Теоретичні основи прогнозування термопружних деформацій осьового інструмента і деталі і їх вплив на точність обробки отворів
Підвищення точності обробки отворів осьовим лезовим інструментом за рахунок усунення похибок поздовжнього профілю отворів. Особливості контактних і термопружних процесів в зоні контакту інструмента і деталі. Математична модель похибки перетину отвору.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.01.2016 |
| Размер файла | 72,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ванням граничних умов величина радіального зсуву поверхні деталі в зоні різання на початку і середині отвору визначалася виразами
де - глибина зони прогрівання деталі.
Для визначення температурних деформацій в тонкостінних втулках використовувалася теорія тонкостінних циліндрових оболонок, а як зовнішнє навантаження розглядалися згинаючі моменти від нерівномірного прогрівання ()
Дослідження, проведені на основі виразів (27) -(29) для різних варіантів режимів різання і розмірів деталі, дозволили виявити і обґрунтувати характерну нелінійність зміни температурних деформацій деталі по глибині отвору і їх домінуючий вплив на утворення бочкоподібної форми поздовжнього профілю отвору. Так, згідно з (27) і (28) при розвертуванні отвору d = 16 мм при V = 6,28 м/хв, S = 0,8 мм/об температурні деформації деталі на початку отвору склали мкм, в кінці отвору мкм, у середині отвору мкм. Отже, у середині отвору нагрів деталі сприяє звуженню отвору, зняттю додаткового припуска і розбиванню отвору. На початку і кінці отвору відбувається розширення отвору під час обробки і, як наслідок, зменшення товщини шару, що зрізається. Тому, після охолодження деталі в цих зонах отвір виявляється усадженим. Аналогічні результати були одержані і для тонкостінних втулок.
Оскільки вирази (27) - (29) не враховують нагрів всієї деталі і дозволяють визначати термопружні деформації тільки в характерних точках, для досліджень впливу режимів різання на температурні деформації деталі використовувалися чисельні методи досліджень. При цьому основною характеристикою температурних деформацій деталі була діаграма радіальних зсувів поверхні деталі в зоні різання , одержана як огинаюча діаграм радіальних зміщень для всіх положень теплового джерела. Для всіх випадків () діаграма мала характерну сідлоподібну форму, яка відповідає бочкоподібній формі поздовжнього профілю отвору. Це дозволяє стверджувати про значний вплив температурних деформацій деталі на форму отвору. Для більшості деталей температурні деформації посередині отвору сприяють його розбиванню.
Дослідження термопружних деформацій інструменту проводилося лише на основі чисельного моделювання з використанням одержаних раніше теплових моделей інструменту. Виявилося, що температурні деформації інструменту по всій глибині сприяють розбиванню отвору. Проте у середині і в кінці отвору зміна температурних деформацій інструменту носить практично лінійний характер і не може впливати на утворення бочкоподібної форми отвору. Тому, очевидно, що домінуючий вплив на бочкоподібну форму поздовжнього профілю отвору в цих зонах робить нелінійна температурна деформація деталі.
Для оцінки температурних деформацій інструменту з урахуванням особливостей його нагріву, виявлених при чисельному моделюванні, була одержана залежність
- температура серцевини інструменту, - температура на вершині ріжучої кромки, що приймається рівній температурі деталі в зоні різання.
У сьомому розділі - "Підвищення точності поздовжнього профілю отвору при чистовій обробці осьовим інструментом" була розроблена загальна структура похибки поздовжнього профілю отвору при чистовій обробці осьовим інструментом, розроблена комплексна математична модель формування поздовжнього профілю отвору при його чистовій обробці осьовим інструментом і досліджено на її основі вплив робочих процесів на точність поздовжнього профілю отвору, розроблені практичні рекомендації по підвищенню точності поздовжнього профілю отвору, що містить рекомендації щодо прогнозування похибки поздовжнього профілю, проектування осьового інструменту і вибору раціональних режимів і схем обробки.
При розробці структури похибки поздовжнього профілю отвору були виділені наступні основні характеристики:
- відхилення від номінального розміру в довільному перетині х,
- розбивання отвору,
бочкоподібність отвору або відхилення від прямолінійності, де - коефіцієнт, що враховує вплив МОТС.
