Аналитический метод оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом

Баранов, Александр Владимирович

Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Аналитический метод оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом

доктора технических наук: Баранов, Александр Владимирович
город: Рыбинск
год: 2000
специальность ВАК РФ: 05.03.01

Диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении на тему «Аналитический метод оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом»

Автореферат диссертации по теме "Аналитический метод оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом"

РЫБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВИАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ^^ ОД

2 2 ДЕК Ш

На правах рукописи

БАРАНОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ ОСЕВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Специальность 05.03.01 - Процессы механической и физико-технической

обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Рыбинск - 2000

Работа выполнена на кафедре "Станки и инструменты" Рыбинской государственной авиационной технологической академии (РГАТА).

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор С.С. Силин

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Н. Овсеенко

доктор технических наук, профессор Л.Н. Бердников

доктор технических наук, профессор О.В. Кретинин

Ведущая организация - ОАО "Рыбинские моторы", г. Рыбинск

Защита состоится 20 декабря 2000г. в часов на заседании диссертационного совета Д 064. 42. 01 при Рыбинской государственной авиационной технологической академии по адресу: 152934, Рыбинск, Ярославской обл., ул. Пушкина, 53, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГАТА Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.тн.,доцент - Б.М.Конюхов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современное машиностроение характеризуется широкой номенклатурой используемых видов механической обработки, металлорежущих станков, инструментов, схем резания, обрабатываемых и инструментальных материалов, смазочно-охлаждающих технологических средств, а также большим разнообразием технологических и технико-экономических требований к операциям размерной обработки.

Оптимизация операций механической обработки связана с определением такого режима работы станочного оборудования, который научно обоснованно гарантирует получение готовой детали требуемого качества при минимальной стоимости. Решение этой сложной технико-экономической задачи не может быть в полной мере осуществлено широко распространенным в настоящий момент экспериментальным методом определения режимов резания, основанным на проведении трудоемких и дорогостоящих стойкостных опытов с получением степенных формул для скорости резания. Малая гибкость и оперативность экспериментального метода приходят в противоречие с современными требованиями резкого сокращения сроков технологической подготовки производства новых изделий машиностроения. Последнее особенно проявляется при переходе на изготовление деталей из новых сталей и сплавов, которые наиболее часто меняются в космической, оборонной, авиационной, энергетической, судостроительной и других отраслях машиностроения и для обработки которых нет готовых экспериментальных формул для определения скоростей резания.

Задача научно обоснованного нормирования операций механической обработки может быть успешно решена аналитическим методом определения режимов резания, основу которого составляют обобщенные математические модели, устанавливающие связь между всеми наиболее важными параметрами процесса резания.

Усложнение конструкций деталей, повышение требований к качеству обработки предполагает увеличение объема операций лезвийной обработки, среди которых операции по обработке отверстий занимают особо заметное место. Осевые инструменты для лезвийной обработки отверстий - сверла, зенкеры, развертки являются наиболее распространенными в общей массе инструментов, используемых для изготовления деталей машин, 60% которых имеют отверстия различных видов. Обработка этими инструментами во многих случаях наиболее экономичный способ получения отверстий.

Данная работа посвящена разработке и применению аналитического метода для оптимизации операций лезвийной обработки отверстий, отличающихся целым

рядом особенностей по сравнению с обработкой наружных поверхностей (более тяжелые условия образования и удаления стружки, низкая жесткость сверл, зенкеров и разверток, переменность передних и задних углов режущих лезвий и пр.), которые обусловили создание за рубежом международной ассоциации ВТА (Boring and Trepanning Association), занимающуюся изучением и обобщением мирового опыта обработки отверстий.

Учитывая вышеизложенное, с учетом массовости применения и особенностей эксплуатации разработка аналитического метода определения оптимальных режимов резания для лезвийной обработки отверстий осевым инструментом является важной и актуальной научной проблемой теории резания материалов.

Работа выполнялась в 1985-1990 гг. по планам межотраслевой научно-технической программы Министерства авиационной промышленности СССР и Минвуза РСФСР "Авиационная технология", а в 1994-2000 годах по грантам Государственного комитета РФ по высшему образованию и в рамках госбюджетного финансирования в соответствии с научно-технической Программой АТН РФ №5 "Машиностроение, механика и процессы управления".

Цель работы.. Разработка аналитического метода оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом, исходя из технологических возможностей операций сверления, зенкерования и развертывания.

Автор защищает физико-математическую модель процессов лезвийной обработки отверстий осевым инструментом и основы повышения их эффективности на базе аналитического метода определения скоростей резания при сверлении, зенкеровании и развертывании, как функции размеров сечения среза, геометрических параметров инструментов и заготовок, свойств инструментальных и обрабатываемых материалов и требуемых параметров качества обработки.

Научная новизна. 1. Разработан аналитический метод определения режимов резания при сверлении, зенкеровании и развертывании на основе составленного уравнения баланса механической и тепловой энергий. Получены аналитические зависимости для определения оптимальных по износостойкости инструмента скоростей резания, а также скоростей минимальной себестоимости "обработки и максимальной производительности при обеспечении заданного качества деталей.

2. Разработана конструктивная схема комплексно-теоретического инструмента для сверл, зенкеров и разверток, на основе которой создана единая

математическая модель для расчета скоростей резания, получены аналитические выражения для определения: угла наклона условной плоскости сдвига, количеств тепла, уходящих из зоны резания в стружку, инструмент и заготовку, температурных полей, контактных температур и составляющих силы резания с учетом специфики рассматриваемых процессов.

3. Разработано математическое описание процессов, происходящих в зоне работы поперечной кромки сверла.

4. Выведены расчетные выражения, позволяющие учесть вторичный теплообмен стружки с инструментом в зависимости от глубины отверстия при расчете оптимальных скоростей резания.

Практическая ценность работы. 1. На основе разработанного математического обеспечения создана единая методика расчета оптимальных по критериям качества и стоимости скоростей резания и геометрии инструмента для процессов сверления, зенкерования и развертывания.

2. Созданы алгоритмы и программы расчета основных параметров процессов обработки отверстий осевым лезвийным инструментом.

3. Реализована возможность обеспечения требуемых параметров качества поверхностного слоя и точности обработки отверстий на стадии конструкгорско-технологической подготовки производства новых изделий машиностроения с использованием ЭВМ.

Реализация работы представлена в виде методического, программно-математического обеспечения и практических рекомендаций по определению оптимальных по критериям качества и стоимости режимов резания и геометрии инструмента для лезвийной обработки отверстий осевым инструментом, которые внедрены на ряде крупных машиностроительных предприятиях (АО "Рыбинские моторы", АО "Рыбинское судостроительное объединение "Вымпел", АО "Раскат" г.Рыбинск, через НИИ "Энергосталь" г. С.-Петербург - на ПО "Ижорский завод" и АО "Балтийский завод"), разосланы в качестве руководящих технических материалов на заводы авиадвигателестроения бывшего МАП СССР через НИИ технологии и организации производства двигателей (НИИД, г. Москва).

Отдельные результаты работы используются в учебном процессе РГАТА, ПИМаш (г. С.-Петербург).

Методы исследования. Теоретические исследования базировались на классической теории источников тепла и совместном рассмотрении механических и тепловых явлений. Обработка результатов теоретического и экспериментального

изучения процесса резания осуществлялась методами теории подобия. Экспериментальные исследования проводились с привлечением стандартных и оригинальных методик, предусматривающих измерение комплекса параметров резания и изнашивания инструмента.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается фундаментальными термодинамическими принципами, на которых базируются основные теоретические результаты; проверкой адекватности полученных аналитических зависимостей реальному процессу; метрологически обоснованными экспериментальными результатами, полученными на основе использования традиционных методик, стандартных приборов и специальных устройств, а также результатами производственных внедрений.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались в 1985-2000 гг. на 32 научно-технических конференциях и семинарах, в том числе 8 Всероссийских, 7 Всесоюзных и 7 международных.

Диссертационная работа б целом рассмотрена и одобрена на научно-технических семинарах кафедр "Станки и инструменты" и "Технология авиационных двигателей и общего машиностроения" РГАТА, "Технология машиностроения" и "Резание, станки и инструменты" С.-Петербургского института машиностроения, "Технология машиностроения" Московского государственного технологического университета "СТАНКИН".

Публикации. По результатам исследований опубликовано 75 печатных работ; в которых отражено основное содержание диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения. Работа представлена на 440 стр., содержит 116 рисунков, 7 таблиц, список литературы включает 230 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе дается анализ состояния вопроса определения параметров обрабатываемости при работе осевого лезвийного инструмента и ставятся задачи исследования.

Различные экспериментальные способы определения обрабатываемости, предложенные в свое время И.М.Беспрозванным, А.М.Розенбергом, Н.И.Ташлицким, Б.М.Прушковым, Е.П.Надеинской, А.С.Кондратовым позволяли решать отдельные конкретные задачи по установлению режимов обработки...

Другим направлением в решении данного вопроса было создание за рубежом специализированных учреждений, занимающихся сбором, обработкой и распространением информации о режимах обработки. Подобные банки технологических данных в настоящее время работают в США, Японии, Великобритании, Германии и некоторых других странах. К их числу относится и международная ассоциация по сверлению и кольцевому сверлению отверстий (ВТА), занимающаяся сбором и обработкой информации по различным вопросам обработки отверстий, в число ее членов входят крупные фирмы ряда стран Европы, Америки и Японии. Хота использование банков данных и получило широкое распространение, однако их создание требует больших затрат, кроме того, они не могут дать рекомендаций по резанию новых марок сталей и сплавов, опыта по обработке которых еще не накоплено.

В конце 50-х - начале 60-х годов появляются первые работы по определению обрабатываемости металлов не экспериментальным, а расчетным путем по их химическому составу, механическим и физическим свойствам. Однако и они имели ограниченную область применения.

В последние годы осуществляются исследования под руководством С.С.Силина, целью которых является оптимизация процессов механической обработки на основе аналитическою метода определения параметров обрабатываемости. Аналитический метод определения режимов обработки основан на использовании современных достижений в области изучения физико-химических явлений, протекающих в зоне резания, одновременном исследовании механических и тепловых явлений и установлении их взаимосвязи с процессами изнашивания инструментов методами теории подобия.

Используемые в настоящее время как в исследовательских работах по сверлению, зенкерованию и развертыванию, так и в справочной, литературе зависимости по определению скоростей резания представляют собой чаще всего

эмпирические зависимости степенного вида и не отражают условий оптимального протекания процесса.

Экспериментально установленный А.Д.Макаровым факт существования оптимальных температур резания, обработка с которыми обеспечивает инструменту максимальную размерную стойкость, позволяет решать задачу физической оптимизации процесса механической обработки.

В связи с тем,. что оптимальная температура 0О является своего рода константой и не зависит от вида механической обработки, геометрии инструмента и заготовки, вида термической обработки, СОТС и покрытия инструмента, то из уравнения баланса механической и тепловой энергий может быть получено аналитическое выражение для оптимальной скорости у0, обеспечивающей температуру ©о- Решение этой задачи может бьггь получено на основе математического описания тепловых и механических явлений, происходящих в зоне резания, с учетом специфики рассматриваемых видов механической обработки.

Поскольку оптимальные температуры обеспечивают минимальное наростообразование для быстрорежущего инструмента и его отсутствие - для твердосплавного, то работа на скоростях Уо обеспечивает высокую стабильность процесса, что особенно важно для работы сверл, зенкеров и разверток, имеющих невысокую жесткость. Анализ многочисленных экспериментальных исследований, позволил сделать вывод о том, что обработка отверстий осевьм лезвийным инструментом на оптимальных скоростях резания Уо позволяет получить наиболее благоприятные показатели качества поверхности, высокую точность и минимальную интенсивность изнашивания инструмента.

Для решения задач, связанных с математическим описанием явлений, протекающих в зоне резания при работе концевых инструментов (сверл, зенкеров, разверток), необходима единая система определения геометрических параметров и элементов среза. Основы такой системы были разработаны Г.И.Грановским, В.Ф.Бобровым, П.Р.Родиным, С.С.Рудником, Н.А.Шевченко, С.С.Петрухиным, Ю.П.Холмогорцевым и др. Это позволило выйти на единые расчетные зависимости для сил резания. Однако полученные выражения для сил включают целый ряд коэффициентов, определяемых экспериментальным путем, что значительно снижает их ценность.

Поставленная цель и анализ состояния вопроса предопределили системность и совокупность решаемых задач:

1. Изучить процессы, протекающие в зоне работы поперечной кромки (перемычки) сверла, с целью их математического описания.

2. Разработать единые расчетные зависимости для определения параметров сечения среза и угла схода стружки при сверлении, зенкеровании и развертывании,.,.;

3. Провести теоретическое исследование температурных полей в зоне резания при работе сверл, зенкеров и разверток с учетом их специфики; с учетом; подогрева зоны резания впереди идущими зубьями вывести уравнения для расчета температуры резания.

4. Получить аналитические зависимости для расчета составляющих силы резания с учетом подмятая металла радиусной частью режущего лезвия.

5. На основе баланса механической и тепловой энергий получить теоретические уравнения обрабатываемости сталей и сплавов при сверлении, зенкеровании и развертывании; вывести расчетные зависимости для определения угла наклона условной плоскости сдвига; вывести аналитические уравнения для определения оптимальных по износостойкости инструмента скоростей резания для различных методов лезвийной обработки отверстий. ■

6. Получить зависимости для определения стойкости инструментов и с их учетом - выражения для определения экономических режимов резания, соответствующих минимуму себестоимости обработки и максимуму производительности.

