отриманих результатів.

Удосконалена система цільових функцій та обмежень для багатокритеріальної оптимізації параметрів експлуатації збірних різців, що вперше дозволить врахувати імовірність стабільного стружкодробління та форму одержуваної стружки.

Вперше розроблена математична модель процесу стружкодробління, що дозволить визначати імовірність стабільного стружкодробління при різних умовах експлуатації інструменту.

Вирішена задача науково обґрунтованого вибору конструкцій змінних багатогранних пластин для збірних різців, що забезпечують стабільне стружкодробління у необхідних умовах експлуатації.

Розроблений новий напрямок у проектуванні змінних багатогранних пластин, що полягає в кількісній оцінці міри впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область режимів різання зі стабільним стружкодроблінням.

Установлені закономірності впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область стабільного стружкодробління в умовах підвищених глибин різання і подач, по результатах аналізу яких розроблені нові конструкції пластин і параметри їх експлуатації.

На захист виноситься

Методика багатокритеріальної оптимізації параметрів експлуатації збірних різців з урахуванням стабільного стружкодробління і форми одержуваної стружки

Методика вибору змінних багатогранних пластин для збірних різців, що забезпечують стабільне стружкодробління в необхідних умовах експлуатації.

Результати дослідження імовірності стабільного стружкодробління в залежності від умов і часу експлуатації збірних різців з різними конструкціями ЗБП.

Результати дослідження ступеня впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область стабільного стружкодробління в умовах підвищених глибин різання і подач.

Нові конструкції пластин для чорнового точіння сталей та регламенти їх експлуатації

Практичне значення одержаних результатів Реалізація розроблених практичних рекомендацій та одержаних залежностей дозволяє:

- поширити діапазон застосування прогресивного збірного різального інструменту до області важкого різання, знизити видаток інструменту та скоротити витрати, пов'язані з експлуатацією інструменту;

- назначати режими різання на технологічну операцію з врахуванням форми стружки, що утвориться при точінні;

- знизити витрати на уборку та транспортування стружки;

- знизити напруженість праці верстатника та підвищити його безпеку за рахунок одержання раціональної стружки.

Результати роботи впроваджені на 2х заводах України: Науково-виробничому об'єднанні "Більшовик" м. Київ та Сумському науково-виробничому об'єднанні ім. Фрунзе. За результатами роботи розроблені конструкції змінних багатогранних пластин для збірних різців, одержаний патент на винахід. Впроваджені методики вибору раціонального набору ЗБП зі спеціальною геометрією передніх поверхонь для забезпечення надійного стружкодробління в необхідному діапазоні режимів різання та методика оцінки якості експлуатації збірних різців. Розроблені рекомендації до вибору режимів різання і норм видатку інструменту, оснащеного новими пластинами. різець стружкодробління пластина

Апробація результатів роботи. Основні положення та результати роботи доповідалися та обговорювалися на наукових семінарах Науково-технічного центру "Інструмент", кафедр "Металорізальні верстати та інструменти" Донбаської державної машинобудівної академії (1993-1997 р.р.), Донецького державного технічного університету (1998 р.), Запорізького державного технічного університету (1998 г.), міжнародних науково-технічних конференціях "Надійність різального інструменту та оптимізація технологічних систем" (1995 р., 1997 р., м. Краматорськ), 'Ресурсо- та енергозберігаючі технології в машинобудуванні" (1995 р., м. Одеса), "Прогресивна техніка і технологія машинобудування" (1995 р., м. Донецьк), "Автоматизація проектування та виробництва виробів в машинобудуванні" (1996 р., м. Луганськ), "Технологічне забезпечення дієздатності деталей машин, механізмів та інструменту" (1997 р., м. Київ), "Сучасні технології машинобудування" (1997 р., м. Суми), 'Интерпартнер-97" "Високі технології в машинобудуванні" (1997 р., м. Харків), 'Интерпартнер-98" "Високі технології в машинобудуванні" (1998 р., м. Харків), 3-му Міжнародному симпозіумі інженерів-механіків у Львові (1997 р., м. Львів), "Прогесивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва" (1998 р., м. Київ).

Публікації. Результати роботи опубліковані в 11 статтях, 12 збірках тез доповідей на конференціях, одержаний патент на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, загальних висновків, списку використаної літератури, який налічує 126 найменувань і додатку. Робота викладена на 170 сторінках, включаючи 35 рисунки на 32 сторінках, 14 таблиць на 18 сторінках. Додаток містить 3 сторінки.