На основі залежності (35) і результатів досліджень різних компонентів деформації в розділах 3-6 була розроблена комплексна модель утворення похибки поздовжнього профілю отвору і методи прогнозування його форми і розмірів. Перший метод () заснований на результатах чисельного моделювання, другий - на одержаних в ході дослідження аналітичних залежностях. Для перевірки адекватності розробленої моделі і запропонованих методів прогнозування поздовжнього профілю отвору, були проведені експериментальні виміри похибки поздовжнього профілю через 5 мм за різних умов обробки (V = 4,02…13,32 м/хв при розвертуванні і V = 12,98…39,21 м/хв при зенкеруванні, S = 0,4…1,6 мм/об при розвертуванні і S = 0,4…0,8 мм/об при зенкеруванні) отвору Ш16мм. Порівняння результатів теоретичних і експериментальних досліджень (табл.1, 2 іпоказало, що найзначніша розбіжність фактичних і розрахункових відхилень для всіх варіантів умов різання спостерігається в кінці отвору. Це пояснюється тим, що крім краєвих ефектів величину деформації деталі в цій зоні визначають також осьова і радіальна складові сили різання.
d = 16 мм (а) і при зенкеруванні отвору d = 15,6 мм (б): 1) чисельний метод, 2) аналітичний метод,
3) середні експериментальні дані, 4) довірчий інтервал, 5) крива регресії
Аналіз результатів експериментальних вимірів поздовжнього профілю отвору при різних режимах різання показав, що найбільший вплив на розбиття отвору надає швидкість різання. Збільшення швидкості різання на початку, середині і кінці отвору в межах дослідженого інтервалу швидкостей приводить до збільшення розбивання отвору (до 3,5мкм посередині отвору) за рахунок збільшення інтенсивності теплових потоків і збільшення температурних деформацій інструменту і деталі. Збільшення глибини різання і подачі також сприяє збільшенню розбиття отвору, проте їх вплив менш істотний (0,2 мкм при збільшенні подачі і 0,6 мкм при збільшенні глибини різання).
На основі проведених досліджень розвитку фізичних процесів при обробці отворів автором були запропоновані ефективні способи підвищення якості поздовжнього профілю отвору при розвертуванні і зенкеруванні.
У основу способу підвищення точності поздовжнього профілю отвору при розвертуванні (А.С. №59745) був покладений принцип мінімізації температурного впливу в зоні різання другого ступеня двоступінчастої розвертки. Підвищення точності поздовжнього профілю досягається за рахунок розділення припуска між ступенями двоступінчастої розвертки, що забезпечує мінімальний зріз на другому ступені , де - коефіцієнт, що враховує застосування МОТС; вибору відстані між ступенями, що забезпечує мінімальний вплив тепловиділення першого ступеня на температуру в зоні різання другого ступеня
вибору раціональної геометрії ріжучої частини другої ступеня, що забезпечує умови зворотного зрізу на другому ступені шляхом регулювання
і диференційованого заточування зубів (А.С. №37588А). Експериментальні випробування нової конструкції двоступінчастої розвертки на різних інструментальних і машинобудівних заводах показало, що в порівнянні з обробкою одноступінчатою розверткою розбивання отвору зменшується до 3,6 разів, а бочкоподібність - до 3,9 разів. За рахунок використовування зворотної схеми різання при обробці двоступінчастою розверткою шорсткість обробленої поверхні зменшилася до 1,8 рази, а за рахунок диференційованого заточування підвищилася стійкість інструменту.
У основу способу підвищення точності поздовжнього профілю отвору при зенкеруванні (А.С. № 68851А) покладено відоме наукове положення про періодичний зрив наросту по задній поверхні інструменту і плавній зміні величини наросту при зміні режимів різання. Усунення розбивання отвору досягається за рахунок зменшення номінального розміру інструменту
,
а зниження бочкоподібності - за рахунок зміни величини наросту при плавній зміні швидкості різання від до на початку отвору і від до в кінці отвору і узгодженій зміні подачі і . Застосування цього способу розраховане на обробку отворів з швидкостями різання, перевищуючими критичні швидкості для наростоутворення, що характерне для зенкерування і при використовуванні стандартного інструменту дозволяє понизити бочкоподібність отвору до 4 разів.