7. Разработать зависимости по расчетному определению показателей качества обработанной поверхности (высоты микронеровностей, глубины наклепа) и точности обработки (точности получаемого диаметрального размера, увода ■ оси отверстия). V

8. Провести экспериментальную проверку полученных теоретических зависимостей с обработкой результатов опытов методами теории подобия. ••

9. Разработать аналитические методики: а) определения эффективного инструментального материала по его износостойкости для операций лезвийной обработки отверстий; б) определения оптимальной геометрии зуба инструмента; в) определения оптимальных (по критериям максимальной размерной стойкости, минимальной себестоимости обработки или максимальной производительности) режимов резания.

10. Осуществить внедрение результатов исследований в производство и учебный процесс.

Во второй главе приводятся результаты исследований по аналитическому определению параметров обрабатываемости сталей и сплавов при механической обработке отверстий лезвийным осевым инструментом на основе совместного изучения механических и тепловых явлений.

, При разработке математического аппарата для описания процессов, протекающих в зоне резания, целесообразно использовать комплексно-теоретический инструмент (КТИ), который позволяет с единых позиций рассматривать работу сверл, зенкеров и разверток с целью расчета геометрических параметров и элементов сечения среза, сил и температуры резания.

До недавнего времени поперечную кромку сверла рассматривали как элемент, который не выполняет непосредственного срезания стружки, а лишь сминает металл, что объяснялось крайне неблагоприятной геометрией. В то же время известно, что до 60 % усилия подачи и около 15 % крутящего момента приходится на долю поперечной кромки.

Комплексность проблемы, расхождения и принципиальные различкя описания потребовали изучения работы поперечной кромки сверла. Расчет действительных углов, изучение износа и получение отдельно сходящих стружек от псшукромок (полуперемычек) позволили установить, что в процессе резания участвует до 94% длины поперечной кромки и лишь на весьма малом участке, прилегающем к оси, происходит процесс смятия металла. Результаты данных исследований позволили распространить на этот участок сверла законы, описывающие процессы резания, учитывая при этом специфику геометрии поперечной кромки. Следовательно, явления, сопровождающие процессы резания при работе сверл, зенкеров и разверток, могут, быть описаны едиными математическими зависимостями.

Для облегчения изучения и анализа процессов сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания была разработана модель КТИ (рис.1), представляющего комбинацию сверла, зенкера и развертки. Предлагается классифицировать инструменты по типу заборного конуса, т.е. углу а) группа инструментов с усеченным рабочим заборным конусом (рассверливание, зенкерование, развертывание) - угол = 0 (УЗК); б) группа инструментов с неусеченным заборным конусом (сверление в сплошном металле много- и однокромочными свёрлами) - угол. Ф 0 (НУЗК). КТИ воплотил в себе элементы режущих частей всех рассматриваемых инструментов и, имея конкретные углы и кромки, он является реальным для проведения исследований. Режущими элементами КТИ являются лезвия, присущие всем типам осевых лезвийных инструментов, кроме того, он имеет поперечную кромку, присущую спиральным сверлам, которая работает при резании в сплошном металле.

Для схем работы инструментов с УЗК и НУЗК были получены зависимости для расчета толщины а] и ширины Ь[ среза , а также суммарной длины рабочих участков режущих кромок Ь для случаев, когда резание. осущестштяется

Комплексно-теоретический инструмент для лезвийной обработки отверстий

Рис.1.

прямолинейным и радиусным участками режущих кромок зуба, и когда - одним лишь радиусным участком режущей кромки.

С учетом переменных углов режущих лезвий КТИ (что прежде всего актуально для спиральных сверл) получены аналитические выражения для определения их среднеинтегральных значений, á также угла схода стружки, что позволило выйти на расчетные зависимости по определению сил и температурных полей с учетом специфики геометрии инструмента.

В результате теоретического анализа механики резания, учета смятия металла радиусной частью режущей кромки зуба инструмента были получены аналитические формулы для расчета составляющих силы резания, в том числе тангенциальной Pz и осевой Рх

Pz = Tp-arbi-{2/B + l,53-B°*73-b/brPi/ai + 0,5-cosa b/bi -pj/ai x

X {в2'35/ [(cosy + B-siny)-sina] + 5u/pi>>; (1)

Px = Tp-arbr{ 1/B2 - 1 + l,53/^3-B°'73-b/bi-pi/ai + 0,5/ц3 -cosa -b/bj -pi/ai x

x { B2,35 / [(cosy + B-smy)-sina] + Su/pi}} -cost} , (2)

где тр - сопротивление обрабатываемого материала пластическому сдвигу, Па; pi -радиус округления режущей кромки, м; у и а - среднеинтегральные значения переднего и заднего углов зуба инструмента, рад; цз- коэффициент трения на задней поверхности (определяется аналитически); ti- угол схода стружки, рад; Su-величина износа зуба инструмента по задней поверхности, м; В = tg Pi - комплекс, характеризующий величину пластических деформаций металла снимаемого припуска и равный тангенсу угла наклона условной плоскости сдвига Pi.

Для расчета В из баланса механической и тепловой энергии в зоне резания получены следующие аналитические выражения (для конструкционных и жаропрочных сталей и сплавов):

- для инструментов с НУЗК

В = 0,86-Pe°'22'D0'18-E"0'09-F"0'21-(l - siny)"0'67; (3)

- для инструментов с УЗК

В = l,51-Pe0,2l-D0,30 •E-°-07-F°-24l - siny)"0-65, (4)

где Pe = v-ai/a ; D = a|/bi; E = pj/ai ; F = Д.р-0-бЛ. - безразмерные комплексы; v - скорость резания, м/с; а = ?./ср - коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала, м2/с; К и Яр - коэффициенты теплопроводности

обрабатываемого и инструментального материалов, Вт/(м-К); ср - удельная объемная теплоемкость обрабатываемого материала, Дж/(м3-К); (3 и £ -соответственно, углы заострения и при вершине зуба в плане, рад.

Анализ показал, что зависимости (1) - (2) качественно верно отражают влияние различных факторов и дают отклонения от результатов экспериментов в пределах 12%, что позволило использовать их при обосновании рациональных условий и управлении процессами обработки отверстий.

Изучение температурных полей в зоне резания проводилось методом источников тепла (исследования показали, что при оптимальных режимах резания за исключением крайне малой зоны у оси инструмента с НУЗК источники яатяются быстродвижущимися). При этом рассматривалось несколько источников тепла: в зоне первичных пластических деформаций - результат предварительного деформирования обрабатываемого материала; на передней и задней контактных площадках зуба - как следствие работы сил трения и пластических деформаций. Законы изменения интенсивностей тепловыделения источников тепла принимались аналогичными законам изменения касательных напряжений в зонах действия источников, так как последние определяют величину силы и работы трения. В результате получены уравнения, описывающие температурные поля в зоне резания. На основе развернутых выражений путем постановки полного факторного вычислительного эксперимента, переменными факторами в котором были определены характеристики режимов резания, геометрические параметры инструмента, тегоюфизические и механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов, были получены упрощенные зависимости для расчета температурных полей. При обработке результатов вычислительного эксперимента находились зависимости не от принятых переменных факторов, а от безразмерных комплексов - критериев подобия, форма которых определяется из строгих аналитических выражений. Такой подход позволил учесть все многообразие возможных случаев обработки отверстий осевым лезвийным инструментом.

Схемы распределения температурных полей (ТП) в зоне ■ резания представлены на рис.2. Здесь: I - ТП действующего в зоне первичных пластических деформаций объемного источника АВОЫ; II - ТП от радиусного участка т задней поверхности зуба (участок смятия металла); 1П - ТП от контактной площадки Д задней поверхности; IV - ТП от участка пластического контакта Ь передней поверхности; V - ТП от участка упругого контакта (1 - 1о) передней поверхности; VI - суммарное ТП от участков т и Д; VII - суммарное ТП на задней контактной

Характер распределения температурных полей по контактным площадкам

Рис. 2.

площадке с учетом температуры от источника ABON; VIII - суммарное ТП на передней контактной площадке 1.

Характер изменения температурного поля вдоль режущих кромок представлен на рис.3; а - для зуба инструмента с УЗК; б - для зуба и полуперемычки инструмента с НУЗК.

Изучение температурных полей, а также учет подогрева зоны резания впереди идущими зубьями позволили получить теоретические уравнения для определения среднеинтегральной контактной температуры резания © для рассматриваемых процессов. В частности, для инструментов с НУЗК

0 = 2,56-(Tp/cp)-Pe0'45-E0'09-n0'M-T0^5-(l+8u/pi)0,06-B'Q'62-F"0,11-D"0'05-(l-sinY)"0'23 х х sin"°,03a •erfVo,64'Pe°'92-B -erf [0,25-и/рё¥ -(1-coscp + a,A)]-exp(-Bi/Pe), 5)

где n = ai'z/(7t-d); T = do/d; Bi = ar-ai 1Я ; M = b / bi - безразмерные комплексы; z - число зубьев инструмента; d и do - диаметры инструмента и его сердцевины, м; ат - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 -К).

Единство механических и тепловых явлений при резании проявляется в превращении механической энергии в тепловую, поэтому общее для инструментов с УЗК и НУЗК уравнение баланса механической и тепловой энергий запишется в виде

z-Pz'Vc + Zri-Pzn-Vn = Q = z<Qc + Qd + Q3 + Qoc) +

+ zn-(Qcn + Q5n + Qn + Qocn), (6)

где vc - средняя скорость резания для зуба инструмента (в направлении от оси к уголку зуба), м/с; vn - средняя скорость резания для полуперемычки (в направлении от оси к периферии перемычки), м/с; Pz-vc и Pzn-vn - мощность резания (механическая энергия), соответственно, для зуба и полуперемьгчки, Вт; Q - общая

выделившаяся в единицу времени в зоне резания теплота, Вт; Qc и Qcn , Qa и

Qdn. Q3 и Qn , Qoc и Qocn - количества тепла, уходящие из зоны резания в единицу времени, соответственно, в стружку, деталь, инструмент и окружающую среду, соответственно, от зуба и от полуперемычки, Вт; zn - число полуперемычек инструмента.

При исключении из работы перемычки (для группы инструментов с УЗК) слагаемые с индексом "п" будут равны нулю.

При анализе операций лезвийной обработки отверстий, выполняемых без смазочно-охлаждающих технологических сред, слагаемое Qoc ввиду слабого влияния может быть исключено из рассмотрения.

Характер

распределения температурных полей вдоль режущих кромок

а) - для зуба инструмента с УЗК; б) - для зуба и полуперемычки инструмента с НУЗК

Рис. 3.

На основе изучения тепловых явлений, происходящих при обработке отверстий, получены аналитические выражения для Qc (Qcn), Qd (Qßn)> Оз (On)- В частности, для инструментов с УЗК уравнение баланса механической и тепловой энергий имеет вид (для условий работы одного зуба)

Pz-vc=Xb,0 [0,55 Pe0'75 D0,03 П0'02 sin0-03« В'0"27 Е'0'07 (1+6U/Pl)'0'04 (l-smy)'0-15 + + 0,74 Pe0,19 Е0'21 М0'18 F0,05 D0,05 В0'14 П0'03 (1+8U/Pl)0''4 (l-siny)0'25 sin °'07а + + 0,665 F1'01 D0-35 E0-03 M0'07 П0,02 (l+8u/pi)0'01 sm0,03oc B^^l-siny)"0-32]. (7)

При изучении тепловых потоков для случая работы инструмента с НУЗК были рассмотрены как явления, протекающие в зоне резания зубьев, так и в зоне работы поперечной кромки. Результаты расчета баланса тепла применительно к обработке стали 45 стандартным спиральным сверлом из твердого сплава ВК8 Cd = 10 мм, do = 2 мм, So = 0,17 мм/об) с двухплоскостной заточкой представлены на рис.4. Из анализа баланса тепла следует, что с ростом скорости резания (ростом критерия Ре) количество тепла, уходящего в стружку, возрастает; а в инструмент и деталь - снижается. В то же время из сопоставления балансов тепла для сверла в целом и для его сердцевины (резание перемычкой) следует; что доля тепла, уходящего в инструмент в зоне работы сердцевины, много выше. Это объясняется крайне неблагоприятными условиями протекания процесса резания перемычкой и затрудненностью отвода от нее стружки. Один из путей изменения столь неблагоприятного распределения тепла (увеличение выноса наибольшего его количества со стружкой) - в оптимизации геометрических параметров этой зоны, что достигается различными подточками поперечной кромки, а также при трехплоскостной заточке сверл, у сверл марки "Delta" и некоторых других.

С учетом использования факта существования оптимальных температур резания 0а для рассматриваемой пары "инструментальный - обрабатываемый материалы" из уравнения баланса энергий для инструментов с НУЗК и УЗК получены выражения для расчета оптимальных по износостойкости инструмента скоростей резания v0, которые могут быть записаны в виде общей формулы

vo -ai /а = Ki -кг -к3 -к^ -кип, (8)

где кь к2 и к3 - аналитически определяемые безразмерные коэффициенты, учитывающие: ki - механические и теплофизические свойства обрабатываемого и инструментального материалов; к2 - геометрические параметры инструмента; кз - величину износа за период стойкости и глубину обрабатываемою отверстия; кос и Кип - коэффициенты, учитывающие, соответственно, влияние смазочно-

Баланс тепла при сверлении:

а).

15 го — Ре

а) - для сверла в целом; б) - для сердцевины сверла Рис. 4.

