Підвищення ефективності експлуатації свердел під час обробки композиційних матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису

МАМЛЮК ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 621.951

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ СВЕРДЕЛ ПІД ЧАС ОБРОБКИ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Фах 05.03.01 - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2002

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” і Київському авіаційному технікумі Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Лупкін Борис Володимирович, Національний технічний університет України “КПІ”, проф. кафедри.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, с.н.с. Клименко Сергій Анатолійович, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.Н. Бакуля НАН України, завідуючий відділом;

кандидат технічних наук, доцент Антонюк Віктор Степанович, Національний технічний університет України “КПІ”, доцент кафедри виробництва приладів.

Провідна установа: Донецький національний технічний університет (ДПІ), кафедра металорізальних верстатів та інструментів

Захист відбудеться 5 липня 2002 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.11 при Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, корпус 1, аудиторія 214.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного технічного університету України “КПІ” за адресою: м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий 5 червня 2002 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат технічних наук Майборода В.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

свердло заточування різання кут

Актуальність проблеми. Розвиток машинобудування на порозі третього тисячоліття ставить нові складніші питання до технології механічної обробки і, у тому числі, до інструментів, від характеристик яких залежить надійність та економічність роботи інструмента за умов високих швидкостей, навантажень, температур, хімічної взаємодії з оброблюваним матеріалом, а також високих вимог до геометрії обробки та якості оброблених поверхонь.

Постійно зростаюча потреба різних галузей промисловості в освоєнні нової техніки, яка має високі експлуатаційні характеристики, зумовила широке застосування різних полімерних і метало-полімерних композиційних матеріалів, особливо в аерокосмічній галузі машинобудування.

Серед різних полімерних композиційних матеріалів, таких як скло-, органо- і вуглепластики, склопластики знайшли найбільш широке застосування. Вони мають питому міцність у 5...6 разів більшу за алюміній. Гібридні матеріали на основі скляних волокон з добавками вуглецевих і борних волокон дають змогу значно підвищити твердість, модуль пружності та втомлювальну міцність. Тому ці матеріали тепер широко використовуються в сучасних конструкціях літаків і дають змогу досягти зниження маси планера на 20...25%, а космічних апаратів - до 40%.

Процеси механічної обробки композиційних матеріалів значно відрізняються від процесів обробки традиційних матеріалів. Тому композити відносять до групи важкооброблюваних матеріалів. Широке впровадження цих матеріалів стримується низькою оброблюваністю різанням, невисокою стійкістю інструмента і труднощами одержання якісної поверхні.

Найбільш розповсюдженою і трудомісткою операцією при механічній обробці конструкційних матеріалів, яка складає близько 50%, є операція свердління. При її виконанні необхідно забезпечити точність отвору в межах 11...12 квалітету і необхідні параметри шорсткості обробленої поверхні, виключивши відколи та спучування на вході і виході свердла з отвору.

Суттєво підвищити якість обробки можна за рахунок використання свердел спеціальної конструкції з підрізаючими ріжучими крайками. Однак, відомі конструкції спіральних свердел з підрізаючими ріжучими крайками застосовують в практиці обмежено. Це, значною мірою, пояснюється тим, що не було розроблено ефективних технологічних способів заточування таких інструментів, які дозволили б у широких межах змінювати величини геометричних параметрів ріжучої частини свердла.

Існуючі свердла для обробки композиційних матеріалів за своєю конструкцією і технологічністю не завжди задовольняють користувачів як за продуктивністю, так і за якістю обробки. Тому задача створення ефективних і простих за конструкцією інструментів, які задовольняли б як за стійкістю, так і за якістю обробки КМ при свердлінні, актуальна.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами. Дисертаційна робота виконувалася в рамках реалізації “Програми розвитку авіаційної промисловості України”, затвердженої Указом Президента України від 03.06.95 р., №363/3, а також пошукових тем, проведених в АНТК ім. О.К. Антонова у рамках галузевих програм, виконуваних згідно з Постановами Кабінету Міністрів України.

Ціль роботи - підвищення ефективності експлуатації свердел при обробці композиційних матеріалів шляхом розробки нових продуктивних способів заточування свердел і створення їх прогресивних конструкцій. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

1. Проаналізувати геометричні параметри свердел з перехідними ріжучими крайками і свердел з підрізаючими ріжучими крайками.