Всі запропоновані способи, і засновані на них методики підвищення якості поздовжнього профілю отворів, запатентовані і впроваджені у виробництво на різних інструментальних (ВАТ Вінницький інструментальний завод, м. Вінниця) і машинобудівних (ВАТ "Гормаш", м. Донецьк; ВАТ КМЗ, м. Красноармійськ) заводах і проектних інститутах (ПКТІ, м. Донецьк). Очікуваний річний економічний ефект від упровадження нових способів чистової обробки отворів на ВАТ "Гормаш" при обробці базових поверхонь гідро розподільної апаратури вугільних комбайнів складає 52 тис. грн. Очікуваний річний економічний ефект від упровадження нових способів чистової обробки отворів на ВАТ КМЗ при обробці базових поверхонь пневмоапаратури систем шахтної вентиляції складає 21 тис. грн. У обох випадках економічний ефект був одержаний за рахунок оптимізації технологічного процесу, усунення деяких операцій чистової обробки і підвищення стійкості двоступінчастого інструменту. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження технологічного регламенту по обробці отворів підвищеної точності на машинобудівних заводах ВО "Укруглемаш" складає 62 тис. грн.
У додатках А, Б і В приведені пакети прикладних програм реалізації розроблених математичних моделей (Додаток А), рекомендації по проектуванню осьового інструменту і способах обробки отворів підвищеної точності осьовим інструментом (Додаток Б), результати заводських випробувань і впровадження цих рекомендацій (Додаток В).
ВИСНОВКИ
Основний результат роботи - розробка теоретичних основ прогнозування і усунення похибки поздовжнього профілю отвору при чистовій обробці осьовим інструментом, що дозволило розв'язати важливу науково-технічну проблему підвищення точності отворів.
1. На основі розробленої моделі контактної взаємодії при обробці отворів, методів прогнозування контактних деформацій і чисельного моделювання встановлено, що основну частину (понад 80%) контактних деформацій по задній поверхні інструменту складають пластичні деформації поверхні деталі, які не роблять впливу на точність обробки. Пружні деформації інструменту і деталі, загальна частка яких не перевищує 20%, сприяють усадці отвору і повинні враховуватися при оцінці точності його обробки. Сумарна величина пружних деформацій при чистовій обробці отворів досягає 0,5-2 мкм при розвертуванні і 2-4 мкм при зенкеруванні.
2. Запропонований спосіб визначення кута зсуву при обробці отворів, який враховує вплив кривини оброблюваних поверхонь і температури в зоні різання. Встановлено, що вплив кривини оброблюваної поверхні досягає 30% (для отворів малого діаметру при г = 0є) і істотно зменшується при збільшенні переднього кута, а вплив температури на кут зсуву при чистовій обробці отвору досягає 5%.
3. Розроблена математична модель формування теплового балансу при обробці отворів з урахуванням вторинного теплообміну. Встановлено, що основну частку (понад 60%) тепла, складає теплота, що виділилася за рахунок тертя по стрічках, що калібрують, які виконують визначальну роль у формуванні теплового балансу при несталому теплообміні за рахунок відведення тепла від більш нагрітого інструменту до деталі. При цьому домінуючим чинником, що визначає температуру в зоні різання при обробці отворів є масова теплоємність деталі.
4. На основі аналітичних моделей поперечних зміщень осі інструменту від дії неврівноваженої радіальної сили різання встановлено, що в інтервалі робочих температур, характерних для умов чистової обробки отворів, збільшення зміщення осі одновимірного інструменту за рахунок зміни модуля пружності матеріалу інструменту при нагріві не перевищує 0,5-1% при розвертуванні і 2-3,5% при зенкеруванні.
5. Розроблені математичні моделі розповсюдження тепла і утворення термопружних деформацій в деталі типу циліндрової втулки. Вперше встановлений і підтверджений результатами чисельного моделювання нелінійний характер зміни температури і нелінійний характер розвитку температурних деформацій деталі в зоні різання по глибині отвору при чистовій обробці осьовим інструментом. Встановлено, що область інтенсивного нагріву деталі в зоні різання обмежена і складає 3-10 мм по глибині отвору і 3-7 мм по товщині деталі. Встановлено, що температурні деформації деталі у середині отвору сприяють його розбиттю, а на початку і кінці отвору залежно від режимів різання можуть сприяти як розбиттю, так і усадці.
6. Розроблена комплексна математична модель утворення похибки поздовжнього профілю отвору, на підставі якої встановлено, що його бочкоподібна форма є слідством температурних деформацій інструменту і деталі в зоні різання. Основною причиною бочкоподібності на початку отвору є температурні деформації інструменту, в кінці отвору - температурні деформації деталі. Основними причинами розбиття отвору є температурні деформації інструменту і деталі і зміщення осі інструменту.