охлаждающей среды и износостойкого инструментального покрытия (для определения кос была разработана экспериментальная методика экспресс-оценки).

В частности, для работы инструментов с НУЗК коэффициенты К1, кг и кз определяются следующими выражениями

К] = (Лр/А.)0,31 '(ср-бо/тр)1-64 ; (9)

к2= 0,62 •(Ьш/Ь1)0'1б-(а1/Ь1)°'34 -(Ь/Ь,)0'07 -эт^'а -(ре)0-31 ж

х (сУё)"0'64 -(Р^а,)-0'12 •[а,.г/(7Г.с1)]-0'07-(1-5ту)-0'66; ' (10)

кз=(1+§и/Р1)"°'13 при Ь5За, (И)

где Ьщ - ширина среза от полуперемычки, м; Ъ- глубина отверстия, м.

Расчетным путем были получены выражения для величины вторичного теплового потока (Звт, поступающего от разогретой стружки, движущейся по винтовым канавкам, в инструмент при его углублении в отверстие. В частности, для инструментов с НУЗК

Овт=О,92-?.р-Ь1-0-(1ст/Ь1)о-"-Во'13-(1-5ту)ОЛ7-5то'оза-егГ-О'5^О,64.Рео'92-В х

х о-0,16.р.0,02.ре-0,12.Т-0,01.Е-0,07.(1 + §и/р1)-0,05 ? (12)

где 1ст - длина стружки, м.

Тепловой поток СЬт, попадая в инструмент, обусловливает рост температуры резания. Если при выбранных режимах она под держивается равной ©0, то с ростом глубины отверстия Ь увеличение вторичного теплового потока приведет и к нежелательному возрастанию температуры резания. Как показали расчеты, до глубины резания Ь й 3с1 влиянием (5вт можно пренебречь (она не превышает 3-5% от общей теплоты резания). При большей глубине отверстия необходимо для поддержания в зоне резания температуры ©0 снижать скорость. В результате расчетов, выполненных применительно к условиям обработки отверстий в деталях из конструкционных и жаропрочных сталей и сплавов быстрорежущими и твердосплавными инструментами, были получены упрощенные формулы для корректировки скорости резания при влиянии вторичного теплообмена. Вводя полученные упрощенные зависимости в функциональный коэффициент Кз, в частности, для инструментов с НУЗК имеем

к3-0,65 (1 + ¿Ъ)1'51-(1 +6и/р,Х0,13 ' при 36 < Ь < Ш. (13)

Из уравнений балансов тепловой и механической энергий были получены выражения для определения безразмерного комплекса А = арЬгср® / Р2 ,

характеризующего собой тепловую активность стружки по отношению ко всей выделяющейся в зоне резания теплоте, и являющегося важной характеристикой процесса, поскольку включает в себя его интегральные параметры - силу и температуру резания.

Установление методами теории подобия связи между энергетическим критерием А и относительным линейным износом зубьев осевого лезвийного инструмента (рассмотрено в главе 3) позволило получить аналитические зависимости для определения экономических скоростей резания: скорости минимальной себестоимости обработки \'э и скорости максимальной производительности vn, а также соответствующих им стойкостей Тэ и Тп :

v3 = v0-{Tq / [пи-КоКТсм + s,/Ec)]}1/f , (14)

где f = 1 + пц-коь Пц ■ величина, получаемая из соотношения между величиной относительного линейного износа и критерия А; пц = 2,19 -(0И / 0О)0,25 / В1Л; Koi - величина, определяемая из соотношения критериев Ре и А в балансах тепловой и механической энергий; k0i = 0,79 - для группы инструментов с НУЗК; Koi = 0,74 - для группы инструментов с УЗК; ©и = 1490 °С - для твердосплавного инструмента; ©и = 700 °С - для быстрорежущего; То - стойкость инструмента при работе на оптимальной (vo, м/мин) скорости резания, мин; Тем- время на смену инструмента и его подналадку за период стойкости, мин; sf - стоимость эксплуатации инструмента за период стойкости, руб; Ее - станкоминута, руб/мин.

vn = Vo-{T0/[TcM-nu-Koi]}!/f ; (15)

T3 = To<vo/v3)f; (16)

Tn = To-(vo/vn)f. (17)

Выражения (16) и (17) показывают; что стойкости Тэ и Тп определяются как экономическими (sb Ее, Тем), так и физическими (©и, ©о, В) параметрами.

Предложенный В.К.Старковым критерий удельной энергоемкости r|i, служащий физическим показателем эффективности съема материала и определяющий условия работы режущего инструмента, может быть выражен через энергетический критерий А. Причем для условий оптимального резания (vo, ©о) зависимость имеет вид

Tho = ср-©о / Ао, ' (18)

где А0 = ai-bi-cp ©0 I Pzo ; Pzo - минимальное значение тангенциальной составляющей силы резания, соответствующее оптимальному резанию.

Формула (18) показывает, что в условиях оптимального резания, когда "ср-©о" является постоянной величиной, энергоемкость процесса полностью определяется критерием А0 , причем при Pzo величина А0 имеет максимальное значение, а г|)0 - минимальное. Поскольку при оптимальном резании обеспечивается максимальная размерная стойкость инструмента и наилучшие показатели качества поверхности, то из (18) следует; что минимальному значению удельной энергоемкости процесса резания (пю) всегда соответствует наилучшее качество формируемого поверхностного слоя обрабатываемого отверстия -и минимальная интенсивность изнашивания лезвийного инструмента: ■;

Использование еще одного критерия, предложенного В.К.Старковым, Г|2 -энергетического критерия качества, как уровневого показателя, позволило показать, что чем больше энергии выносится из зоны резания со стружкой, тем более благоприятные условия создаются для качества и точности обработки. То есть, при оптимизации процесса лезвийной обработки целесообразно стремиться организовать его таким образом (режим обработки, геометрия режущей ■ части инструмента), чтобы возможно большая часть энергии выносилась из зоны резания со стружкой. К этим условиям мы приближаемся ведя обработку на оптимальных (v0) и экономических (уэ, vn) скоростях резания.

Решение вопроса точности диаметрального размера выполнено на основе уравнения баланса погрешностей, которое позволяет описать необходимое, условие обеспечения заданной точности обработки. Последнее в развернутом виде может быть представлено выражением ---,

053-5т>{[ЛРу.Ьв3/(3-Е2-])+Мизг-Ьв2/(2-Ег])].цЭ+ .

+ pH-Qm-For(R2 /Х?) / [(VH/R) +BirF0l-SH] - . - p3-Q3i-Fo2-(hn2 Л) / KWn) + Bi2-ForSa] -ЪР}, (19)

где Foi = аР-т / R2 ; Fo2 = а-т / hn2 ; Bii = aT-R /ЛР ; Bi2 = aT-hn /А, -безразмерные комплексы; 5T - технологический допуск; ДРу- неуравновешенная радиальная сила, определяемая из условия биения инструмента с учетом формулы (2) (ДРу = APx'tgTl) ; Мизг ■ изгибающий момент; обусловленный неуравновешенной силой ДРХ; Lb - вылет инструмента; J - осевой момент инерции поперечного сечения

инструмента; Е2 - модуль упругости инструментального материала; цз -

коэффициент динамичности; QHi и Qsz - суммарные количества теплоты, поступающие соответственно в инструмент и деталь, определяемые полученными в работе зависимостями; Ри и Р^- коэффициенты температурного линейного

расширения, соответственно, материала инструмента и детали; аР - коэффициент температуропроводности инструментального материала; Я и Ьц - соответственно,

радиус инструмента и глубина прогрева детали; Уд, Уи, Эд, Би - соответственно, объемы и площади детали и инструмента, определяющие теплообмен в процессе обработки; Ир - радиальный износ зубьев инструмента.

При использовании обильного охлаждения, правильно подаваемого в зону резания, критерии Вп и В1г имеют большие значения, в результате температурные деформации инструмента и детали пренебрежимо малы. В этом случае условие обеспечения заданной точности обработки (диаметрального размера) может быть записано в виде

0,3-8т > {[ДРуЬвЭ/(ЗЕ2-1) + Мизг-Ьв2/(2Ег1)] -ца-Ир}. (20)

Выражения (19) и (20) позволяют определять допустимые значения таких параметров, как биение зубьев осевого лезвийного инструмента, его жесткость, режимы обработки (через параметр В), значения геометрических параметров режущей части (прежде всего угла зуба в плане ф), величину вылета, а также величину радиального износа.

Возможность расчета угла наклона условной плоскости сдвига (Р1), составляющих силы резания, позволила решить вопросы аналитического определения величины увода оси инструмента, обеспечения его устойчивости и прочности при обработке отверстий. Это, в свою очередь, определило ввод соответствующих проверочных неравенств в методику расчета режимов.

Экспериментальное определение параметров качества поверхностного слоя в сравнительно узком интервале рекомендуемых режимов обработки отверстий не позволяют выявить общие закономерности их формирования. В связи с чем исследования проводились с помощью математических моделей, включающих вопросы формирования шероховатости, глубины и степени наклепа, то есть показателей качества, контролируемых в производственных условиях.

На базе результатов исследований модели формирования величины высоты неровности профиля было установлено, что в диапазоне скоростей у0 < V < \'п влиянием вибраций на параметр Яг можно пренебречь. В этом случае для его определения может быть использовано следующее выражение

112=1*20 + 1*2^, (21)

где Кго - составляющая высоты профиля шероховатости, обусловленная геометрией режущей части инструмента и кинематикой его перемещения; Нгпл - приращение

высоты неровности в результате упруго-пластического течения металла в направлении вершины остаточного гребешка.

Математическое описание процесса формирования параметра Яг и обработка результатов расчета на ЭВМ в комплексных переменных, определенных выше, позволили получить обобщенное выражение для определения высоты неровности профиля в диапазоне скоростей у0 <> v <, уп

Иг = Пго + 0,27-рГВ°'84 /(Ьвту)0'60 . (22)

Причем, величина Иго существенно меньше пластической состаатяющей. Влияние последней не является постоянным, а зависит от скорости резания , и незначительно увеличивается (в степени = 0,17) с ее ростом. Определяющее значение для величины Ягпл имеет радиус округления режущей кромки рь а также (через комплекс В) коэффициенты теплопроводности инструментального и обрабатываемого материала, удельная объемная теплоемкость последнего, толщина и ширина среза, а также геометрия зуба. Расхождение расчетных и экспериментальных значений Иг носит случайный характер и не превышает 12%.

Для условий оптимального резания (уо) было получено выражение, определяющее в соответствии с условием пластичности Губера-Мизеса глубину наклепа (Ьц) обработанной поверхности.

Ьно /а, = 0,25'(тр/от)-(р1/а1)°'14 / [В^Г'-кн], (23)

где Б = 1,38-(^Т1)0,17; кн - безразмерный коэффициент; учитывающий отношение глубины наклепанного слоя, формируемого под воздействием сил стружкообразования и подмятая металла на радиусном (р0 участке режущей кромки к глубине наклепанного слоя, формируемого под воздействием сил трения со стороны задней поверхности зуба (определяется аналитически) ; От - предел текучести обрабатываемого материала, Па.

Для скоростей резания, больших или меньших у0 , методами теории подобия была получена экспериментально-аналитическая зависимость (рассмотрено в главе 3), устанавливающая связь между глубиной наклепа и энергетическим критерием А. Степень наклепа определялась по расчетной зависимости между глубиной и степенью наклепа, полученной В.Ф.Безъязычным. Проверка аналитических зависимостей для глубины и степени наклепа, проведенная для различных сочетаний обрабатываемых и инструментальных материалов при широком диапазоне изменения условий обработки отверстий, показала, что расхождение/ расчетных и экспериментальных значений не превышает соответственно 10 и 18%.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований, целью которых являлась оценка достоверности полученных теоретических формул, а также установление обобщенных экспериментально-аналитических зависимостей между параметрами процесса резания. С целью достижения общности получаемых результатов значительная часть исследований проводилась комплексно. Обработка результатов опытов проводилась с использованием критериев подобия.

Исследования выполнялись на экспериментальной установке (станок, приборы, оснастка и др.), позволяющей измерять крутящий момент, осевую силу, температуру резания, осуществлять запись с помощью шлейфового осциллографа Н-115 картин температурных полей вдоль режущих кромок и по задней контактной площадке методом перерезаемой термопары. Износ зубьев инструмента изучался на инструментальном микроскопе БИМ-1, где с помощью специальной насадки осуществлялось также и фотографирование картин износа зубьев (и поперечной кромки для сверл).

Выбранные для проведения исследования обрабатываемые материалы существенно отличались друг от друга своим химическим составом, механическими и теплофизическими свойствами (сталь 45,40Х, 20X13,12Х18Н9Т, 1Х12Н2ВМФ, ХН62МВКЮ, ХН70ВМТЮ, ХН73МБТЮ, ХН77ТЮР, ЭП99ИД, ВТЗ-1, ОТ4-1, ВТ20, чугун СЧ-20 и другие). Обработка производилась стандартными спиральными сверлами, зенкерами и развертками в диапазоне диаметров 5 - 30мм, как оснащенными пластинами твердого сплава марок ВК8, ВК6М и Т15К6, так и цельными из быстрорежущих сталей Р9К5, Р9Ф5, Р6М5, Р6М5К5, Р18 и Р18Ф2.

Измерение крутящего момента и осевой силы в процессе обработки отверстия осуществлялось с помощью двухкомпонентного сверлильного динамометра с индуктивными датчиками с комплектом аппаратуры.