2. Розробити способи одночасного формоутворення задніх поверхонь центральної і периферійної ріжучих крайок свердел з перехідними та підрізаючими ріжучими крайками.

3. Розробити методику та алгоритм розрахунку параметрів установки свердла на 5-ти координатному заточувальному обладнанні з урахуванням профілю шліфувальних кругів для заточування свердел з перехідними ріжучими крайками і свердел з підрізаючими ріжучими крайками із заданими геометричними параметрами їх ріжучої частини.

4. Розробити конструкції свердел з відособленими направляючими стрічками та оптимальними геометричними параметрами на допоміжних ріжучих крайках.

5. Дослідити вплив конструктивних параметрів свердел з відособленими направляючими стрічками на зусилля різання і шорсткість оброблених отворів.

6. Визначити вплив відособлених направляючих стрічок на знос і стійкість інструмента.

7. Дослідити вплив конструктивних параметрів свердел із прямолінійними підрізаючими ріжучими крайками на зусилля різання і шорсткість обробленої поверхні.

Об'єктом дослідження є процес свердління деталей з композиційних матеріалів із забезпеченням необхідної якості в умовах авіаційного виробництва.

Предмет дослідження - способи формоутворення задніх поверхонь свердел і конструкції свердел для обробки композиційних матеріалів.

Методи досліджень - теоретичні методи, які базуються на загальних положеннях теорії різання, теорії механізмів і машин; математичному аналізі і моделюванні. Теоретична частина виконана з використанням методів векторної алгебри, аналітичної і диференціальної геометрії. Експериментальна частина - дослідницько-промисловою перевіркою.

Наукова новизна роботи:

на основі теоретичних досліджень встановлено вплив конструктивних параметрів свердел з перехідними ріжучими крайками на геометричні параметри їх ріжучої частини; визначені їх величини, які забезпечують можливість формоутворення задніх поверхонь перехідної і центральної ріжучих крайок.

вирішено задачу визначення геометричних параметрів ріжучої частини свердел із прямолінійними підрізаючими ріжучими крайками; виявлено вплив конструктивних елементів свердла на величини геометричних параметрів ріжучої частини при їх вимірюванні в різних точках ріжучих крайок.

розроблено методики та алгоритми розрахунку параметрів установки інструмента відносно шліфувальних кругів при одночасному заточуванні новими способами задніх поверхонь суміжних ріжучих крайок свердел з перехідними ріжучими крайками і свердел із підрізаючими ріжучими крайками за заданими геометричними параметрами їх ріжучої частини.

встановлено зв'язок конструктивних параметрів ріжучої частини свердел з відособленими направляючими стрічками із силовими характеристиками процесу свердління композиційних матеріалів, якістю обробленої поверхні, зношенням і стійкістю інструмента.

розроблено математичні моделі для розрахунку зусиль різання при обробці композиційних матеріалів свердлами з підрізаючими ріжучими крайками, виявлено вплив їх конструктивних параметрів і режимів різання на осьове зусилля та крутильний момент.

на основі експериментальних досліджень визначено математичну модель, яка характеризує зв'язок конструктивних параметрів свердел з підрізаючими ріжучими крайками і режимів різання із шорсткістю обробленої поверхні.

Практичне значення отриманих результатів:

на основі результатів проведеного дослідження розроблено нові, більш досконалі, порівняно з відомими, способи утворення задніх поверхонь свердел з підрізаючими ріжучими крайками і свердел з перехідними ріжучими крайками, при яких одночасно заточують суміжні задні поверхні дотичних ріжучих крайок, що відповідно підвищує продуктивність обробки. Новизну розроблених способів захищено патентами України.

розроблено конструкції свердел з відособленими направляючими стрічками, що дозволило при обробці композиційних матеріалів підвищити стійкість інструмента в 2,5 рази, порівняно зі стійкістю стандартних свердел, знизити шорсткість обробленої поверхні. Новизну розробленого свердла захищено патентом України.