7. Проведені експериментальні дослідження впливу виду осьового інструменту, способу обробки і режимів різання на форму і розміри поздовжнього профілю отвору, які підтвердили адекватність розробленої комплексної математичної моделі утворення похибки поздовжнього профілю. Розбіжність експериментальних і розрахункових значень розбиття отвору при розвертуванні не перевищувала 7%, а значень бочкоподібності - 15%. Найбільш суттєвий вплив на розбиття отвору надає швидкість різання.
8. Розроблені способи прогнозування форми і розмірів поздовжнього профілю отвору і способи зменшення його похибок за рахунок різних технічних і технологічних рішень. Використовування запропонованих конструкцій осьового інструменту, впроваджених на ВАТ "Вінницький інструментальний завод" (м. Вінниця), і способів обробки отворів при обробці деталей гідро- і пневмоапаратури на ВАТ "Гормаш" (м. Донецьк), ВАТ "КМЗ" (м. Красноармійськ) і ВО "Укруглемаш" дозволило понизити розбиття отворів до 3,6 разів, бочкоподібність до 3,9 разів і дало економічний ефект в 135 тис грн. за рахунок збільшення стійкості інструменту і оптимізації технологічного процесу.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ ТА ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК АВТОРА В ПУБЛІКАЦІЯХ В СПІВАВТОРСТВІ
1. Татьянченко А.Г. Температурное состояние осевого инструмента в условиях конвективного теплообмена // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.15. - Донецк: ДонНТУ, 2001. - С. 249-253.
2. Татьянченко А.Г. Погрешность профиля продольного сечения отверстия за счет температурных деформаций детали и инструмента // Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды КГТУ. Вып.1(10). - Кременчуг: КГТУ, 2001. - С.401-404.
3. Малышко И.А., Татьянченко А.Г. Температурные деформации детали при обработке отверстий / Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.17. - Донецк, 2001. - C.45-51. (Автором розроблені теоретичні основи утворенні термопружних деформацій).
4. Малышко И.А., Татьянченко А.Г., Бочаров С.И. Температурное состояние детали при развертывании отверстий // Вісник інженерної академії. - Київ, 2001. - №3. - С.231-233. (Автором розроблена математична модель і досліджено розвиток термопружних деформацій).
5. Татьянченко А.Г. Определение угла сдвига при обработке отверстий осевым лезвийным инструментом // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. Вип. 71. - Донецьк: ДонНТУ, 2004. - C.140-144.
6. Татьянченко А.Г. Определение температуры детали в зоне резания при обработке отверстий // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып. 28. - Донецк, ДонНТУ, 2004. - C.179-184.
7. Татьянченко А.Г. Влияние контактного деформирования инструмента и детали в зоне резания на точность обработки отверстий // Резание и инструмент. - Харьков, 2004. - C.73-76.
8. Татьянченко А.Г., Малышко И.А. Прогнозирование точности обработки отверстий по температурным деформациям детали в зоне резания // Вісник двигунобудування. Научно-технический журнал. - Запорожье: ОАО "Мотор-Січ", 2004. - №3. - С.80-85. (Автором розроблена математична модель і досліджено вплив термопружних деформацій на точність отвору).
9. Татьянченко А.Г., Малышко И.А. Влияние кривизны обработанной поверхности на характер тепловыделения по задней поверхности инструмента при обработке отверстий // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.21. - Донецк: ДонНТУ, 2002. -- С.80-85. (Автором розроблена математична модель і досліджено вплив кривини на кут зсуву).
10. Татьянченко А.Г. Малышко И.А. Определение контактных усилий по задней поверхности инструмента при развертывании // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.19. - Донецк: ДонНТУ, 2002. -- С.239-245. (Автором розроблена математична модель і досліджено вплив контактних деформацій на точність отвору).
11. Татьянченко А.Г. Динамическая устойчивость процесса глубокого сверления // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. - Краматорськ, 2000. - С.74-79.
12. Малышко И.А., Татьянченко А.Г. Метод определения температурной зависимости модуля упругости инструментальных материалов // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. Вип.№10. - Краматорськ: ДДМА, 2000. - С.108-112. (Автором розроблена і виготовлена дослідна установка і розроблені методи обробки експериментальних даних).
13. Малышко И.А., Татьянченко А.Г. О влиянии теплофизических процессов на точность обработки одномерным осевым инструментом // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.12. - Донецк, 2000. - C.219-226. (Автором розроблена математична модель і досліджений вплив неврівноваженої радіальної сили різання на точність отвору).