Температура резания замерялась методом естественной термопары (при проведении этих экспериментов использовались инструменты, целиком состоящие из быстрорежущей стали).

Шероховатость обработанной поверхности определялась с помощью профилографа-профилометра мод. 201. Микротвердость измерялась на приборе ПМТ-3.

Обработка результатов экспериментов осуществлялась с использованием методов математической статистики. Исследования включали в себя проведение экспериментов по:

- изучению особенностей работы поперечной кромки сверла;

определению величины отношения средних интенсивностей тепловыделения на перемычке и зубьях сверла;

- установлению характера распределения температурного поля на задней контактной площадке зуба (сверла, зенкера, развертки) как вдоль площадки, так и вдоль режущих лезвий (главного и вспомогательного);

- определению температуры резания при работе осевого лезвийного инструмента;

- определению крутящего момента и осевой силы для нахождения составляющих Pz и Рх, приходящихся на один зуб инструмента;

- определению утолщения стружки;

- установлению обобщенной зависимости между относительным линейным износом зубьев инструмента и энергетическим критерием А ;

- определению показателей качества поверхностного слоя: высоты неровностей, глубины и степени наклепа, а также установлению обобщенной зависимости между глубиной наклепа и критерием А;

определению показателей точности обработанного отверстия (диаметрального размера и взаимного расположения поверхностей);

- определению минимальной толщины среза.

В результате экспериментальных исследований было установлено, что:

- изнашивание полуперемычки (половины поперечной кромки) происходит по передней поверхности в форме лунки при сверлении различных материалов с образованием самостоятельной стружки и на 94- 95% ее длины происходит процесс резания, смятие металла происходит лишь на участке, непосредственно примыкающем к оси и составляющем около 5- 6% ее длины;

- отношение средних интенсивностей тепловыделения на участках полуперемычки и зуба сверла можно принимать равным отношению соответствующих им глубин резания;

- при сверлении температура в направлении от оси к периферии перемычки несколько снижается, далее начинается существенный ее рост. Своего максимума температура достигает на диаметре (0,8...0,85) d сверла, затем к уголку и вдоль ленточки несколько снижается. С ростом скорости резания и увеличением подачи (Ре>15) температура вдоль главного режущего лезвия имеет более стабильный характер;

- при зенкеровании и развертывании вдоль режущих лезвий температура практически неизменна, лишь к краям режущих кромок она несколько снижается. "С ростом критерия Ре (Ре>15) наблюдается выравнивание температуры практически вдоль всей длины контакта;

- максимум температуры на суммарной длине участка смятия металла радиусной частью (pi) и площадки контакта по задней поверхности зуба (А) находится примерно на середине их суммарной длины;

- работа с оптимальными температурами в зоне резания (со скоростями у0) соответствует минимальному значению силы Р/, минимуму относительного линейного износа зубьев инструмента, наиболее благоприятным показателям точности и качества поверхностного слоя обработанного отверстия: минимальному значению высоты неровностей, а также минимуму шубины и степени наклепа.

Поскольку изнашивание инструмента происходит под действием адгезионных, диффузионных, окислительных, абразивных и других явлений, протекающих на его контактных площадках, точное его математическое описание на данном этапе развития науки о резании металлов является затруднительным. В то же время данная задача может быть решена с помощью теории подобия. Для установления обобщенных зависимостей стойкости инструмента от технологических условий была использована установленная закономерность связи интенсивности изнашивания инструмента от энергетического критерия А. Опьггы проводились с одновременным определением температуры резания 9 , силы Рг и износа зубьев по задней поверхности . Исследования показали, что отношение текущего линейного износа зубьев Ьол к его минимальному значению при оптимальной температуре 1чодо равно отношению текущего энергетического критерия А к его значению при оптимальной температуре А0 с функциональным показателем Пц^дУи (рис.5)

Ьол/Ьоло = (А/Ао)Пи (24)

где пи = - О,52-(0И / ©о)0,25 / В1,4 при V < у0;

Пи = 2,19-(©и / ©о)0,25 / В1'4 при V > у;

Ьоло = Мо -ср -0о -[си -(1 + 55)]'1 <тР/тга)3 -(уо'/уо)1'5 *

* (82/з2')°'3-(^2)°-4-(Ьв/<1)0'12; (25)

Мо - безразмерный коэффициент; зависящий от группы обрабатываемости металла, а также от вида инструментального материала (твердый сплав или быстрорежущая сталь); Сти - предел прочности инструментального материала на сжатие, Па; б - относительное удлинение обрабатываемого материала; тех -сопротивление эталонного материала (в зависимости от группы обрабатываемости) пластическому сдвигу, Па; у0'- оптимальная скорость резания, соответствующая подаче Зг'= 1 мм/зуб, м/с; I - глубина резания (для сверления I = 0,5 •(<! ч10)), м.

Выходу точности и шероховатости обработанного отверстия за пределы нормированных значений соответствует определенная допустимая величина износа,

Взаимосвязь интенсивности износа инструмента и энергетического критерия А при сверлении, зенкеровании и развертывании

ко

5,0

2,0

ho/i Ьоло

<О

сверление: О - ВТЗ-1 - Р6М5; ©- ХН73МБТЮ - ВК8;

® - ХНЗОВМТ - Р18; ф-ХН73МБТЮ-Р18М; зенкерование: Д-ХН73МБТЮ - ВК6М; А-ХН77ТЮР - ВК8;

□ - ВТЗ-1 - ВК8; й" 20X13 - ВК8; развертывание: § - 12X18Н9Т - Р9К5; ф - ХН77ТЮР - ВК8; ф- 20X13 - ВК8.

Рис.5.

\ 0

К г t i к

1 % --\ э \ >1 \ 1 2 Щр N %2 -

Q4 45 0,6 0,7 0,8 10 а iA 1,6 A/Aq -;--

которая принимается за критерий затупления, являющийся в соответствии с ГОСТом частным случаем критерия отказа режущего инструмента. Для сверл - это износ по задним поверхностям у уголков, а для зенкеров - износ по ленточке. При развертывании параметрический отказ по точности обусловлен износом главных задних поверхностей, а по шероховатости - износом калибрующих ленточек. Эксплуатация машинных разверток сопровождается двумя одновременно протекающими процессами изнашивания: быстро протекающим изнашиванием режущих элементов и медленно протекающим изнашиванием формообразующих элементов (калибрующих ленточек по наружному диаметру). И хотя последнее определяет полный ресурс разверток, лимитирующей является величина допустимого износа по задней поверхности зуба у вершины. В целом, как износ по ленточке, так и по задней поверхности зуба могут быть пересчитаны в его радиальный износ.

Имея возможность аналитически определять значение Иод можно рассчитать размерную стойкость инструмента Тр с учетом заданной величины допустимого радиального износа hp

Тр = hp/ [v -Ьоло -(А/А0)Пи]. (26)

Поскольку отношение энергетических критериев (А/А0) может быть представлено в виде отношения (Ре/Рео) или (v/v0) с показателем k0i (как было отмечено в главе 2), то выражение (26) может быть представлено в виде

ТР = hP / [v -Ьоло <v/v0)nu'K01], (27)

устанавливающем обобщенную зависимость "скорость-стойкость".

Из анализа экспериментальных данных в работе было получено соотношение между глубиной наклепа Ьц и энергетическим критерием А.

hH/hHo = (A/Ao)mH, (28)

где тн = - 0,30-(©и / ©о)0,25 / В1,4 при v < v0;

тн= 0,185-(©и/©о)0,25/Вм при v>v.

Данное соотношение показывает, что глубина наклепа Ьн во многом определяется величиной критерия А , а минимальное значение Ино соответствует оптимальному значению данного критерия Ао .

По аналогии с (27) для глубины наклепа можно записать

h„/hHo = (v/vo)mH'K01. (29)

Исходя из предположения о пропорциональности минимальной толщины

mi» и г

среза ai величине пластически подминаемого слоя h , бьша поставлена серия

экспериментов по установлению коэффициента пропорциональности. Было установлено, что он колеблется для различных сталей и сплавов в диапазоне 1,3...1,6 (без учета застойной зоны). При меньшем его значении возможно' прекращение устойчивого резания и возникновение нестабильных условий чередования резания и подмятая металла снимаемого припуска. С целью

min

повышения надежности протекания процесса резания при расчете а( целесообразно использовать большее значение коэффициента. С учетом аналитической формулы, определяющей численное значение h, для величины минимальной толщины среза получено выражение

a^s 1,6 h = 1,6 -pi -В1,35 , (30)

позволяющее ограничивать минимальное значение подачи инструмента при расчете режимов резания. . •д.

Проверка методами математической статистики подтвердила достоверность результатов экспериментальных исследований и адекватность полученных формул.

В четвертой главе работы рассмотрены вопросы практического использования результатов исследований.

Совокупность решенных задач позволила определить механизм влияния условий обработки на отдельные параметры процессов лезвийной обработки отверстий осевым инструментом и характеристики качества получаемой поверхности. Объединение всех рассмотренных подмоделей в единую систему позволило создать методику комплексного расчета режимов резания.

Методика позволяет решать вопросы, возникающие у технолога: а) выбор наиболее эффективного инструментального материала по износостойкости;

б) определение целесообразной геометрии режущей части инструмента;

в) определение оптимальных режимов резания.

При оптимизации операций использовались следующие критерии оптимизации: критерий максимальной размерной стойкости инструмента (vo, То); критерий минимальной технологической себестоимости (уэ, Тэ); критерий максимальной производительности (vn, Тп).

При научно обоснованном нормировании операций каждый из выше перечисленных критериев оптимизации применяется при условии гарантированного обеспечения критерия качества, определяющего выпуск деталей в соответствии с требованиями рабочего чертежа.

Согласно разработанной методике оптимизации режимов в качестве ограничений приняты точность обработки (точность диаметрального размера -ограничение по технологическому допуску (19-20) и точность взаимного расположения поверхностей - через величину увода оси инструмента) и показатели качества обработанной поверхности: шероховатость поверхности Ла < Яат (требуемое) (расчетное значение 11а определяется пересчетом через 112 (22)); глубина наклепа Ьн ^ Ицт(расчетное значение Ьн , определяемое зависимостью (29)), и степень наклепа Ид ^ Инт-

Разработанное методическое и программно-математическое обеспечение оптимизации операций сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания по критериям качества и стоимости реализовано в виде пакета прикладных программ для совместимых с ЮМ персональных компьютеров.

Созданная автоматизированная система может служить нормативно-справочной базой определения оптимальных технологических условий осуществления процессов обработки отверстий. Как показывает сравнение с рекомендациями справочников, в частности "Общемашиностроительные нормативы режимов резания" (изд. 1991г.), разработанная система позволяет более гибко учитывать специфику сверл, зенкеров и разверток, а также рассматривать конкретный обрабатываемый материал, что в целом ряде случаев приводит к назначению более высоких (на 15-25%) режимов резания и успешному внедрению их на операциях обработки отверстий в производственных условиях.

Реализация комплексного исследования, производственное внедрение результатов работы подтвердили применимость разработанного математического аппарата, обеспечивающего целенаправленное управление процессами лезвийной обработки отверстий осевым инструментом и устанавливающего общие закономерности резания во взаимосвязи с основными выходными параметрами данных процессов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На базе разработанного КТИ для лезвийной обработки отверстий установлен единый подход в определении элементов сечения среза, сил и температур при сверлении, зенкеровании и развертывании. Исследование сил резания при работе осевого инструмента позволило получить единые аналитические выражения для их определения, справедливые для режущих элементов сверл, зенкеров и разверток.

2. Расчет температурных полей методами теории источников тепла на контактных площадках зубьев инструментов и в зоне первичных пластических деформаций показал, что пространственное их рассмотрение, учитывающее изменение температуры вдоль режущих кромок, может существенно сказываться на результатах расчетов. Особенно ярко это проявляется при рассмотрении процесса сверления, где температура существенно изменяется вдоль режущих кромок, а! ее максимум находится примерно на диаметре, равном 0,8 диаметра сверла. Установлено, что максимальная контактная температура на передней поверхности зуба находится непосредственно за зоной пластического контакта, а на задней поверхности - примерно в середине суммарной длины радиусного и прямолинейного участков контакта зуба инструмента с деталью.

3. На основе совместного рассмотрения механических и тепловых явлений в зоне резания решена задача по расчетному определению угла наклона плоскости сдвига для условий работы осевого инструмента. Аналитическое определение этого параметра сделало возможным выход на решение целого ряда важных вопросов: расчета температур и сил резания, аналитического определения оптимальных скоростей, условий обеспечения требуемой точности получаемого отверстия, параметров качества поверхностного слоя, устойчивости работы инструмента и др.

4. Изучение особенностей работы поперечной кромки спирального сверла показало, что на 94% ее длины протекает процесс резания с образованием двух самостоятельных стружек от полукромок, что позволило выйти на математическое моделирование процессов, протекающих в данной зоне, с учетом особенностеи'ее геометрии. ■

5. Установлено, что минимальному значению удельной энергоемкости процесса резания соответствуют минимальные значения шероховатости, шубиньг и степени наклепа формируемого поверхностного слоя обработанного отверстой/ а также минимальная интенсивность изнашивания осевого инструмента. -'">■■■;'■ л

6. Использование принципа постоянства оптимальной температуры резания для данной пары "инструментальный - обрабатываемый материалы" позволило получить из уравнения баланса механической и тепловой энергий выражение'для оптимальной по износостойкости инструмента скорости резания при различных видах лезвийной обработки отверстий осевым инструментом. Полученное выражение учитывает влияние механических и теплофизических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, подачи и глубины резания, геометрических параметров инструмента и сечения среза, допустимого износа зубьев за период стойкости. Установление связи изнашивания инструмента с энергетическим критерием А позволило получить выражения для расчетного

определения экономических скоростей резания и соответствующих им размерных стойкостей инструментов.