Результати досліджень і розробок впроваджені у виробництво з річним економічним ефектом 77,2 тис. грн. на Харківському державному авіаційному виробничому підприємстві ХДАВП, державному підприємстві Харківський машинобудівний завод “ФЕД”, Київському підприємстві АНТК ім. О.К. Антонова, Київському державному авіаційному заводі “АВІАНТ”.

Особистий внесок здобувача складають вирішені ним науково-технічні проблеми, які включають в себе концепції, принципи і загальні математичні моделі, що є базовими при створенні наукових основ технології виробництва на операціях свердління виробів із композиційних матеріалів. Отримані нові конкретні теоретичні результати, висвітлені у чотирьох статтях без співавторства. У колективних публікаціях (7 статей і 5 патентів України) автору належать ідеї і загальні підходи у вирішенні конкретних завдань. У монографії “Конструкція літальних апаратів” автором написано перший розділ.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати доповідалися та обговорювалися на дев'ятій і десятій міжнародних конференціях “Авіаційно-космічна техніка і технологія” Харків - Рибальське, вересень 2000 і 2001 р.; другій і третій промислових конференціях з міжнародною участю “Ефективність реалізації наукового, ресурсного і промислового потенціалу в сучасних умовах”, лютий-березень 2001, 2002 р., смт. Славське, Львівської області; двадцять першій міжнародній щорічній науково-практичній конференції “Композиційні матеріали в промисловості” (Славполіком), травень, 2001 р., м. Ялта; міжнародній конференції “Прогресивна техніка і технологія - 2001”, червень, 2001 р., м. Севастополь.

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані в 16 статтях і збірниках наукових праць переліку ВАК України, у т.ч.: 5 патентах України (бюл. №4, 5, 1999 р.), 2-х матеріалах і тезах конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертацію викладено на 145 сторінках, що включають в себе 135 стор. основного тексту, 49 ілюстрацій, 39 таблиць, список використаної літератури зі 130 найменувань. Робота складається зі вступу, 6 розділів, висновків і додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та основні задачі дослідження, показано наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів, а також апробацію матеріалів роботи на конференціях і в публікаціях.

У першому розділі виконано огляд літературних джерел по темі дисертації і сформульовано її мету та задачі. Аналіз літературних даних показав, що композиційні матеріали все більш поширюються в машинобудуванні. Однією з трудомістких і частіше застосовуваних операцій у машинобудуванні є свердління. Розглянуто вимоги, висунуті до операції свердління і конструкції використовуваних спіральних свердел. На основі проведеного аналізу визначено та обґрунтовано шляхи поліпшення конструктивних параметрів спіральних свердел і їх експлуатації під час обробки композиційних матеріалів, що дозволило сформувати мету і завдання дослідження.

В другому розділі викладено результати аналізу геометричних параметрів ріжучої частини спіральних свердел з перехідними ріжучими крайками (з подвійним заточуванням), коли задня поверхня свердла є сукупністю площин. Положення задніх площин визначається векторами нормалей до них. Вектор нормалі до задньої площини , що примикає до центральної ріжучої крайки, дорівнює:

,

де - вектор, що йде по центральній ріжучій крайці;

- вектор, що йде по лінії перетинання задніх площин із площиною, перпендикулярною до осі свердла.

Вектор нормалі до задньої площини , що примикає до перехідної ріжучої крайки, дорівнюватиме:

,

де - вектор, що йде по перехідній ріжучій крайці.

Кут між площинами і дорівнює куту між нормалями і :

,

де II - інструментальний задній кут, вимірюваний у площині, перпендикулярній до осі свердла.

Знаючи положення задніх площин, проаналізовані нові способи їх одночасного заточування, схеми яких зображено на рис. 2. Було аналітично визначено кути установки універсально-заточувальної голівки під час заточування свердла.

Методику визначення положення свердла відносно шліфувального круга було прийнято таку:

- поворотом голівки навколо осі В вектор встановлюємо паралельно до напрямку зворотно-поступальних рухів столу універсально-заточувального верстата;

- поворотом навколо осі Б встановлюємо вектор нормалі паралельно до осі шліфувального круга.

Кути установки універсально-заточувальної голівки дорівнюють:

Б = (90 - 0);

В = - (90 - II);

де tg0 = tg0 cosII.

Кут повороту А приймається таким, що дорівнює нулю.