14. Татьянченко А.Г. Модель упругих перемещений длинного осевого инструмента // Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем. - Краматорск: ДДМА, 1999. - C.124-129.
15. Татьянченко А.Г. Исследование температурной зависимости модуля упругости стали 40Х и 45 // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып.10. - Донецк, 2000. - С.244-248.
16. Татьянченко А.Г. Динамическая устойчивость осевого инструмента // Збірник праць ІІІ Міжнародної конференції "Вібрації в техніці та технологіях". - Євпаторія, 1998. - C. 100-103.
17. Татьянченко А.Г., Малышко И.А. Прогнозирование точности обработки осевым комбинированным инструментом // Прогрессивная техника и технология машиностроения. Тез. докл. межд. научно-техн. конф. - Севастополь, 1995. - С.158. (Автором розроблена математична модель і досліджено вплив схеми різання на точність отвору).
18. Татьянченко А.Г., Малышко И.А., Ширейкин А.Ю. Влияние геометрических смещений режущих кромок комбинированных инструментов на точность обработки // Прогрессивная техника и технология машиностроения. Тез. докл. межд. научно-техн. конф. - Севастополь, 1995. - С.159 (Автором розроблена математична модель і досліджено вплив неврівноваженої радіальної сили на точність отвору).
19. Татьянченко А.Г. Влияние температуры резания на точность обработки отверстий осевым инструментом // Вісник Національного технічного університету "Київський політехнічний інститут". - Київ: НТТУ "КПІ", 2001. - №40. - С.367-376.
20. Малышко И.А., Татьянченко А.Г. Прогнозирование формы и размеров продольного профиля отверстия при обработке осевым инструментом // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. Вип.17. - Краматорськ: ДДМА, 2005. - C.30-37. (Автором розроблена математична модель і досліджений вплив термопружних деформацій на точність отвору ).
21. Татьянченко А.Г. Влияние вторичного теплообмена на температурное состояние в зоне резания при обработке отверстий // Наукові праці Донецького технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. Вип.92. - Донецьк: ДонНТУ, 2005. - C.118-128.
22. Татьянченко А.Г. Влияние контактного деформирования в зоне резания на точность обработки отверстий одномерным осевым инструментом // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сборник научных трудов. Вып. 26. - Донецк, 2003. - C.116-124.
23. Малышко И.А., Татьянченко А.Г. Моделирование процесса формирования продольного профиля отверстия с учетом термоупругих деформаций инструмента и детали при неустановившемся теплообмене // Високі технології в машинобудуванні. Збірник наукових праць НТУ "ХПІ". - Харків, 2002. - С.211-216. (Автором розроблена математична модель і досліджений вплив вторинного теплообміну на термопружні деформації).
24. Татьянченко А.Г. Влияние термоупругих деформаций на точность продольного профиля отверстия при чистовой лезвийной обработке // Наукові праці Донецького технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. Вип.110. - Донецьк: ДонНТУ, 2006. - C.42-48.
25. А.С. №37588А Україна, МКІ 6 В23D77/00. Розвертка / Татьянченко О.Г., Малишко І.О., Дядюшек В.В. - Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4. (Автором запропоновані технічні рішення, що підвищують стійкість інструменту).
26. А.С. №41236А Україна, МКІ 7 В23В51/02. Спіральне свердло / Татьянченко О.Г., Малишко І.О., Дядюшек В.В. - Опубл. 15.08.2001. Бюл. №7. (Автором запропоновані технічні рішення, що підвищують стійкість інструменту).
27. А.С. №37600А Україна, МКІ 7 В23D77/02. Комбінована розвертка / Татьянченко О.Г., Малишко І.О., Дядюшек В.В., Придатко Є.О. - Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4. (Автором розроблена теоретичні основи підвищення точності отвору).
28. А.С. №59745 Україна, МКІ 7 В23D77/02. Спосіб обробки циліндричних отворів двохступінчатим осьовим інструментом / Малишко І.О., Татьянченко О.Г., Дядюшек В.В. - Опубл. 15.09.2003. Бюл. №7. (Автором розроблені теоретичні основи усунення похибки поздовжнього профілю отвору).
29. А.С. №68832А Україна, МКІ 7 В23D77/00. Спосіб обробки отворів / Татьянченко О.Г. - Опубл. 16.08.2004. Бюл. №8.
30. А.С. № 68851А Україна, МКІ 7 В23D77/00. Спосіб обробки отворів / Татьянченко О.Г., Малишко І.О., Комар О.П., Коллер С.В. - Опубл.16.08.2004. Бюл. №8. (Автором розроблені теоретичні основи усунення похибки поздовжнього профілю отвору).