7. Исследование высоты неровностей обработанной поверхности позволило установить, что в условиях безвибрационного резания при скоростях равных или больших \'0, значение параметра Яг определяется двумя составляющими: геометрической Яго и пластического оттиснения подминаемого слоя Ягол- Для осевых лезвийных инструментов геометрическая составляющая весьма мала в силу особенности их геометрии, поэтому определяющее значение имеет пластическая составляющая. Установлено, что ее величина не является постоянной, а зависит от скорости резания и незначительно увеличивается, в степени = 0,17, с ростом последней. Наиболее значим для величины Лгпл радиус округления режущей кромки рь кроме того, на ее величину влияют коэффициенты теплопроводности обрабатываемого и инструментального материалов, толщина и ширина среза, удельная объемная теплоемкость обрабатываемого материала, а также геометрия зуба.

8. Установление связи между глубиной наклепа Ин и энергетическим критерием А позволило решить задачу по расчетному определению величины Ьн , не только при скоростях у0, но и для экономических скоростей - уэ и уп .

9. Изучение процессов сверления, рассверливания, зенкерования и развертывания методами теории подобия позволило подтвердить факт существования оптимальных температур резания для данных методов лезвийной обработки. Экспериментально установлено, что оптимальные значения температур резания соответствуют минимальному значению силы резания Р2 (крутящего момента) при увеличении скорости и постоянстве глубины резания и подачи. Оптимальное резание характеризуется максимальной размерной стойкостью осевого инструмента, а также минимальными значениями высоты неровностей, глубины и степени наклепа поверхностного слоя отверстия.

10. Разработана методика управления процессами лезвийной обработки отверстий осевым инструментом на основе созданного программного обеспечения аналитического оптимизационного нормирования операций, исходя из требуемых (достижимых) показателей качества и экономических критериев.

Вышеизложенное обеспечило широкое производственное внедрение предлагаемой аналитической системы оптимизационного расчета режимов и ее практических приложений.

Таким образом,- на основании* выполненных исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как существенный вклад в развитие перспективного направления - "Разработка

,политического метода определения оптимальных режимов резания и' •еометрических параметров инструмента", имеющего важное научное и. фактическое значение для машиностроения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Баранов A.B. Теоретическое определение сил резания при зенкеровании // Информационное и технологическое обеспечение качества и эффективности механической обработки: Сб. науч. трудов /ЯПИ. - Ярославль, - 1985. - С. 146-148.

2. Баранов A.B. Оптимизация операций зенкерования // Оптимизация операций механической обработки: Сб. науч. трудов / ЯПИ. - Ярославль, 1986. - С. 10-12.

3. Баранов A.B., Зубов A.A. Экспериментальные исследования температурных полей в зоне резания при зенкеровании и развертывании //. Оптимизация операций механической обработки: Сб. науч. трудов / ЯПИ. -Ярославль, 1986.-С. 122-124.

4. Баранов A.B. Расчет оптимальной по износостойкости инструмента скорости резания при зенкеровании на основе исследования термомеханических явлений процесса резания И Физические процесс при резании металлов: Межвуз. сб. науч. трудов /ВолгПИ. - Волгоград, 1987. - С. 120-125.

5. Баранов A.B. Аналитический метод определения оптимальных скоростей резания при развертывании // Математическое обеспечение оптимизации операций механической обработки: Межвуз. сб. науч. трудов / ЯПИ. - Ярославль, 1988. -С. 21-23.

6. Силин С.С., Баранов A.B. Расчет оптимальной скорости резания при зенкеровании сталей и сплавов // Станки и инструмент. - 1989. № 6. - С. 34.

7. Силин С.С., Баранов A.B. Оптимизация операций механической обработки на основе использования энергетических критериев // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник Верхневолжского отделения АТН РФ. Выпуск 1. /РГАТА. Рыбинск, 1994. - С. 86-90.

8. Методика оптимизации операций механической обработки в авиадвигателестроении на основе аналитического расчета режимов резания и геометрических параметров инструмента / Силин С.С., Баранов A.B., Козлов В.А., Рыкунов А.Н. // Информационный листок № 53-94. Серия Р.55.19.: Ярославский ЦНТИ. -Ярославль, 1994.

9. Баранов A.B., Рыкунов А.Н. Методика аналитического определения стойкости инструмента // Высокие технологии в машиностроении и

приборостроении: Вестник Верхневолжского отделения АТН РФ. Выпуск 1. / РГАТА. -Рыбинск, 1994. - С. 91-95.

10. Силин С.С., Баранов A.B., Рыкунов А.Н. Определение толщины упруго-пластически подминаемого слоя при резании металлов // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник ВВО АТН РФ. Выпуск 2. / РГАТА. -Рыбинск, 1995. - С. 71-73.

11. Баранов A.B., Кузнецов A.B., Московский Я.В. Температурные поля в зоне резания при обработке сталей и сплавов осевым инструментом // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник ВВО АТН РФ. Выпуск 2. / РГАТА. - Рыбинск, 1995. - С. 73-78.

12. Баранов A.B., Кузнецов A.B., Московский Я.В. Аналитическое определение сил резания при сверлении, зенкеровании и развертывании И Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник ВВО АТН РФ. Выпуск 2. / РГАТА. - Рыбинск, 1995. - С. 78-84.

13. Силин С.С., Баранов A.B., Рыкунов А.Н. Научно обоснованное нормирование операций механообработки // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1996. №4. С. 29-32.

14. Силин С.С., Баранов A.B. Оптимизация операций механической обработки по энергетическим критериям//СТИН.-1999. № 1.С. 16-17.

15. Баранов A.B. Расчет оптимальной скорости резания при развертывании сталей и сплавов // СТИН. -1999. № 4. С. 33-34.

16. Баранов A.B. Повышение эффективности процессов лезвийной обработки отверстий осевым инструментом // Вестник машиностроения. - 1999. № 6. С. 40-42.

,17. Баранов A.B. Комплексно-теоретический инструмент для лезвийной обработки отверстий // Вестник машиностроения, - 2000. № 1. С. 45-46.

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Баранов, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ ОСЕВЫМ ЛЕЗВИЙНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

1.1. Основные параметры обрабатываемости. Обзор методов определения режимов обработки.

1.2. Скорости резания при лезвийной обработке отверстий осевым инструментом.

1.3. Температурные поля в зоне работы зуба инструмента. Температура резания при обработке отверстий.

1.4. Осевая сила и крутящий момент при сверлении, зенкеровании и развертывании. Пластическая деформация металла снимаемого припуска.

1.5. Износ и стойкость мерного концевого инструмента.

1.6. Качество поверхности при механической обработке отверстий лезвийным осевым инструментом.

1.7. Точность обработки отверстий концевым инструментом.

Выводы по главе I.

Цель и задачи исследования.

ГЛАВА П. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ ЛЕЗВИЙНЫМ ОСЕВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ЯВЛЕНИЙ

2.1. Комплексно-теоретический инструмент для лезвийной обработки отверстий.

2.1.1. Расчетное определение геометрических параметров среза и угла схода стружки дляКТИ.

2.2. Расчетное определение средних действительных значений переднего и заднего углов зуба инструмента и угла наклона главной режущей кромки. ®

2.3. Уточненный расчет действительного среднего переднего угла зуба с учетом радиуса округления режущей кромки. ^

2.4. Особенности работы поперечной кромки сверла и ее геометрия.

2.5. Расчетное определение сил, действующих на концевые инструменты.

2.5.1. Расчет составляющих силы стружкообразования. Ш

2.5.2. Расчет сил смятия металла.

2.5.3. Определение горизонтальной составляющей силы трения на задней поверхности зуба инструмента и нормальной силы Иу.

2.5.4. Расчетное определение составляющих силы резания Р2,

Ру, Рх.

2.5.5. Определение сил, действующих на поперечной кромке; инструмента.

2.5.6. Определение крутящих моментов от сил Р2 и Рш и осевой силы от Рх и Ри,.

2.6. Расчет температурных полей в зоне резания при обработке отверстий лезвийным осевым инструментом.

2.6.1. Расчет температурного поля в зоне первичных пластических деформаций для группы инструментов с УЗК

2.6.2. Расчет температурного поля в зоне первичных пластических деформаций для инструментов с НУЗК.

2.6.3. Расчет температурного поля на передней контактной площадке зуба для группы инструментов с УЗК.

2.6.4. Расчет температурного поля на передней контактной площадке зуба применительно к группе инструментов с НУЗК.

2.6.5. Расчет температурного поля на задней контактной площадке зуба применительно к инструментам с УЗК.

2.6.6. Расчет температурного поля вдоль задней поверхности зуба для инструментов с НУЗК.

2.7. Расчет суммарных температурных полей в зоне резания.

2.7.1. Суммарная контактная температура на передней поверхности зуба инструмента.

2.7.2. Суммарная контактная температура на задней поверхно- сти зуба инструмента.

2.8. Подогрев зоны резания впереди идущими зубьями при работе лезвийного осевого инструмента.

2.9. Расчет температуры резания.

2.10. Распределение теплоты трения на передней поверхности между стружкой и зубом инструмента.

2.11. Распределение теплоты трения на задней поверхности между деталью и зубом инструмента.

2.12. Формулы для определения температуры резания.

2.13. Баланс механической и тепловой энергий при обработке отверстий лезвийным осевым инструментом.

2.13.1. Расчет количества тепла» уходящего из зоны резания в стружку.

2.13.2. Расчет количества тепла» уходящего из зоны резания в деталь.,.

2.13.3. Определение количества тепла, уходящего в зуб инструмента.

2.13.4. Уравнение баланса механической и тепловой энергий.

2.14. Расчетное определение угла наклона условной плоскости сдвига (усадки стружки) для операций лезвийной обработки отверстий

2.15. Получение уравнений обрабатываемости для оптимально- го по износостойкости инструмента резания.

2.16. Оптимизация операций лезвийной обработки отверстий на основе использования энергетического критерия А

2.17. Исследование параметров обрабатываемости сталей и сплавов при различных экономических критериях оптимальности

2.17.1. Параметры обрабатываемости, соответствующие максимальной размерной стойкости инструмента (оптимальное резание).

2.17.2. Параметры обрабатываемости, соответствующие минимальной себестоимости (экономическое резание).

2.17.3. Параметры обрабатываемости, соответствующие минимальному штучному времени (резание максимальной производительности).

2.17.4. Связь параметров обрабатываемости экономического резания с параметрами резания максимальной производитель.»™.

2.18. Точность обработки отверстий лезвийным осевым инструментом

2.18.1. Точность диаметрального размера отверстия.

2.18.2. Увод оси отверстия.

2.19. Аналитическое определение параметров качества поверхностного слоя отверстия при работе лезвийного осевого инструмента.

2.19.1. Шероховатость поверхности.

2.19.1.1. Расчет составляющей высоты профиля шероховатости

2.19.1.2. Определение физической составляющей высоты микронеровностей ÄRz^.

2.19.2. Расчетный метод определения глубины и степени наклепа при обработке отверстий лезвийным осевым инструментом

2.20. Обеспечение прочности и устойчивости осевого лезвийного инструмента.

2.20.1.0беспечение прочности инструмента.

2.20.2. Обеспечение устойчивости инструмента.

Выводы по главе II.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ ОТВЕРСТИЙ ОСЕВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ.

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований.

3.2. Оборудование, научная аппаратура, материалы, методы измерения при проведении исследований.

3.2.1. Оценка точности измерения изучаемых параметров при проведении экспериментов.

3.3. Изучение особенностей работы поперечной кромки сверла.

3.4. Определение величины отношения средних интенсивностей тепловыделения на полуперемычке и главной режущей кромке зуба сверла.

3.5. Температурные поля в зоне резания при лезвийной обработке отверстий осевым инструментом. Температура резания

3.6. Сопоставление экспериментальных и расчетных значений составляющих силы резания и утолщения стружки

3.7. Сравнение опытных и расчетных критериальных зависимостей Ре = Г(А).

3.8. Установление обобщенной зависимости между относительным линейным износом зубьев инструмента и энергетическим критерием А.

3.9. Сопоставление экспериментальных и расчетных значений показателей качества поверхностного слоя: высоты микронеровностей, глубины и степени наклепа.

ЗЛО. Сопоставление экспериментальных и расчетных значений показателей точности обрабатываемых отверстий

3.11. Определение минимальной толщины среза при работе осевого лезвийного инструмента.

3.12. Определение коэффициента Ксотс.

Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИСЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Выбор наиболее эффективного инструментального матери ала по износостойкости.

4.2. Определение целесообразной геометрии режущей части осевого лезвийного инструмента.

4.3. Методика теоретического определения оптимальных режимов при обработке отверстий.

4.4. Производственное внедрение результатов работы. Внедрение результатов исследований в учебный процесс.

Выводы по главе IV.

Введение 2000 год, диссертация по обработке конструкционных материалов в машиностроении, Баранов, Александр Владимирович

В настоящее время научно-технический прогресс связан с усилением значения технологии производства при создании новых изделий. Прежде всего данная тенденция проявляется при разработке и функционировании гибких автоматизированных производств на базе станков с ЧПУ, которые обеспечивают максимальную гибкость при переходе с одного вида деталей на другой, что обусловлено смещением акцента автоматизации в машиностроении в сторону средне- и мелкосерийного производства. Последнее во многом объясняется постоянным увеличением номенклатуры выпускаемых изделий, сокращением сроков смены объектов производства и повышением затрат на их изготовление.