Методику визначення кутів установки голівки під час заточування було прийняту таку:

- поворотом навколо осі В вектор встановлюємо паралельно напрямку зворотно-поступальних рухів столу верстата;

- поворотом навколо осі Б встановлюємо вектор нормалі у вертикальне положення.

Кути установки універсально-заточувальної голівки дорівнюватимуть:

Б = 0, В = - (90°-II)

У третьому розділі викладено результати аналізу геометричних параметрів ріжучої частини спірального свердла із підрізаючими ріжучими крайками, коли задня поверхня є сукупністю площин. Положення задніх площин визначається векторами нормалей до них.

Вектор нормалі до задньої площини підрізаючої ріжучої крайки дорівнює:

де - вектор, що йде по підрізаючій ріжучій крайці;

- вектор, що йде по задній поверхні в нормальному до підрізаючої ріжучої крайки перерізі.

Вектор нормалі до задньої площини дорівнює:



де - вектор, що йде по центральній ріжучій крайці;

- вектор, що йде по задній поверхні у нормальному до центральної ріжучої крайки перерізі.

Кут між площинами і дорівнює куту між нормалями і

.

Після відповідних перетворень будемо мати:

В окремому випадку кут між площинами і може дорівнювати 90.

Тоді

де - інструментальний задній кут на підрізаючій ріжучій крайці у нормальному до неї перерізі;

- інструментальний задній кут на центральній ріжучій крайці у нормальному до неї перерізі.

За приведеною формулою можна визначити геометричні параметри ріжучої частини свердла, тобто кути , , і , за яких кут між площинами і дорівнюватиме 90.

Вектор , що йде по лінії перетинання площин і , дорівнюватиме:

Знаючи положення задніх площин, проаналізовано нові способи їх одночасного заточування.

Було аналітично визначено кути установки універсально-заточувальної голівки за розглянутими способами заточування свердел.

Методику визначення положення свердла відносно шліфувального круга було прийнято таку:

використовуючи повороти встановленого в універсально-заточувальній голівці спірального свердла навколо осей В і Б, встановлюємо заточувальну площину у горизонтальне положення, а нормаль до неї - у вертикальне.

- поворотом навколо осі А вектор , розташований у горизонтально встановленій площині , приводиться в положення, паралельне подовжній подачі столу універсально-заточувального верстата. За такої установки робиться заточування обох задніх площин і шліфувальним кругом, профіль якого визначається кутом .

Розрахунок кутів установки універсально-заточувальної голівки виконують за формулами:

.

де ;

;

.

У розглянутому випадку, кут нахилу поперечної крайки дорівнюватиме

,

де .

Для того, щоб одержати незалежну величину кута , роблять заточування потиличної площини за такими кутами установки універсально-заточувальної голівки:

де ,

,

= 0.

Методику визначення кутів установки універсально-заточувальної голівки під час заточування з було прийнято таку:

- використовуючи повороти закріпленого в універсально-заточувальній голівці свердла навколо осей В і Б, встановлюємо заточувальну площину у положення, перпендикулярне до площини столу універсально-заточувального верстата, а вектор - у горизонтальне положення, паралельне до площини столу верстата;

- поворотом навколо осі А на кут А вектор встановлюємо в положення, паралельне до подовжньої подачі столу верстата.

Розрахунок кутів установки універсально-заточувальної голівки виконують за формулами:

,

При заточуванні потиличної площини 3 центральної ріжучої крайки універсально-заточувальна голівка за тих же кутів і повертається на інший кут . Взагалі, під час заточування площини 3, змінюються два кути повороту універсально-заточувальної голівки.

У четвертому розділі наведено опис експериментальних досліджень процесів формоутворення задніх поверхонь свердел різних конструкцій.

Результати спробних заточувань свердел з перехідними ріжучими крайками і свердел із підрізаючими ріжучими крайками на універсально-заточувальному верстаті за допомогою універсально-заточувальної голівки підтвердили справедливість розроблених методик визначення кутів установки універсально-заточувальної голівки, профілю шліфувальних кругів, відповідних до виведених аналітичних залежностей, для нових розроблених способів заточування спіральних свердел, призначених для свердління композиційних матеріалів. Новизну способів підтверджено патентами України.