Основний зміст роботи

У вступі обгрунтовується актуальність теми дисертації, викладена мета роботи і сформульовані задачі дослідження для досягнення цієї мети, наведені наукова новизна, практична цінність роботи, а також основні положення, які виносяться на захист.

В першому розділі в результаті аналізу шляхів підвищення ефективності експлуатації збірних різців і конструкцій змінних багатогранних пластин, були встановлені недостатньо вивчені та досліджені проблеми, обгрунтовані робочі гіпотези та задачі досліджень, реалізація яких дасть можливість розробити рекомендації щодо вибору та проектуванню раціональних конструкцій пластин та визначенню параметрів їх експлуатації з врахуванням стабільного стружкодробління.

Було обгрунтоване положення про те, що підвищення ефективності експлуатації збірних різців зі змінними багатогранними пластинами можливо за рахунок вибору раціональної геометрії передньої поверхні пластин та оптимізації параметрів їх експлуатації. Цей шлях підвищення ефективності експлуатації різців за рахунок багатокритеріальної оптимізації параметрів з врахуванням форми стружки, що утвориться не досліджувався, методика вибору раціонального набору пластин та проектування нових конструкцій, що забезпечують стабільне стружкодробління в необхідній області експлуатації, не розроблялися.

В другому розділі розроблена методика вибору конструкцій змінних багатогранних пластин для збірних різців, що забезпечують стабільне стружкодробління в необхідних умовах експлуатації за допомогою апарату кластерного аналізу.

Конструкції ЗБП вибираються з банку даних на основі аналізу областей режимів різання, які забезпечують стружкодробління та рекомендуються для них, та виявлення набору пластин, які найбільш ефективно обслуговують необхідну область. Сукупність пластин, яка аналізується, розбивається на порівняно невелике число однорідних класів. Області функціювання ЗБП інтерпретовані як крапки у просторі S-t. Ці крапки є геометричним зображенням двомірних спостережень у просторі з координатними осями (глибина різання) - (подача). Поняття однорідності областей функціонування визначається завданням правила обчислення величини, що характеризує відстань d (,) між областями і з сукупності, що досліджується О (i, j=1, 2,..., n). Якщо задана функція d (,), то близькі в змісті цієї метрики області вважаються однорідними. При цьому необхідно порівняння d(,) з деяким пороговим значенням. При формуванні кластерів використана агломеративна ієрархічна кластер-процедура. Принцип роботи алгоритму полягає в послідовному об'єднанні областей, а після цілих груп, спочатку найбільш близьких, а після цього все більш і більш віддалених друг від друга. Враховуючи специфіку агломеративних ієрархічних кластер-процедур, для завдання відстані між класами виявляється достатнім визначити порядок перерахунку відстані між класом та класом

=,

що є об'єднанням двох інших класів і. Узагальнена відстань між кластерами і визначається формулою:

,

де - i-я група (кластер) об'єктів, - число об'єктів, що утворять групу.

Для випадку, коли наявні в банку даних конструкції ЗБП не достатньо ефективно обслуговують необхідну область, розроблено новий напрямок у проектуванні змінних багатогранних пластин, що полягає в кількісній оцінці міри впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область режимів різання зі стабільним стружкодроблінням. Для кількісного опису елементів стружкодробління була застосована методика введення "фіктивних перемінних", що в регресійних моделях мають не безперервні області зміни, а можуть приймати дискретну множину значень (1-при присутності признаку та 0 - при його відсутності). Для виявлення залежності глибини різання, подачі, діапазону глибин різання та подач від форми елементів стружкодробління будували регресійну залежність і, порівнюючи коефіцієнти, визначали ступінь впливу різних форм елементів стружкодробління (незалежних перемінних) на залежні (глибина різання, подача, діапазон глибин різання, діапазон подач і т. д.).

Для створення банку даних про конструкції ЗБП та параметри їх експлуатації збір статистичної інформації проводився за відомими методиками анкетного опитування, миттєвих спостережень, тривалих спостережень та вивченням технічної документації і проспектів. Дослідження областей режимів різання, що забезпечують стружкодробління, вироблялося побудовою діаграм стружкодробління. Експериментальні дослідження коефіцієнту деформації стружки проводилися з використанням методики планування експерименту. Для побудови діаграм стружкодробління та для дослідження коефіцієнту деформації стружки були обрані матеріали - представники I та II груп за класифікацією Н.Я. Гуревича. Експериментальне визначення розподілу часу роботи інструменту в умовах ускладненого стружкодробління проводилося за допомогою тривалих спостережень активного експерименту. Обробка результатів експерименту, визначення законів розподілу та їх параметрів здійснювалася із допомогою ПЕОМ із застосуванням теорії імовірностей та математичної статистики.