Усложнение конструкций деталей, повышение требований к точности и качеству поверхности предполагает увеличение объема операций лезвийной обработки, среди которых операции по обработке отверстий занимают особо заметное место. Осевые инструменты для лезвийной обработки отверстий -сверла, зенкеры, развертки являются наиболее распространенными в общей массе инструментов, используемых для изготовления деталей машин, 60% которых имеют отверстия различных видов. Обработка этими инструментами во многих случаях наиболее экономичный способ получения отверстий.

Решение этой сложной технико-экономической задачи не может быть в полной мере осуществлено широко распространенным в настоящий момент экспериментальным методом определения режимов резания, основанным на проведении трудоемких и дорогостоящих стойкостных опытов с получением степенных формул для скорости резания. Малая гибкость и оперативность экспериментального метода приходят в противоречие с современными требованиями резкого сокращения сроков технологической подготовки производства новых изделий машиностроения. Последнее особенно проявляется при переходе на изготовление деталей из совершенно новых материалов, сталей и сплавов, которые наиболее часто меняются в космической, оборонной, авиационной, энергетической, судостроительной и других отраслях машиностроения и для обработки которых нет готовых экспериментальных формул для определения скоростей резания.

Данная работа посвящена разработке и применению аналитического метода для оптимизации операций лезвийной обработки отверстий, отличающихся целым рядом особенностей по сравнению с обработкой наружных поверхностей (более тяжелые условия образования и удаления стружки, низкая жесткость сверл, зенкеров и разверток, переменность передних и задних углов режущих лезвий и пр.), которые обусловили создание за рубежом международной ассоциации БТА (Boring and Trepanning Association), занимающейся изучением и обобщением мирового опыта обработки отверстий.

С учетом массовости применения, особенностей эксплуатации разработка аналитического метода определения оптимальных режимов резания для лезвийной обработки отверстий осевым инструментом является важной и актуальной научной проблемой теории резания материалов.

Заключение диссертация на тему "Аналитический метод оптимизации режимов резания при обработке отверстий осевым инструментом"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Установление совокупности характерных особенностей и взаимосвязей между основными параметрами процессов лезвийной обработки отверстий осевым лезвийным инструментом позволило доказать возможность повышения эффективности данных процессов на основе создания аналитической системы оптимизационного расчета режимов обработки и геометрии режущей части инструментов, исходя из достижения наилучших показателей качества (точность обработки: диаметральный размер, увод оси отверстия; шероховатость, наклеп) или экономических критериев при гарантированном обеспечении заданных показателей качества. При этом научная новизна работы заключается в разработке аналитического метода определения режимов резания при сверлении, зенкеровании и развертывании на основе составленного уравнения баланса механической и тепловой энергий. В том числе получены следующие основные результаты.

2. Расчет температурных полей методами теории источников тепла на контактных площадках зубьев инструментов и в зоне первичных пластических деформаций показал, что пространственное их рассмотрение, учитывающее изменение температуры вдоль режущих кромок, может существенно сказываться на результатах расчетов. Особенно ярко это проявляется при рассмотрении процесса сверления, где температура существенно изменяется вдоль режущих кромок, а ее максимум находится примерно на диаметре, равном 0,8 диаметра сверла. Установлено, что максимальная контактная температура на передней поверхности зуба находится непосредственно за зоной пластического контакта, а на задней поверхности - примерно в середине суммарной длины радиусного и прямолинейного участков контакта зуба инструмента с деталью.

5. Установлено, что минимальному значению удельной энергоемкости процесса резания соответствуют минимальные значения шероховатости, глубины и степени наклепа формируемого поверхностного слоя обработанного отверстия, а также минимальная интенсивность изнашивания осевого инструмента.

6. Использование принципа постоянства оптимальной температуры резания для данной пары "инструментальный - обрабатываемый материалы" позволило получить из уравнения баланса механической и тепловой энергий выражение для оптимальной по износостойкости инструмента скорости резания при различных видах лезвийной обработки отверстий осевым инструментом. Полученное выражение учитывает влияние механических и теплофизических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, подачи и глубины резания, геометрических параметров инструмента и сечения среза, допустимого износа зубьев за период стойкости. Установление связи изнашивания инструмента с энергетическим критерием А позволило получить выражения для расчетного определения экономических скоростей резания и соответствующих им размерных стойкостей инструментов.

7. Исследование высоты неровностей обработанной поверхности позволило установить, что в условиях безвибрационного резания при скоростях равных или больших у0, значение параметра Кг определяется двумя составляющими: геометрической Иго и пластического оттиснения подминаемого слоя Ыгпл- Для осевых лезвийных инструментов геометрическая составляющая весьма мала в силу особенности их геометрии, поэтому определяющее значение имеет пластическая составляющая. Установлено, что ее величина не является постоянной, а зависит от скорости резания и незначительно увеличивается, в степени = 0,17, с ростом последней. Наиболее значим для величины Игпл радиус округления режущей кромки рь кроме того, на ее величину влияют коэффициенты теплопроводности обрабатываемого и инструментального материалов, толщина и ширина среза, удельная объемная теплоемкость обрабатываемого материала, а также геометрия зуба.

8. Установление связи между глубиной наклепа Ьн и энергетическим критерием А позволило решить задачу по расчетному определению величины 11н, не только при скоростях у0, но и для экономических скоростей - уэ и уп .

361 значения температур резания соответствуют минимальному значению силы резания Рг (крутящего момента) при увеличении скорости и постоянстве глубины резания и подачи. Оптимальное резание характеризуется максимальной размерной стойкостью осевого инструмента, а также минимальными значениями высоты неровностей, глубины и степени наклепа поверхностного слоя отверстия.

Таким образом, на основании выполненных исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как существенный вклад в развитие перспективного направления - "Разработка аналитического метода определения оптимальных режимов резания и геометрических параметров инструмента", имеющего важное научное и практическое значение для машиностроения.

Библиография Баранов, Александр Владимирович, диссертация по теме Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

1. Аксаков А.Г., Кравцов В.Б. Опыт использования режущего инструмента с износостойкими покрытиями // Станки и инструмент. 1986. № 6. С. 27-28.

2. Алексеев П.Г. Геометрические параметры твердосплавных сверл и их связь с деформацией металла в зоне резания и стойкостью // Известия ВУЗов: "Машиностроение". 1960. № 1. С. 101-108.

3. Алексеев П.Г. Исследование некоторых вопросов сверления при обработке стали // Известия ВУЗов: "Машиностроение". 1964. Ks 11. С. 92-97.

4. Андреев Г.С. Исследование процессов зенкерования и развертывания аустенитной стали типаЭИ69. Дис. канд.техн.наук. М., 1952. 184 с.

5. Андреев Г.С. Развертывание жаропрочных сплавов // Высокопроизводительный режущий инструмент: Сб. статей. М., Машгиз, 1961. С. 35-38.

6. Ар маре го И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. М.: Машиностроение, 1977. 325 с.

7. Аршинов В.А., Тельянов Ю.Н. Распределение температуры вдоль режущих кромок спиральных цельных твердосплавных сверл // Прогрессивные конструкции сверл и их рациональная эксплуатация: Тезисы докл.науч.-техн. симпозиума/Вильнюс, 1974. С. 10.

8. Афанасьев В.Ф. Исследование процесса скоростного зенкерования серого чугуна. Дис. канд.техн.наук. Киев, 1957. 283 с.

9. Баранов A.B. Расчет скоростей резания сталей и сплавов при зенкеровании на основе исследования термомеханических явлений. Автореферат дис. .каид.техн.наук. Горький, 1984.16 с.

10. Баранов A.B., Зубов A.A. Экспериментальные исследования температурных полей в зоне резания при зенкеровании и развертывании // Оптимизация операций механической обработки: Сб.нгуч.трудов / ЯПИ. -Ярославль, 1986. С. 122-124,

11. Баранов A.B., Рыкунов А.Н. Методика аналитического определения стойкости инструмента // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник Верхневолжского отделения (ВВО) АТН РФ. Выпуск 1. РГАТА. Рыбинск, 1994. - С. 91-95.

12. Басов В.В., Садовиичев Г.М. Определение обрабатываемости сталей методом возрастающей скорости резания // Станки и инструмент. 1978. № 8. С. 32.

13. Безъязычный В.Ф. Назначение режимов резания по заданным параметрам качества поверхностного слоя. ЯПИ. - Ярославль, 1978. 86 с.

14. Безъязычный В.Ф. Расчетное определение технологических условий обработки по заданным параметрам поверхностного слоя // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник ВВО АТН РФ. Выпуск 1. / РГАТА. Рыбинск, 1994. С. 7-13.

15. Безъязычный В.Ф., Кожина Т.Д., Константинов A.B. Оптимизация технологических условий механической обработки деталей авиационных двигателей. М.: йзд-во МАИ, 1993.184 с.

16. Белоус Ю.П. Точность отверстий при развертывании // Станки и инструмент. 1976. № 4. С.34.

17. Белоус Ю.П., Зайнуллин Г.М., Шабышов С.П. Экспериментальное исследование точности формы и размеров отверстий при развертывании // Совершенствование процессов резания металлов: Материалы науч.-техн.конф. / ОПНТО Машпром Свердловск, 1973. С. 29-32.

18. Белоусов А.И. Улучшение обрабатываемости жаропрочных и титановых сплавов путем выбора рациональной марки инструментального материала на основе критерия циклической термопластичности //

19. Исследование обрабатываемости жаропрочных и титановых сплавов: Межвузовский сб. науч. трудов. Вып. 3 /КуАИ. Куйбышев, 1976. С. 62-67.

20. Беспрозванный И.М. Основы теории резания металлов. М.: Машгиз, 1948. 239 с.

21. Бечин Г.В. Влияние погрешностей заточки спиральных сверл на их стойкость и качество отверстий // Материалы Всесоюзного совещания по спиральным сверлам /М.: НИИМАШ, 1966. С. 35-38.

22. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. 344 с.

23. Бокучава Г.В., Василко К., Церетели Р.И., Джанджгава В.Ш. Оптимизация режимов резания при сверлении отверстий на многоцелевых станках //Станки и инструмент. 1991. № 6. С. 30-32.

24. Большее Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983.416 с.

25. Васенис Г.А., Казокайтис В.Ф. Исследование спиральных сверл и процесса сверления // Прогрессивные конструкции сверл и их рациональная эксплуатация: Материалы науч.-техн. симпозиума / Вильнюс, 1974.

26. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение. 1993. 336 с.

27. Верещака А.С., Третьяков Й.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986.192 с.

28. Вершинская А.Д. Сверление титановых и жаропрочных сплавов // Высокопроизводительный режущий инструмент: Сб. статей / М.: Машгиз. 1961. С. 49-55.

29. Вертинская А.Д. Влияние химического состава и структуры жаропрочных сплавов на обрабатываемость // Сб. трудов ЦНИИТМАШ. № 17. /М.: Машгиз, 1961. С. 55-62.

30. Виноградов A.A. Физические основы процесса сверления труднообрабатываемых металлов твердосплавными сверлами. Киев: "Наукова думка", 1985. 264 с.

31. Виноградов A.A. Определение оптимальной скорости резания по коэффициенту усадки стружки И Станки и инструмент. 1991. Ks 7. С. 32-33.

32. Воробьева И.Н., Зарецкий Е.А. Качество отверстий при обработке нержавеющей стали твердосплавными развертками // Известия ВУЗов: "Машиностроение". 1980. № 10. С. 148-150.

33. Гаврилов В.Н. Спиральные сверла с затылованными направляющими ленточками // Спиральные сверла: Сб. статей / М.: Машиностроение, 1966. С. 180-206.

34. Гаврилов В.Н. Сверла с обособленными направляющими ленточками // Прогрессивные конструкции сверл и их рациональная эксплуатация: Материалы науч.-техн. симпозиума/Вильнюс, 1974.

35. Гибкое автоматическое производство // Под ред. Майорова С.А., Орловского Г.В., ХалкионоваС.Н. Л.: Машиностроение, 1985. 454 с.

36. Грановский Г.И., Белодед В.В., Даниленко Б.Д., Самсонов В.А. Температурное состояние сверл из различных быстрорежущих сталей // Вестник машиностроения. 1975. № 6. С. 64-66.

37. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985. 304 с.

38. Григорьев С.Н. Повышение надежности режущего инструмента путем комплексной ионно-плазменной поверхностной обработки. Автореферат дис. докт.техн.наук. Москва, 1993. 34 с.

39. Грудев А.П. Теория прокатки. М.: Металлургия. 1988. 240 с.

40. Даниэлян A.M., Бобрик П.И., Гуревич Я.Л., Егоров Й.С. Обработка резаииеи жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов. М.: Машиностроение, 1965. 308 с.

41. Даниленко Б.Д., Жилис В.И. Показатели надежности спиральных сверл II Станки и инструмент. 1990. № 2. С. 18-19.

42. Данилевский С.К., Сведе-Швец Н.И. Высокотемпературные термопары. М.: Металлургия. 1977. 231 с.

43. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.; Машиностроение, 1981. 244 с.

44. Денисенко В.И. Исследование геометрии сверла в зоне поперечной кромки и ее влияние на процесс сверления. Дис. . канд.техн.наук. МАМИ, М. 1966.