П'ятий розділ присвячений експериментальному дослідженню процесу свердління композиційних матеріалів свердлами з відособленими направляючими стрічками. Приведено результати силових випробувань експериментальних свердел, які показали, що в результаті створення позитивного допоміжного заднього кута на допоміжній ріжучій крайці, знижуються як зусилля подачі, так і крутильний момент.

Введення в конструкцію свердла однієї відособленої направляючої стрічки спричинює збільшення як зусилля подачі, так і крутильного моменту.

Порівняно зі стандартним свердлом, зусилля подачі свердла з однією відособленою направляючою стрічкою в середньому знижується на 12%, а крутильний момент - на 25%. Введення в конструкцію свердла другої направляючої стрічки на кожному зубі приводить відповідно до зростання як осьової сили, так і крутильного моменту.

Однак, у цьому випадку зусилля різання свердлами з двома відособленими направляючими стрічками і нагострозаточеній допоміжній ріжучій крайці менше, ніж зусилля різання стандартним свердлом. Введення додатково в конструкцію свердла подвійного заточування приводить до зниження зусилля подачі і зростання крутильного моменту як у стандартних свердел, так і свердел з відособленими направляючими крайками. Випробування показали, що конструкція робочої частини спірального свердла при обробці композиційних матеріалів суттєво впливає на шорсткість поверхні.

Експерименти показали, що у свердел з нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками величина середньоарифметичного відхилення профілю Ra різко зростає порівняно з обробкою стандартним свердлом.

Введення в конструкцію свердла однієї відособленої направляючої стрічки при нагострозаточених допоміжних ріжучих крайках приводить до суттєвого зниження шорсткості обробленої поверхні. Однак, у цьому разі шорсткість обробленої поверхні під час свердління свердлом з однією відособленою направляючою стрічкою і нагострозаточеною допоміжною ріжучою крайкою незначно перевищує шорсткість обробленого отвору під час свердління стандартним свердлом.

Введення в конструкцію свердла з нагострозаточуваними допоміжними ріжучими крайками другої відособленої направляючої стрічки на кожному зубі свердла поліпшує напрямок свердла і приводить до зниження шорсткості обробленої поверхні. Обробка свердлом із двома направляючими стрічками на кожному зубі приводить до помітного зниження шорсткості обробленої поверхні порівняно з обробкою стандартним свердлом. Введення в конструкцію свердла перехідних крайок (подвійне заточування) знижує шорсткість обробленої поверхні, як у стандартних свердлів, так і свердел з відособленими направляючими стрічками.

При цьому шорсткість обробленої поверхні нижче під час застосування свердел з відособленими направляючими стрічками порівняно з обробкою стандартним свердлом.

Проведені стійкістні випробування свердел діаметром 26 мм із відособленими направляючими стрічками і нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками показали, що їх стійкість у 2,48 рази вища за стійкість стандартних свердел при однакових величинах геометричних параметрів ріжучої частини (2 = 100, = 20, = 55) і режимах різання (n = 750 об/хв, S = 0,28 мм/об).

Результати визначення зусиль різання, шорсткості обробленої поверхні та стійкістних випробувань підтвердили висунуту робочу гіпотезу про підвищення роботоздатності спіральних свердел під час обробки композиційних матеріалів за рахунок застосування відособлених направляючих стрічок і нагострозаточених допоміжних ріжучих крайок.

У шостому розділі наведено результати експериментального дослідження зусиль різання і шорсткості обробленої поверхні під час свердління свердлами з підрізаючими ріжучими крайками. Для одержання інформаційної матриці силових випробувань було реалізовано план дослідів, де подача S варіювалася на трьох рівнях, кут при вершині підрізаючих ріжучих крайок - на чотирьох рівнях, величина перевищення вершини свердла над периферійною точкою підрізаючих ріжучих крайок - на трьох рівнях. Для побудови математичних моделей силових характеристик використовувався модифікований спрощений алгоритм методу групового обліку аргументів (МГОА). Пошук моделей здійснювався в просторі , . Класом функцій для побудови моделей обраний клас степеневих поліномів. У результаті обробки експериментальних даних отримані моделі у вигляді степеневих поліномів



Результати перевірки за критерієм Фішера підтвердили гіпотезу про адекватність моделей досліджуваному процесу.