АНОТАЦІЇ
Татьянченко О.Г. Теоретичні основи прогнозування термопружних деформацій осьового інструмента і деталі і їх вплив на точність обробки отворів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - ДВНЗ "Донецький національний технічний університет ", Донецьк, 2006.
Дисертацію присвячено підвищенню точності обробки отворів осьовим лезовим інструментом за рахунок усунення похибок поздовжнього профілю отворів на підставі нових методів обробки із урахуванням особливостей контактних і термопружних процесів в зоні контакту інструмента і деталі.
Розроблено комплексну математичну модель утворення похибки поздовжнього перетину отвору, що вперше ураховує нелінійность термопружних деформацій деталі по глибині отвору, а також пружно-пластичні деформації деталі, на підставі якої встановлено, що основною причиною виникнення бочкоподібної форми на початку отвору є температурні деформації інструмента, а в середині та кінці отвору - температурні деформації деталі в зоні різання.
Уперше запропоновано способи прогнозування форми і розмірів поздовжнього профілю отворів і ефективні способи усунення похибки поздовжнього перетину отворів при чистовій обробці осьовим лезовим інструментом за рахунок використання прогресивних конструкцій інструмента і керування робочими процесами в зоні різання.
Ключові слова: осьовий інструмент, розвертка, зенкер, контактні деформації, пружно-пластичні деформації, тепловий баланс, нелінійність, температурні деформації, вторинний теплообмін, похибка поздовжнього перетину, бочкоподібність, прогнозування, усунення похибки.
Tatyanchenko A.G. Theoretical bases of prognostication of thermo elastic deformations of axial instrument and detail and their influence on accuracy of holes processing. - The Manuscript.
The dissertation on competition of the degree of doctor of engineering's sciences after specialty 05.03.01 - Processes of tooling, the machine tools and instruments. - SHEE " Donetsk National Technical University ", Donetsk, 2006.
The dissertation is devoted the increase of exactness of accuracy of holes processing for an account removal of errors of the longitudinal crossing of holes on the basis of new methods of processing treatment with the account of features a contact and thermo elastic processes in the zone of contact of tool and detail.
The complex mathematical model of formation of error of the longitudinal crossing of hole, first to take into account non-linearity of thermo elastic deformations of detail on the depth of hole and plastic deformations of detail, is developed. On the basis of what it is set, that principal reason of origin of nonlinear form at the beginning of hole are temperature deformations of instrument and in a middle and end of hole are temperature deformations of detail in the area of cutting. лезовий термопружний деталь похибка
The methods of prognostication of form and sizes of the longitudinal crossing of holes and effective methods of removal of its errors at clean processing are in the first time offered. It is based on the use of new constructions of axis tools and management of workings processes in the area of cutting.
Key-words: axis tool, contact deformations, plastic deformations, thermal balance, non-linearity, temperature deformations, second heat exchange, error of the longitudinal crossing, prognostication, removal of error.
Татьянченко А.Г. Теоретические основы прогнозирования термоупругих деформаций осевого инструмента и детали и их влияние на точность обработки отверстий. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.01 - Процессы механической обработки, станки и инструменты. - Государственное высшее учебное заведение "Донецкий национальный технический университет"
Диссертация посвящена повышению точности обработки отверстий осевым лезвийным инструментом за счет устранения погрешностей продольного профиля отверстия на основе новых методов обработки, учитывающих особенности протекания рабочих процессов в зоне резания. Для обоснования этих методов разработаны теоретические основы прогнозирования термоупругих деформаций инструмента и детали в зоне резания при обработке отверстий, как основного фактора, оказывающего влияние на искажение продольного профиля отверстия.
Одним из важных факторов, определяющих работоспособность и надежность работы машины, является точность обработки базовых отверстий. Поскольку в настоящее время возможности повышения точности обработки за счет оборудования практически исчерпаны, для дальнейшего повышения точности обработки отверстий осевым инструментом необходимо использовать новые нетрадиционные подходы. В работе эта задача решается за счет управления нелинейными рабочими процессами при обработке отверстий. Основным направлением повышения точности отверстия в работе является устранение погрешностей его продольного профиля, который имеет характерный бочкообразный вид. В качестве основной причины образования такой формы отверстия впервые рассматриваются температурные деформации детали в зоне резания.