45. Денисенко В.И. Сверла. Выбор и применение режущего инструмента // РТИ. Рязань, 1976.176 с.

46. Денисенко В.И., Денисенко Т.Н. Исследование температуры, возникающей при сверлении металлов, с целью повышения эффективности сверл // Повышение производительности и качества в машиностроении: Сб. науч. трудов. Вып. 16. /ВПИ. Владимир, 1973. С. 69-74.

47. Древаль А.Е. Критерии износа машинных разверток // Вестник машиностроения . 1999. № 6. С.25-30.

48. Древаль А.Е., Татаринов A.C. Определение допустимой величины износа машинных разверток //Вестник машиностроения. 1987. № 2.С.49-50.

49. Еремеева Н.М. Борьба с наростами на режущих кромках сверл, зенкеров, разверток при обработке серого чугуна. М.: Машгиз, 1958. 78 с.

50. Еремеева Н.М. Обработка отверстий в деталях из серого чугуна. М.: Машгиз, 1961. 95 с.

51. Ермаков Ю.М. Самый древний способ механической обработки // Станки и инструмент. 1989. № 5. С. 36-40.

52. Ерохин А.А. Исследование процесса зенкерования отверстий в закаленных сталях ЗОХГСА и 30ХГСНА. Дис. . канд.техн.наук. Москва, 1956. 340 с.

53. Железное Г.С., Сингеев С.А. Развертка с криволинейными режущими кромками //СТИН. 1995. № 4. С. 30-32.

54. Жилис В.И. Испытания быстрорежущих сверл, покрытых нитридом титана//Станки и инструмент. 1984. № 5. С. 33.

55. Жилис В.И., Васенис Г.А. Влияние длины и способа изготовления сверл на их стойкость и на точность отверстий // Станки и инструмент. 1974. № 2. С. 24-26,

56. Жилис В.И., Даниленко Б.Д. Обеспечение безотказной работы спиральных сверл // Станки и инструмент. 1988. № 2. С. 27-28.

57. Заторов С.В. Метод оптимизации процессов сверления, зенкерования и развертывания алюминиевых сплавов на обрабатывающих центрах. Дис. . канд.техн.наук. Киев, 1983. 244 с.

58. Загоскин А.И. Определение оптимальных условий резания при различных видах механической обработки // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Вестник ВВО АТНРФ. Вып. 1. /РГАТА. Рыбинск. 1994. С. 95-102.

59. Загоскин А.И., Моданов С.С. Обобщенные зависимости определения оптимальных скоростей резания при различных видах лезвийной обработки // Оптимизация операций механической обработки: Межвуз. сб. науч. труд о в / ЯПИ. Ярославль, 1990. С. 76-84.

60. Зайцев В.И. Исследование процесса сверления высокомарганцовистой стали Г13Л и разработка рациональных конструкций сверл. Автореферат дис. канд.техн. наук. ТПН, Томск, 1975.16 с.

61. Зайцев В.И. Стойкость твердосплавных сверл при обработке стали Г13Л //Вестник машиностроения. 1977. № 5. С. 58-59.

62. Зорев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М.: Машгиз. 1956. 367 с.

63. Зорев Н.Н. Обработка резанием труднообрабатываемых материалов // Передовая технология и автометизация управления процессами обработки деталей машин: Сб. статей / Л.: Машиностроение, 1970. С. 205-215.

64. Зорев Н.Н., Фетисова З.М. Обработка резанием тугоплавких сплавов. М.: Машиностроение. 1966. 224 с.

65. Ильин В.М. Исследование режущих свойств монолитных твердосплавных разверток //Вестник машиностроения. 1975. № 4. С. 48-49.

66. Инденбом В.Л., Орлов А.Н. Формирование дислокационной структуры и механизмы упрочнения чистых О ЦК металлов // Металлофизика. Вып. 35. / Киев: "Нау ков а думка", 1971. С. 3-10.

67. Интегралы и ряды // Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. / М.: Наука, 1981. 800 с.

68. Исаев А.И. Процесс образования поверхностного слоя при обработке металлов резанием. М.: Машгиз, 1950. 358 с.

69. Ишматов М.Х. Развертывание отверстий твердосплавными развертками в управляемых тепловых режимах. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Томск, 1984.16 с.

70. Кабалдин Ю.Г. Разрушение режущей части твердосплавного инструмента под воздействием адгезионных явлений // Станки и инстру- мент. 1981. № 2. С. 23-25.

71. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1976. 288с.

72. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1974. 231 с.

73. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Машгиз, 1958. 453 с.

74. Клушин М.И. Алгоритмы расчета сил и скоростей резания // Труды Проектно-технологического и научно-исследовательского института, ВВСНХ. Вып. 2 / Горький, 1963. С. 121-152.

75. Козлов В.А. Связь между степенью и глубиной наклепа при обработке жаропрочных сплавов и нержавеющих сталей // Производительная обработка и технологическая надежность деталей машин: Межвуз. сб.науч.трудов / ЯПИ. Ярославль, 1979. С. 113-116.

76. Козлов В.А. Разработка расчетного метода определения технологических условий выполнения токарных операций для обеспечения заданного уровня глубины и степени наклепа. Автореферат дис. . канд. техн.наук. Челябинск, 1979. 24 с.

77. Козачкин М.П., Смирнов В.В., Сулейманов И.У. Система диагностики состояния инструмента на станках с ЧПУ // Информационный листок МГЦНТИ № 166.1983.

78. Колев К.С., Горчаков Л.М. Точность обработки и режимы резания. М.: Машиностроение, 1976.144 с.

79. Комиссаров В.И., Леонтьев В.И. Точность, производительность и надежность в системе проектирования технологических процессов. М.: Машиностроение, 1985. 224 с.

80. Кондратов A.C. Методика экспериментального установления режимов скоростного точения в производственных условиях // Вестник машиностроения. 1963. № 4. С. 59-60.

81. Коновалов Ю.В., Остапенко А.Л., Пономарев В.И. Расчет параметров листовой прокатки //Справочник. М.: Металлургия, 1986. 430 с.

82. Корсаков B.C. Точность механической обработки. М.: Машгиз, 1961.380 с.

83. Косилова А.Г. Точность обработки деталей на автоматических линиях. М.: Машиностроение, 1976. 224 с.

84. Костецкий Б.И. Трение, смазка и износ в машинах. Киев: "Техника", 1970. 396 с.

85. Костюкович С.С., Дечко Э.М., Долгов В.И. Точность обработки глубоких отверстий. Минск: "Вышейшая школа", 1978.144 с.

86. Коттрелл А.Х. Теория дислокаций. М.: "Мир", 1969. 95 с.

87. Котуч Я. Определение оптимальной стойкости режущего инструмента //Станки и инструмент. 1980. № 8. С. 26.

88. Креймер Г.С. Прочность твердых сплавов. М.: Металлургия, 1971.246 с.

89. Кривоухов В.А., Егоров C.B., Бурштейн Б.Е. Обрабатываемость резанием жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машгиз. 1961. 320с.

90. Кривоухов В.А., Чубаров А.Д. Обработка резанием титановых сплавов. М.: Машиностроение. 1970.183 с.

91. Кряжев Ю.А., Даниленко Б.Д. Влияние степени износа спиральных сверл на прирост осевой силы и крутящего момента // Вестник машиностроения. 1988. № И. С. 37-39.

92. Кумабэ Д. Вибрационное резание. М.: Машиностроение, 1985.424 с.

93. Купалова И.К., Дебелый H.H. Биение сверл из быстрорежущей стали после термической обработки //СТИН, 1994. № 6. С. 27-29.

94. Куфарев ГЛ., Океанов К.Б., Говорухин В.А. Стр у ж ко обр аз о ванне и качество обработанной поверхности при несвободном резании. Фрунзе, "Мектеп", 1970. 169 с.

95. Ларин М.Н. Высокопроизводительные конструкции сверл и их рациональная эксплуатация. М.: ЦИНТИМаш, I960. 68 с.

96. Леонов Б.Н. Исследование термоконтактных явлений в процессе тонкого точения металлов резцами из твердого сплава и эльбора. Дис. канд. техн. наук. Куйбышев. 1974.172 с.

97. М.: Лойко А.И. Исследование вибраций при зенкеровании стали в зависимости от условий обработки. Дис. канд. техн. наук. М., 1960. 218 с.

98. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. Машиностроение, 1982. 320 с.

99. Лыков A.B. Тепломассообмен // Справочник. М.: Энергия, 1978.480 с.

100. Львов H.H. Определение минимальной возможной толщины срезаемого слоя // Станки и инструмент, 1969. Ks 4. С. 35.

101. Люткевич Б.Г. Исследование особенностей процесса резания и застойных явлений при зенкеровании. Дис. . канд. техн. наук. Новочеркаск, 1972. 226 с.

102. Ляпусов С.Г. Повышение надежности сверления углеродистых конструкционных сталей путем диагностирования сверл. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Москва. 1991.19 с.

103. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976. 278 с.

104. Макаров А.Д., Мухин B.C., Кишуров Б.М. Наклеп при чистовом точении жаропрочных сплавов // Резание и инструмент. Вып. 8 / Изд-во Харьковского универститета, Харьков, 1973. С. 21-26.

105. Маргулис Д.К., Гаврилов В.Н., Гаврилов Ю.В. и др. Проектирование режущего инструмента. Сверла//ЧПИ Челябинск, 1976. 55с.

106. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. М.: Машиностроение, 1979.192 с.

107. Обоснование допусков на режущие инструменты (сверла, зенкеры, развертки). // Отчет по НИР N 62-61 / ВНИИ, М., 1962.

108. Маслов А.Р., Дворецкий A.B., Подвербный Ю.И., Федоров В.Н. Прогрессивный инструмент для обработки отверстий // Машиностроит, пр-во. Серия "Инструментальное, технолог, и метролог, оборуд. Обзор, информ. Вып. 4 /ВНИИТЭМР М., 1990. 56 с.

109. Мат алии A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. М.: Машиностроение, 1970. 316 с.

110. Мат алии A.A. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев: "Техника", 1971.122 с.

111. Мат алии A.A. Технология механической обработки. Л.: Машиностроение, 1977. 462 с.

112. Методы обработки резанием круглых отверстий // Справочник. Под ред. БирюковаБ.И. /М.: Машиностроение, 1989. 200 с.

113. Мещеряков Р.К., Симанчук Л.И., Киселев В.Л. Радиальное биение поверхностей, полученных сверлением и рассверливанием деталей if Известия ВУЗов: "Машиностроение", М., 1977. № 5. С. 158-168.

114. Мещеряков Р.К., Ушаков А.И. Анализ точности обработки глубоких отверстий //Известия ВУЗов: "Машиностроение", М., 1970. № 10. С. 173-179.

115. Михайлов-Михеев П.Б. Справочник по металлическим материалам турбино- и моторостроения. М.-Л.: Машгиз, 1961. 838 с.

116. Муратов Е.А. Исследование износа и режущих свойств спиральных сверл. Автореферат дис. канд. техн. наук. СПИ. Саратов, 1973.16 с.

117. Набарро Ф.Р., Базинский З.С., Холт Д.Б. Пластичность чистых монокристаллов. М.: Металлургия, 1967. 214 с.

118. Надежность режущего инструмента// Сб. статей. Киев: "Техника", 1972. 258 с.

119. Надежность режущего инструмента // Сб. статей. Вып. 2. Киев-Донецк: "Вищашкола", 1975. 310 с.

120. Надеинская Е.П. Исследование износа режущего инструмента с помощью радиоактивных изотопов. М.: Машгиз, 1956.136 с.

121. Накаяма К. Исследование методов управления процессами стружкообразования при обработке резанием // "Кикай гидзюцу", 1973. Т.21. № 4. С.69-74.

122. Некрасов С.С. Сопротивление хрупких материалов резанию. М.: Машиностроение, 1971. 184 с.

123. Обработка глубоких отверстий / Н.Ф.Уткин, Ю.ИЛСижняев, С.К.Плужников и др.; Под общ.ред. Н.Ф.Уткина. Л.: Машиностроение, 1988. 269 с.

124. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А.Панов, В.В.Аникин, Н.Г.Бойм и др.; Под общ.ред. А.А.Панова. М.: Машиностроение, 1988. 736 с.

125. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов. / Н.И.Резников, Е.В.Бурмистров, И.Г.Жарков и др. М.: Машиностроение, 1972. 200 с.

126. Олейников И.И. Формообразование отверстий при сверлении высоко марганцовистых сталей. Автореферат дис. канд. техн. наук. Л., 1973. 25 с.

127. Олейников И.И., Шагерин М.А. Особенности сверления высокомарганцовистых сталей и пути повышения производительности их обработки // Современные методы обработки резанием труднообраба- тываемых сталей и сплавов: Сб. статей / ЛДНТП. Л., 1974. С.52-60.

128. Палей С.М., Мухин М.А. Анализ развития работ по обеспечению надежности процесса резания //Станки и инструмент. 1993. № 6. С. 13-16.

129. Петрова В.Д., Татаринов А.С. Влияние технологической последовательности и режимов обработки на выходные параметры при развертывании //Известия ВУЗов: "Машиностроение". 1988. № 7. С. 153-156.

130. Плющ Ю.А. Повышение эффективности процесса зенкерования отверстий в деталях из сталей аустенитного класса. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Киев, 1983.19 с.

131. Повышение эффективности обработки резанием заготовок из титановых сплавов / Н.С.Жучков, П.Д.Беспахотный, А.Д.Чубаров и др. М.: Машиностроение, 1989. 152 с.