В третьому розділі розроблена ієрархічна система властивостей, які складають рівень експлуатації збірних різців, що використовувалася для системного дослідження процесу експлуатації. За допомогою експертної оцінки виявлені найбільш значущі властивості процесу експлуатації збірних різців: правильність вибору інструменту, стан обладнання, дотримання режимів різання, дотримання норм видатку і зносу інструменту. Встановлено, що задача оптимізації процесу експлуатації збірних різців є багатопараметричною та багатокритеріальною. Для оцінки ефективності процесу експлуатації збірних різців прийняті критерії: наведені витрати, продуктивність, видаток інструменту. Показана необхідність обов'язкового включення до цільових функцій встановлених найбільш значущих параметрів експлуатації, які впливають на рівень режимів різання та видаток інструменту.

Основними причинами відмов інструментів при точінні, особливо в автоматизованому виробництві, поряд з втратою міцності та зносостійкости різців, є відсутність стабільного стружкодробління. Встановлено, що у зв'язку з імовірностним характером процесу різання при точінні твердосплавним інструментом розподіл періоду його стійкості не суперечить закону Вейбулла - Гнеденко з коефіцієнтом варіації стійкості, що змінюється в діапазоні 0.4-0.9. Оскільки період часу появи несприятливої стружки носить випадковий характер, виникає необхідність прогнозування імовірності стабільного стружкодробління для випадків різного поєднання законів розподілу періодів стійкості і періодів появи несприятливої стружки. Імовірність стабільного стружкодробління при роботі збірного різця визначена як імовірність того, що період стійкості інструменту буде менш, ніж час появи несприятливої стружки. Розглядаючи перекриття законів розподілу стійкості і розподілу часу роботи різця з несприятливої стружкою, отримані аналітичні вирази для визначення імовірності стабільного стружкодробління для різних видів законів розподілу.. Визначимо щільність розподілу періоду стійкості збірного різця , а щільність розподілу часу до появи несприятливої стружки -.

Імовірність безвідмовної роботи R (імовірність стабільного стружкодробління) різця дорівнює імовірності того, що стійкість інструменту, що характеризує його зносостійкість та міцність буде менша, ніж час появи несприятливої стружки.

.

Імовірність відмови в зв'язку з несприятливої стружкою визначається:

.

Імовірність стружкодробліня визначається:

.

Так, наприклад, для законів розподілу часу Т роботи з сприятливою і несприятливою стружкою Вейбулла - Гнеденко імовірність стабільного стружкодробління визначається:

,

де і - параметри закону розподілу Т, і - параметри закону розподілу ;

.

Для випадку розподілу періоду стійкості різців за законом Вейбулла - Гнеденко і нормального закону розподілу часу появи несприятливої стружки імовірність стабільного стружкодробління визначається:

Х,

де і - середнє квадратичне відхилення.

Одержані вирази для визначення та періоду стійкості із заданою імовірністю стружкодробління Т (), коефіцієнту деформації стружки

=f (t, S, V)

вперше використані при формуванні цільових функцій та обмежень для багатокритеріальної оптимізації параметрів експлуатації збірних різців з ЗБП з урахуванням імовірності стабільного стружкодробління та типу стружки, що утвориться. При цьому забезпечення періоду стійкості інструменту з заданою імовірністю стружкодробління можливо при введенні через період Т () профілактичної заміни інструменту.

В четвертому розділі експериментально установлений вплив кутів в плані і конструктивних параметрів передньої поверхні ЗБП (ширини фаски, ширини канавки, висоти профіля канавки, куту між різальною кромкою та канавкою) на області дробіння стружки Одержані діаграми стружкодробління для пластин, які найбільш часто зустрічаються на вітчизняних підприємствах. Встановлено, що для задовільної, з точки зору безпеки верстатника та вигоди уборки стружки, коефіцієнт деформації стружки повинен знаходитися в межах 1.8-2.7. Отримані регресійні залежності коефіцієнту деформації стружки від режимів різання, які необхідні для обмеження режимів різання з виду одержуваної стружки.

Доведено, що поява несприятливої стружки являє собою випадковий процес і не суперечить законам Вейбулла - Гнеденко або нормальному. При цьому спостерігається усічення розподілу періоду стійкості інструменту в місці появи несприятливої стружки, що можна вважати відмовою поряд зі зносом та руйнуванням інструменту.

Визначене значення діапазону зміни коефіцієнту деформації стружки для зони стабільного стружкодробління і зони появи несприятливої стружки. Одержана регресійна залежність коефіцієнту деформації стружки від часу роботи різця.