При исследовании погрешности продольного профиля отверстий учитывались все основные компоненты деформации в зоне резания и их функциональные связи с входными технологическими и геометрическими параметрами. Помимо температурных деформаций детали в работе рассмотрены температурные деформации инструмента, контактные деформации инструмента и детали и радиальное смещение оси инструмента от действия неуравновешенной радиальной силы резания.
При исследовании особенностей контактных процессов по задней поверхности инструмента были учтены упругие деформации инструмента, упругопластические деформации детали и движение инструмента. Исследовано влияние кривизны обрабатываемой поверхности на угол сдвига. На основе разработанной модели контактного взаимодействия задней поверхности осевого инструмента и поверхности отверстия было установлено, что упругие деформации инструмента и детали способствуют усадке, а пластические деформации детали не влияют на точность отверстия.
Впервые предложена модель формирования теплового баланса в зоне резания при обработке отверстий, учитывающая вторичный теплообмен между инструментом и деталью и основанная на перераспределении тепловых потоков между двумя разнонагретыми поверхностями. Установлены особенности стабилизации теплового баланса по глубине отверстия и доминирующее влияние теплоемкости детали.
Впервые в практике теплофизических расчетов исследованы особенности распространения тепла и развития температурных деформаций в детали при обработке отверстий с учетом геометрии детали и краевых нелинейных эффектов в начале и конце отверстия. На основе модели распространения тепла в цилиндрической втулке установлена нелинейная зависимость изменения температуры и температурных деформаций детали в зоне резания по глубине отверстия. Показано, что нелинейные температурные деформации детали являются основной причиной образования бочкообразной формы продольного профиля отверстия. Температурные деформации детали в середине отверстия способствует его разбиванию, а в начале и конце отверстия в зависимости от режимов резания могут способствовать как разбиванию, так и усадке.
Разработана комплексная математическая модель образования погрешности продольного профиля отверстия, на основании которой установлено, что его бочкообразная форма является следствием температурных деформаций инструмента и детали в зоне резания. Основной причиной бочкообразности в начале отверстия являются температурные деформации инструмента, в конце отверстия - температурные деформации детали. Причинами разбивания отверстия являются температурные деформации инструмента и детали и увод оси инструмента.
Предложены новые технические и технологические решения, позволяющие уменьшить погрешность продольного профиля отверстия за счет управления рабочими процессами в зоне резания. На основе этих решений запатентованы новые способы обработки отверстий повышенной точности. Разработан комплексный технологический регламент по выбору рациональных технических и технологических решений при обработке таких отверстий.
Полученные научные результаты образуют теоретическую и методическую основу для разработки прогрессивных методов обработки отверстий и конструкций осевого инструмента, позволяющих устранять негативной влияние тепловых процессов в зоне резания. Полученные научные и практические результаты могут быть использованы при решении аналогичных задач для других видов лезвийной обработки.
Ключевые слова: осевой инструмент, развертка, зенкер, контактные деформации, упруго-пластические деформации, тепловой баланс, нелинейность, температурные деформации, вторичный теплообмен, погрешность продольного профиля, бочкообразность, прогнозирование, устранение погрешности.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методи обробки поверхонь деталі. Параметри шорсткості поверхонь. Забезпечення точності розмірів і поворотів. Сумарна похибка на операцію. Розміри різального інструменту. Точність обробки по варіантах технологічного процесу. Точність виконання розміру.
практическая работа [500,0 K], добавлен 21.07.2011Свердління отворів в деталях машин. Напівкруглі, трубчасті, прямі, спіральні, шнекові та ежекторнi свердлa. Точність обробленого отвору. Зенкери ти їх види. Збірні конструкції розверток. Ріжучі властивості інструменту і продуктивність процесу свердління.
реферат [1,2 M], добавлен 26.04.2009Дефектація корпусних деталей трансмісії, методи обробки при відновленні. Пристосування для відновлення отворів корпусних деталей: характеристика, будова, принцип роботи, особливості конструкції. Розрахунок потужності електродвигуна, шпоночного з’єднання.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 03.04.2011Загальна характеристика методів дослідження точності обробки за допомогою визначення складових загальних похибок. Розрахунки розсіяння розмірів, пов'язані з помилками налагодження технологічної системи. Визначення сумарної похибки аналітичним методом.
реферат [5,4 M], добавлен 02.05.2011Відмінність контактних процесів при взаємодії алмазного та нітридборного інструментів з оброблюваним матеріалом. Сили різання та теплові явища. Інтенсивність зносу різців та зносостійкість інструмента. Аналіз параметрів якості поверхневого прошарку.