Аналіз математичних моделей показав, що збільшення подачі S приводить до збільшення осьової сили і крутильного моменту, а збільшення кута при вершині - до зменшення зусиль свердління Рос і Мкр.

Експериментально було визначено залежність середньоарифметичного відхилення профілю Rа при свердлінні свердлами з підрізаючими ріжучими крайками і отримано математичну модель:

Аналіз математичної моделі показав, що величина шорсткості Rа зменшується при зменшенні кута і подачі S, а також при збільшенні величини . За результатами досліджень свердел з підрізаючими ріжучими крайками рекомендовані такі величини його конструктивних параметрів = 45…60, = 1,0…1,5 мм.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Запропоновано нові способи заточування свердел з перехідними ріжучими крайками і свердел з підрізаючими ріжучими крайками, які забезпечують одночасну обробку задніх поверхонь центральної і периферійної ріжучих крайок. На нові способи заточування отримано позитивні рішення Держкомітету України.

Розроблено методику і виведено аналітичні залежності для розрахунку параметрів установки свердла на 5-ти координатному обладнанні і визначення профілю шліфувальних кругів при одночасному заточуванні двох суміжних задніх площин свердла з заданими геометричними параметрами їх ріжучої частини.

Встановлено вплив конструктивних параметрів свердел з відособленими направляючими стрічками на зусилля різання. Доведено, що наявність позитивного заднього кута на допоміжній ріжучій крайці, приводить до зниження як зусилля подачі, так і крутильного моменту. Введення в конструкцію свердла другої направляючої стрічки приводить до зростання зусиль різання.

Визначено, що застосування свердел з нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками без направляючих стрічок приводить до підвищення шорсткості, а введення в конструкцію направляючих стрічок приводить до суттєвого зниження шорсткості обробленої поверхні.

Встановлено, що зношення свердел з відособленими направляючими стрічками відбувається менш інтенсивно, чим зношення стандартних свердел. Стійкість свердел з відособленими направляючими стрічками і нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками вища за стійкість стандартних свердел у 2,48 рази.

Виведено математичні моделі зусиль різання для свердел із прямолінійними підрізаючими ріжучими крайками. Доведено, що зростання кута при вершині на підрізаючій ріжучій крайці приводить до зменшення зусиль різання, це пояснюється зниженням питомих зусиль різання.

Визначено вплив конструктивних параметрів свердел із прямолінійними підрізаючими ріжучими крайками на шорсткість поверхні. Виведено математичну модель шорсткості обробленої поверхні при свердлінні свердлами з підрізаючими ріжучими крайками.

Встановлено, що зі зростанням кута при вершині на підрізаючій ріжучій крайці спостерігається підвищення шорсткості обробленої поверхні. Збільшення величини приводить до зниження шорсткості обробленої поверхні.

Розроблені конструкції свердел з відособленими направляючими стрічками і нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками пройшли виробничі випробування і прийняті до впровадження на Харківському державному авіаційному виробничому підприємстві ХДАВП, державному підприємстві Харківський машинобудівний завод “ФЕД”, Київському підприємстві АНТК ім. О.К. Антонова, Київському державному авіаційному заводі “АВІАНТ” з очікуваним економічним ефектом у розмірі 77,2 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

Мамлюк О.В. Формоутворення задніх площин свердел із подвійним заточуванням. Весник, Машиностроение, - Київ: НТУУ “КПІ”, 2000. Вип. 39.
с 296-300.

Д.т.н. Лупкин Б.В., инж. Мамлюк О.В. Использование ручного механизированного инструмента при обработке КМ. Авиационно-космическая техника и технология. Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”, вып. 18. - Харьков, 2000. - с. 116-119.

Д.т.н. Лупкин Б.В., инж. Мамлюк О.В. Особенности обработки композиционных материалов. Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”, вып. 17. - Харьков, 2000. - с. 157-161.

Костюк Г.И., Мамлюк О.В., Шпаковский И.В. Тепловое и напряженное состояние инструмента с покрытием и упрочненным слоем при плазменно-механической обработке металлических композиционных материалов. Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”, вып. 17. - Харьков, 2000. - с. 180-186.