Встановлено, що при точінні сталей твердосплавными різцями з ЗБП відбувається зміна форми стружки від задовільної до незадовільної, що пов'язано із зношуванням елементів стружкодробління пластин із течією часу. Так, при обробці стали ШХ 15СГ різцями з пластинами з твердого сплаву Т 15К 6, які покриті TiN з іонною імплантацією N⁺ коефіцієнт деформації в залежності від часу роботи різця до появи несприятливої стружки визначається:

.

Показано, що застосування зносостійких покрить на твердосплавних пластинах сприяє розширенню зони стабільного стружкодробління в 1.5 - 1.8 рази і зниженню розсіювання часу появи несприятливої стружки (коефіцієнт варіації зменшується у 1.75-2.5 рази).

В п'ятому розділі наведені результати досліджень використання різального інструменту на основі створеного банку даних про роботу різців з вітчизняними та зарубіжними конструкціями ЗБП на заводах України. Визначені області ефективної експлуатації ЗБП із допомогою розробленої програми для ПЕОМ на базі методики кластерного аналізу об'єктів. Це дало можливість вибору раціонального набору пластин, що забезпечують стружкодробління у потрібній області режимів різання. Показано, що вітчизняні та зарубіжні ЗБП не охоплюють діапазон важкого різання (t>8мм, S>1.1мм/об), для якого необхідно проектування нових пластин.

Розроблений новий напрямок у проектуванні змінних багатогранних пластин, що полягає в кількісній оцінці міри впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область режимів різання зі стабільним стружкодроблінням Установлені закономірності впливу конструктивних параметрів передніх поверхонь пластин для чорнового та получистового точіння сталей на область режимів різання, що забезпечують стабільне стружкодробління.

Проведений аналіз показав, що найбільш ефективним засобом дробіння стружки при копірній обробці (обробці з максимальним діапазоном стружкодроблінням) є розподіл стружки по ширині шляхом виконання вырізів на різальній кромці та створення додаткової V-образної різальної кромки. Встановлено, що найбільш ефективними елементами стружкодробління при точінні труднооброблювальних сталей є елементи, що деформують стружку безпосередньо в зоні різання, наприклад, стружкозавиваюча канавка, яка складається з циліндричних заглиблень, що виходять на поверхню фаски пластини. Показано, що найбільший ефект збільшення області застосування ЗБП за подачою, може бути досягнутий з застосуванням канавки перемінної ширини уздовж різальної кромки. Спроектовані нові конструкції пластин для чорнового та получистового точіння сталей з розширеним діапазоном ефективної експлуатації.

В шостому розділі наведені діаграми стружкодробління для розроблених конструкцій ЗБП. На підставі результатів експлуатаційних іспитів нових конструкцій пластин показано, що їх застосування дозволяє поширити діапазон стабільного стружкодробління в область більш важкого різання (t15 мм, S1. 2 мм/об)., забезпечити можливість копіювальної обробки на верстатах з ЧПК та скоротити номенклатуру пластин для підприємств важкого машинобудування.

Розроблені рекомендації до вибору раціональних режимів різання та норм видатку пластин нової конструкції, що дозволять підвищити продуктивність обробки в 1.2 рази, скоротити видаток інструменту на 15%.. Результати роботи впроваджені на 2х заводах України з річним економічним ефектом 83650 грн.

Висновки

Ефективність процесу експлуатації збірних різців зі змінними багатогранними пластинами може бути підвищена за рахунок науково-обгрунтованого вибору конструкцій або створення нових конструкцій пластин, а також оптимізації регламентів їх експлуатації з урахуванням стабільного стружкодробління.

Розроблена методика оптимізації параметрів експлуатації ЗБП з урахуванням імовірності стабільного оптимізації. Вперше обмеженням на форму стружки прийнятий коефіцієнт деформації стружки, що характеризує її форму і залежить від режимів різання.

Установлено, що для забезпечення стабільного стружкодробління період заміни інструменту повинен бути рівним періоду стійкості з заданою імовірністю стружкодробління, що вимагає введення профілактичної заміни інструменту.

На основі розробленої математичної моделі процесу стружкодробління досліджений вплив законів розподілу часу роботи інструменту із сприятливою та несприятливою стружкою на імовірність стабільного стружкодробління. Експериментально встановлено, що закони розподілу періоду стійкості та часу появи несприятливої стружки незалежні. Визначені параметри цих законів.

Установлено, що нанесення зносостійких покрить на пластини суттєво підвищує стабільність стружкодробління (коефіцієнт варіації часу появи несприятливої стружки зменшується до 2-х раз).