реферат [2,5 M], добавлен 02.05.2011Проектування технологічних процесів. Перевірка забезпечення точності розмірів по варіантах технологічного процесу. Використання стандартного різального, вимірювального інструменту і пристроїв. Розрахунки по визначенню похибки обробки операційних розмірів.
реферат [20,7 K], добавлен 20.07.2011Остаточне компонування механічної обробки деталі, етапи та особливості його здійснення. Рекомендації щодо підбору оптимального варіанта. Схема послідовності обробки. Розробка МОД для деталі корпус, два підходи до практичної реалізації даного процесу.
практическая работа [720,0 K], добавлен 17.07.2011Технічні характеристики компресорної установки. Аналіз технологічності деталі. Вибір та техніко-економічне обґрунтування методу отримання заготовки. Визначення припусків для обробки поверхні аналітичним методом та етапи обробки поверхонь деталі.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.10.2013Дослідження основних показників якості виробів. Поняття про точність деталей та машин. Встановлення оптимальних допусків. Економічна та досяжна точність обробки. Методи досягнення заданої точності розміру деталі. Контроль точності машин та їх вузлів.
реферат [761,8 K], добавлен 01.05.2011Принципова схема маршруту поетапної механічної обробки поверхні деталі. Параметри службового призначення корпусу підшипника, які визначають правильне положення осі отвору. Службове призначення і вимоги технології забезпечення рівномірності товщини фланця.
практическая работа [964,7 K], добавлен 17.07.2011Оцінка точності засобів вимірювання, методика обробки прямих, опосередкованих та сумісних вимірювань. Статична та динамічна похибки засобу вимірювання різними методами. Коригування структурних схем, яке забезпечує підвищення точності засобу вимірювання.
курсовая работа [271,7 K], добавлен 22.11.2012Технічні вимоги на деталь "вал". Повний конструкторсько-технологічний код деталі. Матеріал деталі, його механічні та технологічні властивості. Вибір виду і способу виготовлення заготовок. Розробка технологічного процесу механічної обробки заданої деталі.
дипломная работа [642,3 K], добавлен 25.04.2012Складання проекту механічної дільниці для обробки деталі "Корпус". Вивчення типового маршрутного технологічного процесу обробки деталі,розрахунок трудомісткості. Визначення серійності виробництва, розрахунок необхідної кількості верстатів та площ.
курсовая работа [543,9 K], добавлен 04.07.2010Характеристика, хімічний склад та механічні властивості матеріалу деталі "Фланець". Технологічний процес обробки пристрою. Розгляд призначення та принципу дії верстатного пристосування для свердління отворів. Розрахунок сили затискання та міцності різі.
курсовая работа [305,7 K], добавлен 04.07.2010Маршрутна схема поетапної механічної обробки поверхонь деталі. Розрахункові уточнення та послідовність обробки і технологічні допуски, використання типових планів обробки поверхонь. Технологічний процес за принципом концентрації та точність обробки.
практическая работа [200,2 K], добавлен 17.07.2011Дослідження доцільності використання різних способів виготовлення заготовки даної деталі з метою забезпечення необхідної точності найбільш відповідальних поверхонь при мінімально можливій собівартості. Вибір оптимального способу лиття в разові форми.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 03.03.2015Вибір методу виготовлення заготовки деталі "Корпус", установлення технологічного маршруту її обробки. Визначення розмірів, допусків, шорсткості поверхонь, виду термічної обробки з метою розробки верстату для фрезерування торцю та розточування отвору.
курсовая работа [475,7 K], добавлен 07.07.2010Аналіз технологічних вимог деталі. Розрахунок операційних припусків аналітичним методом та встановлення міжопераційних розмірів та допусків. Маршрут обробки деталі. Розробка технологічних процесів. Вибір різального та вимірювального інструментів.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 08.01.2012Вивчення технології токарної обробки деталі в одиничному та серійному виробництвах. Схема технологічного налагодження обробки зубчастого колеса на одношпиндельному багаторізцевому напівавтоматі. Особливості обробки заготовки при складній конфігурації.
реферат [616,6 K], добавлен 20.08.2011Сутність та етапи проектування технологічних процесів виготовлення деталі. Задачі підготовчого етапу проектування. Службове призначення деталі та основні вимоги до неї. Службове призначення корпусної деталі складальної одиниці редуктора конвеєра.
контрольная работа [159,9 K], добавлен 13.07.2011