Мамлюк О.В. Геометрия задних поверхностей сверл с прямолинейными подрезающими режущими кромками. Научно-технический журнал “Технологические системы”, №1(7), 2001 г.

Мамлюк О.В. Сверление композиционных материалов. Вестник, Машиностроение. - Киев: НТУУ “КПИ”, вып. 41, 2001 г., с. 195.

Инж. Мамлюк О.В. Влияние геометрических параметров сверла на процесс сверления стеклопластиков. Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”, вып. 25. - Харьков, 2001. - с. 361-367.

Д.т.н. Лупкин Б.В., Мамлюк О.В. Классификация композиционных материалов как объекта при механической обработке. Вестник, Машиностроение. - Киев: НТУУ “КПИ”, вып. 40, 2001 г., с. 353-358.

Мамлюк О.В. Свердління композиційних матеріалів. Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту, випуск 19. Технічні науки. Житомир, - 2001, с. 57-61.

Патент 38809 А України, МКІ В23В51/02. Свердло спіральне. (Лупкін Б.В., Мамлюк О.В., Равська Н.С.) Заявлено 19.10.2000 р., опубл. 15.05.2001 р. Бюл. №4.

Патент 38810 А України, МКІ В23В51/02. Свердло спіральне. (Лупкін Б.В., Равська Н.С., Мамлюк О.В.) Заявлено 19.10.2000 р., опубл. 15.05.2001 р. Бюл. №4.

Патент 38808 А України, МКІ В23В51/02. Перове свердло. (Лупкін Б.В., Мамлюк О.В., Равська Н.С.) Заявлено 19.10.2000 р., опубл. 15.05.2001 р. Бюл. №4.

Патент 38815 А України, МКІ В23В51/02. Перове свердло. (Равська Н.С., Мамлюк О.В.) Заявлено 20.10.2000 р., опубл. 15.05.2001 р. Бюл. №4.

Патент 38816 А України, МКІ В23В51/02. Перове свердло. (Лупкін Б.В., Мамлюк О.В.) Заявлено 20.10.2000 р., опубл. 15.05.2001 р. Бюл. №4.

Д.т.н. Лупкин Б.В., Мамлюк О.В. Механическая обработка композиционных материалов. Вторая Международная промышленная конференция “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (Славпром). Київ - Славське, 2001, с. 33-36.

Лупкин Б.В., Мамлюк О.В. Механическая обработка композиционных материалов. Труды Международной ежегодной научно-практической конференции “Композиционные материалы в промышленности” (Славполиком). Ялта, 2001, с. 70-79.

АНОТАЦІЇ

Мамлюк О.В. Підвищення ефективності експлуатації свердел під час обробки композиційних матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", 2002 р.

Дисертацію присвячено розробці ефективних процесів експлуатації спіральних свердел під час обробки композиційних матеріалів за рахунок створення нових продуктивних методів переточування свердел і розробки їх прогресивних конструкцій.

На основі аналізу геометричних параметрів ріжучої частини було розроблено спіральні свердла з нагострозаточеними допоміжними ріжучими крайками і відособленими направляючими стрічками.

У результаті експериментальних досліджень свердел із прямолінійними підрізаючими ріжучими крайками було розроблено математичні моделі силових залежностей і шорсткості обробленої поверхні.

Нові способи заточування свердел і конструкції свердла з відособленими направляючими стрічками було випробувано у виробничих умовах і прийнято до впровадження на Харківському державному авіаційному виробничому підприємстві ХДАВП, державному підприємстві Харківський машинобудівний завод “ФЕД”, Київському підприємстві АНТК ім. О.К. Антонова, Київському державному авіаційному заводі “АВІАНТ”.

Ключові слова: відособлені направляючі стрічки, нагострозаточені допоміжні і прямолінійні підрізаючі ріжучі крайки, стійкість свердла, зусилля свердління, шорсткість поверхні.

Mamlyuk O.V. Increasing of exploitation effectiveness of drills when composite materials working - Manuscript.

Thesis for scholar degree of candidate of technical sciences, on specialty 05.03.01 - Processes of mechanical working, machines and tools - National technical university of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, 2002.

Thesis is devoted to elaboration of effective processes of twist drills exploitation when composite materials working due to working out new productive methods of resharpening drills and elaboration of their progressive design.