Розроблена методика і програма для ПЕОМ, що забезпечують вибір раціонального набору змінних багатогранних пластин для заданих умов обробки з урахуванням забезпечення стабільного стружкодробління на базі створеного банку ЗБП за допомогою апарату кластерного аналізу. Установлено, що області ефективного використання наявних вітчизняних і зарубіжних ЗБП не охоплюють діапазону важкого різання (t8 мм, S1. 1 мм/об).

Розроблений новий напрямок в проектуванні змінних багатогранних пластин, що полягає в кількісній оцінці міри впливу конструктивних параметрів передньої поверхні пластин на область режимів різання зі стабільним стружкодроблінням.

Встановлені закономірності впливу конструктивних параметрів передніх поверхонь пластин для чорнового та получистового точіння сталей на область режимів різання, що забезпечують стабільне стружкодробління, засобами математичної статистики і побудовою діаграм стружкодробління. Розроблені нові конструкції ЗБП для копіювальної обробки, для точіння сталей при підвищених подачах та для точіння важкооброблювальних сталей.

Показано, що застосування нових конструкцій пластин дозволяє поширити діапазон стабільного стружкодробління в область більш важкого різання (t15 мм, S1. 2 мм/об), забезпечити можливість копіювальної обробки на верстатах з ЧПК та скоротити номенклатуру пластин для підприємств важкого машинобудування.

Виконана багатокритеріальна оптимізація режимів різання і конструктивних параметрів пластини з урахуванням імовірності стружкодробління та форми стружки, що утвориться. Розроблені рекомендації до вибору раціональних, режимів різання і норм видатку пластин нової конструкції.

Розроблені конструкції пластин збірних різців та рекомендації щодо їх експлуатації впроваджені на двох заводах України. Їх застосування дозволило підвищити продуктивність обробки в 1.2 рази із скороченням видатку інструменту на 15%. Річний економічний ефект від впровадження результатів роботи (дольова участь) складає 83650 грн.

Основні публікації за темою дисертації

Васильченко Я.В. Определение вероятности стабильного стружкодробления// "Прогрессивные технологии машиностроения. Прогрессивные методики преподавания." - вып.1.- Сумы: СГПУ .-1997.- С.114-118.

Зиновьев Н.И., Васильченко Я.В. Обеспечение стабильности обработки деталей сборными резцами с многогранными неперетачиваемыми пластинами//Резание и инструмент в технологических системах.- Харьков: ХГПУ.- 1997., вып. 51.- С.106-110.

3. Мироненко Е.В., Клименко Г.П., Васильченко Я.В. Определение показателей надежности инструмента с износостойкими покрытиями в связи с обеспечением стабильного стружкодробления // Надежность режущего инструмента и технологической системы.- Краматорск: ДГМА.- 1997. С.7-14.

4. Клименко Г.П., Васильченко Я.В. Квалиметрических подход к оценке уровня эксплуатации режущего инструмента// "Прогрессивные технологии машиностроения. Прогрессивные методики преподавания." - вып.1.- Сумы: СГПУ .-1997.- С.114-118.

5. Черномаз В.Н., Васильченко Я.В., Бессонова М.А Использование кластерного анализа для классификации и проектирования сменных многогранных пластин для заданных областей функционирования // Надежность режущего инструмента и технологической системы.- Краматорск, 1997, с.7-12 .

6. Клименко Г.П., МироненкоЕ.В., Васильченко Я.В. Оптимизация процесса обработки деталей сборными резцами с учетом стружкодробления // Современные технологии, экономика и экология в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве. - Киев: ИСМО.- Алушта.- 1998.- С.169-171.

7. Зиновьев Н.И., Васильченко Я.В. Повышение стабильности механообработки сборными резцами// Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва.- Киев: НТУУ "КПИ" . Т.1.- 1998.- С.353-356.

8. Клименко Г.П., Васильченко Я.В. Анализ областей функционирования сборных резцов как составная часть маркетинга режущего инструмента //"Высокие технологии в машиностроении" .- Харьков: ХГПУ.- 1998.- С.151-153.

9. Пат. 23083А Україна, МКІ В 23В 27/14. Багатогранна різальна пластина зі стружкозавиваючою канавкою/ Гузенко В.С., Мироненко Е.В., Васильченко Я.В., Краснокутська Л.В. (Украина); №94127939; Заявл.9.12.94; Опубл.30.06.98.

10. Гузенко В.С., Мироненко Е.В, Васильченко Я.В. Специальные формы многогранных пластин для автоматизированного производства //Современные проблемы машиностроения и технический прогресс.- Донецк: ДонГТУ.- 1996.- С.15.

Размещено на Allbest.ru