On the basis of geometrical parameters analysis of cutting part the twist drills with acute sharpened additional cutting edges and separate guide bands were elaborated.

As the result of the experimental analysis of the drills with the straight-line undercutting edges the mathematical models of mechanical dependence and roughness of the worked surface were elaborated.

New methods of sharpening drills and their design were tested under production conditions and approved for introduction at Kharkov State Aviation Production Enterprise KSAPE, Kyiv Enterprise ASTC named after Antonov, Kyiv Aviation Plant “AVIANT”.

Key words: separate guide bands, acute sharpened additional and straight-line undercutting edges, durability of drill, drilling force, roughness of surface.

Мамлюк О.В. Повышение эффективности эксплуатации сверл при обработке композиционных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", 2002 г.

В диссертации разработаны новые способы формообразования задних поверхностей сверл и их прогрессивные конструкции для обработки композиционных материалов.

С целью повышения производительности заточки сверл разработаны новые способы одновременного формообразования двух смежных задних плоскостей сверл с переходными режущими кромками и сверл с подрезающими режущими кромками.

Для предложенных новых способов заточки сверл были разработаны методики определения углов установки универсально-заточной головки на универсально-заточном станке и выведены необходимые аналитические зависимости для расчета параметров установки сверла относительно шлифовального круга, обеспечивающие заданные геометрические параметры.

Одним из недостатков стандартного спирального сверла является несовершенство геометрических параметров на вспомогательной режущей кромке - кромке ленточки, где вспомогательные задние углы 1 = 0 и вспомогательные углы в плане практически также равны нулю.

Неблагоприятная геометрия кромки ленточки при обработке композиционных материалов способствует интенсивному износу сверл на его периферии, что и снижает стойкость инструмента. Поэтому предложено функции, выполняемые ленточкой, разделить на два конструктивных элемента сверла: наострозаточенную вспомогательную режущую кромку с положительным значением заднего угла 1 на всем ее протяжении и обособленную направляющую ленточку.

Для оценки работоспособности сверл с обособленными направляющими ленточками были проведены исследования усилий резания, шероховатости обработанной поверхности, износа и стойкости. Результаты испытаний показали существенное повышение работоспособности сверл с обособленными направляющими ленточками и наострозаточенными вспомогательными режущими кромками.

Стойкость разработанных сверл в 2,48 раза выше стойкости стандартных сверл при одинаковых геометрических параметрах их режущих частей и режимах резания.

Эксперименты показали, что введение в конструкцию сверла с наострозаточенной вспомогательной режущей кромкой одной обособленной направляющей ленточки незначительно повышает шероховатость обработанного отверстия по сравнению со стандартным сверлом.

В случае введения в конструкцию сверла двух направляющих ленточек на каждом зубе приводит к заметному снижению шероховатости обработанной поверхности по сравнению с обработкой стандартным сверлом.

Введение в конструкцию сверла переходных кромок (двойная заточка) снижает шероховатость обработанной поверхности, как у стандартных сверл, так и сверл с обособленными направляющими ленточками.

В работе проведены исследования обработки композиционных материалов спиральными сверлами с прямолинейными подрезающими режущими кромками и для них выведены математические модели силовых зависимостей и шероховатости обработанной поверхности.

Анализ математических моделей показал, что увеличение подачи S приводит к существенному увеличению осевой силы и крутящего момента, а увеличение угла при вершине - к уменьшению усилий сверления Рос и Мкр. Величина в исследованном диапазоне не оказывает существенного влияния на силовые характеристики процесса сверления.

В диссертационной работе даны рекомендации по выбору конструктивных параметров таких сверл.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований были апробированы в производственных условиях и приняты к внедрению на Харьковском государственном авиационном производственном предприятии ХГАПП, государственном предприятии Харьковский машиностроительний завод “ФЭД”, Киевском предприятии АНТК им. О.К. Антонова, Киевском государственном авиационном заводе “АВИАНТ”.

Ключевые слова: обособленные направляющие ленточки, наострозаточенные вспомогательные режущие кромки, прямолинейные подрезающие режущие кромки, стойкость сверла, усилия сверления, шероховатость поверхности.

Размещено на Allbest.ur

...