132. Подураев В.Н., Касьян С.М. Исследование износа твердо- сплавного режущего инструмента//Станки и инструмент. 1984. № 5. С. 25-27.

133. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение. 1969.150 с.

134. Производительная обработка нержавеющих и жаропрочных материалов / Н.И.Резников, В.М.Зайцев, И.Г.Жарков и др. М.: Машгиз, 1960. 200 с.

135. Пронкин Н.Ф. Протягивание труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1978. 119 с.

136. Протасьев В.Б., Юдин А.Г., Орлов В.И. Винтовая развертка//Станки и инструмент. 1993. № 2. С. 22-23.

137. Прудников Ю.П., Табаков В.П., Корнилаев О.В. Повышение износостойкости спиральных сверл // Станки и инструмент. 1987. Кг 1 С. 19-20.

138. Прутков Б.И. Исследование обрабатываемости металлов и производительности резцов методом продольной обточки с непрерывно возрастающей скоростью // Труды Саратовского института механизации сельского хозяйства. Вып. 8.1949. С. 54-60.

139. Пуховский Б.С., Таурят Г.Э., Лещенко М.И. Безвибрационное многолезвийное резание. Киев: "Техника", 1982.117 с.

140. Развитие науки о резании металлов / Н.Н.Зорев, Г.И.Грановский, Л.Н.Ларин, Т.Н.Лоладзе, И.П.Третьяков и др. М.: Машиностроение, 1967. 416 с.

141. Расчеты на прочность: Справочник / С.Д.Пономарев, В.Л.Бидерман, К.К.Лихарев и др. Т.З. М.: Машгиз, 1959. 1118 с.

142. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник / Я.Л.Гуревич, М.В.Горохов, В.И.Захаров и др. М.: Машиностроение, 1986. 240 с.

143. Резание труднообрабатываемых материалов / Под ред. П.Г.Петрухи. М.: Машиностроение, 1973.176 с.

144. Резников А.Н. Исследование процессов зенкерования и развертывания. Дис. канд. техн. наук. Куйбышев, 1944. 308 с.

145. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.

146. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

147. Родин П.Р., Одинцов С.И. Сверла с уплотняющими ленточками // Прогрессивные конструкции сверл и их рациональная эксплуатация: Материалы науч.-техн. симпозиума/Вильнюс, 1974.

148. Розенберг A.M. Ускоренный способ определения качества инструмента и обрабатываемости металлов //Известия Томского политех, инта. 1948. С. 59-61.

149. Розенберг Ю.А., Тахман С.И. Расчет сил резания при сверлении на основе единого подхода к лезвийной обработке//СТИН. 1994. № 8. С. 21-23.

150. Румшинский Л.З. Математическая обработка рузультатов экспериментов. М.: Наука, 1971.192 с.

151. Румянцев Е.А. Двухкомпонентный сверлильный динамометр с индуктивными датчиками на ферритах // Труды Рыбинского авиационного технологич. ин-та. Вып. 1. Ярославль: "Верхняя Волга", 1966. С. 113-120.

152. Румянцев E.À. Относительный износ сверл // Новые методы определения обрабатываемости материалов резанием и шлифованием: Межвуз. сб. нярч. трудов /ЯПИ. Ярославль, 1975. С. 184-188.

153. Румянцев Е.А., Фролов А.В. Относительный износ поперечной кромки сверла //Оптимизация операций механической обработки: Межвуз. сб. науч. трудов / ЯПИ. Ярославль, 1986. С. 112-115.

154. Русские ученые основоположники науки о резании металлов / Коллектив авторов. Под ред. К.П.Панченко. М.: Машгиз, 1952. 478с.

155. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. 194 с.

156. Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Оптимизация технологических процессов механической обработки. Киев: "Наукова думка", 1989.192с.

157. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение. 1979. 176 с.

158. Рыкалин Н.Н. Расчет тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. 206 с.

159. Рыкунов А.Н., Степанов С.И. Стойкость лезвийного инструмента как функция термомеханических явлений при резании // Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. IX конференции. Часть 1 / РГАТА. -Рыбинск, 1966. С. 33-43.

160. Самохвалов В.Д. Исследование технологических особенностей применения твердосплавных сверл при обработке жаропрочных сплавов. Автореферат дис. канд. техн. наук. ТИИ, Тюмень, 1974.18 с.

161. Светлицкий В.А., Мещеряков Р.К., Ушаков А.И. Расчет погрешностей обработки глубоких отверстий // Известия ВУЗов: "Машиностроение", 1977. № 5. С. 167-171.

162. Сейнов A.B. Исследование фасонных ступенчатых зенкеров из различных марок быстрорежущей стали с пониженным содержанием вольфрама и добавками кобальта и молибдена. Дис. . канд. техн. наук. М., 1975.162 с.

163. Силин С.С. Исследование процессов резания методами теории подобия // Труда Рыбинского авиационного технологич. ин-та. Вып. 1. Ярославль: "Верхняя Волга", 1966. С. 3-54.

164. Силин С.С. Метод подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1979. 152 с.

165. Силин С.С. Методика расчетов режимов резания с учетом производительности и качества обрабатываемых деталей //Расчет режимов на основе общих закономерностей процессов резания: Межвуз. сб. неуч, трудов / ЯПИ. Ярославль, 1982. С. 3-16.

166. Силин С.С. Теория подобия в приложении к технологии машиностроения / ЯПИ. Ярославль, 1989.107 с.

167. Силин С.С., Баранов A.B. Расчетный метод определения оптимальных скоростей резания при зенкеровании сталей и сплавов if Станки и инструмент. 1989. № 6. С. 34.

168. Силин С.С., Передбогов А.П. Аналитический метод оптимизации операций фрезерования ff Математическое обеспечение операций механической обработки: Сб. науч. трудов / ЯПИ. Ярославль. 1988. С. 5-10.

169. Силин С.С., Румянцев Е.А. Определение оптимальных скоростей резания при сверлении современных труднообрабатываемых сталей и сплавов. Сборник трудов Рыбинского авиационного технологич. ин-та. Вып. 2. Ярославль: "Верхняя Волга", 1974. С. 5-20.

170. Силин С.С., Рыкунов А.Н., Баранов А.Б. Определение толщины упруго-пластически подминаемого слоя при резании металлов // Высокие технологии в машиностроении и приборостроении: Сб. науч. трудов. Вып. 2 / РГАТА. Рыбинск, 1995. С. 71-73.

171. Силин С.С., Рыкунов А.Н., Ушаков С.С. Влияние термомеханических явлений на шероховатость поверхности при резании металлов И Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. IX конференции. Часть 1 / РГАТА. Рыбинск, 1996. С. 43-44.

172. Синелыциков А.К. Некоторые факторы, влияющие на некруглость отверстия и отклонение от соосности при сверлении. Сб. трудов ВНИИ. М., 1970. № 3. С. 17-19.

173. Синопальников В.А., Терешин М.В., Тимирязев В.А. Диагностирование износа инструмента // Станки и инструмент. 1986. № 1. С. 27-29.

174. Синопальников В.А., Терешин М.В. Диагностирование состояния быстрорежущих сверл с учетом их максимальной температуры // Станки и инструмент. 1987. № 6. С. 18-21.

175. Смирнов Б.А., Ковылин А.В., Максимов P.JI. и др. Металлорежущий инструмент. Часть 6. Инструмент для обработки отверстий. Зенкеры, зенковки и развертки: Каталог/ВНИИ инструмент. М.: ВНИИТЭМР. 1988. 60 с.

176. Смольников Н.Я. Высокопроизводительное фрезерование С фасонными и двуугловыми фрезами с новыми схемами резания. Автореферат дис. докт. техн. наук. Самара, 1994. 36 с.зш

177. Солодкий В.И. Исследование процесса развертывания металлов развертками с уплотняющими элементами. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Киев, 1981. 15 с.

178. Справочник инструментальщика/И.А.Ординарцев, Г.В.Филип- пов, А.Н.Шевченко и др. Под общ. ред. И.А.Ординарцева. Л.: Машиностроение, 1987. 846 с.

179. Справочник по специальным функциям // Под ред. М.Абрамовица и Й.Стиган. М.: "Наука", 1979. 832 с.

180. Справочник сверловщика / Ё.Э.Фельдштейн, Э.Л.Ивашин, М.А.Корниевич. Минск: "Вышэйшая школа", 1986. 336 с.

181. Старков В.К. Механизм влияния упрочняющих фаз жаропрочных сплавов на их обрабатываемость резанием // Проблемы обрабатываемости жаропрочных сплавов резанием: Сб.науч.трудов /М., ЦПНТО Машпром, 1975. С. 74-83.

182. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов. М.: Машиностроение, 1979.160 с.

183. Старков В.К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984.119 с.

184. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. М.: Машиностроение, 1989. 296 с.

185. Старков В.К., Киселев М.В. Оптимизация процесса резания по энергетическим критериям //Вестник машиностроения. 1989. № 4. С. 41-45.

186. Старков В.К., Киселев М.В. Алгоритм оптимизации процесса резания по энергетическому критерию качества // Станки и инструмент. 1992. № 10. С. 18-20.

187. Сулима А.М., Евстигнеев М.И. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1974. 256 с.

188. Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

189. Султанов Т.А., Дибнер Л.Г., Лапшиц Б.Л. Плоскостная заточка сверл //Станки и инструмент. 1984. № 9. С. 18-19.

190. Суслов А.Г. Выбор, назначение и технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин / БИТМ. Брянск,1983. 84 с.

191. Суслов А.Г. Нормирование параметров шероховатости поверхностей деталей машин по ГОСТ 2789-73 // Вестник машиностроения.1984. № 8. С. 3-5.

192. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

193. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин при обработке лезвийным инструментом //Вестник машиностроения. 1988. № 1. С. 40-42.

194. Табаков В.П. Износостойкие покрытия на основе нитрида титана, легированного железом и алюминием, для режущих пластин // Станки и инструмент. 1991. № 3. С. 29-30.

195. Ташлицкий Н.И. Влияние механических свойств и теплопроводности сталей на их обрабатываемость. М.: Машгиз, 1952. 86 с.

196. Ташлицкий Н.И. Метод приближенного определения скоростей точения жаропрочных сталей и сплавов // Вестник машино строения. 1959. № 10. С. 28-29.

197. Ташлицкий Н.И. Приближенный расчет скоростей точения сталей и хромоникелевых сплавов по их химическому составу // Вестник машиностроения. 1963. № 4. С. 56-59.

198. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием / М.И.Клушин, В.М.Тихонов, Д.Й.Симкин и др. Под ред. М.И.Клушина. М.: Машиностроение, 1979.192 с.

199. Трент Б.М. Резание металлов. М.: Машиностроение, 1980. 263с.

200. Третьяков И.П., Яцук Н.В. Исследование прочности режущей части пластин сплавов при нормальной и повышенной температурах // Надежность режущего инструмента: Сб. науч. трудов /Киев: "Техника", 1972. С. 131-135.

201. Троицкий Н.Д. Глубокое сверление. Л.: Машиностроение, 1971.176 с.

202. Фадюшин И.Л., Подвербный Ю.И., Дворецкий А.В. и др. Металлорежущий инструмент. Часть 5. Инструмент для обработки отверстий. Сверла: Каталог /ВНИИинструмент. М.: ВНИИТЭМР, 1988.139 с.

203. Федоров Н.М. Обработка отверстий твердосплавными регулируемыми развертками // Производительные технологические процессы обработки металлов резанием в тяжелом машиностроении: Сб.науч.трудов / М., ЦНИИТМаш, 1961. С. 49-58.

204. Финкель В.М. Физика разрушения. М., Металлургия, 1970. 376с.

205. Фрагин И.Е., Кислов В.Г., Петков С.А., Семенякина Е.А. Технология обработки прецизионных прерывистых отверстий с применением алмазного развертывания //Вестник машиностроения. 1985. № 7. С. 47-49.

206. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. М.: "Металлургия", 1969. 752 с.

207. Хомма Т. Сверление отверстий в коррозионностойких сталях спиральными сверлами //Перевод с японского. "Кикай то когу". 1981. Т. 25. № 5. С. 43-48.

208. Холмогорцев Ю.П. Высокопроизводительное сверление. Челябинск, Книжное изд-во, 1963. 96 с.

209. Холмогорцев Ю.П. Оптимизация процессов обработки отверстий. М.: Машиностроение, 1984.184 с.

210. Цвирко Г.Л. Исследование некоторых особенностей процессов чистовой обработки металлов лезвийными инструментами. Дис. . канд. техн. наук. Днепропетровск-Тула. 1968. 168 с.

211. Шевель А.П., Юдковский П.А., Киберев Г.Н. Исследование режущих свойств сверл из сталей F6M3 и Р6М5 // Станки и инструмент. 1974. Ks 11. С. 24-25.

212. Шевляков И.М., Мельниченко В.Д. Обработка деталей на агрегатных и специальных станках. М.: Машиностроение, 1981. 224 с.

213. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л.: Машиностроение, 1982. 248 с.

214. Юдковский П.А. Исследование тепловых явлений, износа и стойкости инструмента при сверлении. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Куйбышев, 1965.16 с.

215. Юликов М.И., Горбунов Б.И., Колесов Н.В. Проектирование и производство режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1987. 296 с.

216. Якобе Г.Ю., Якоб Э., Кохан Д. Оптимизация резания. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.

217. Якобсон М.О. Шероховатость, наклеп и остаточные напряжения при механической обработке. М.: Машгиз, 1956. 292 с.

218. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: "Наука", 1977.342 с.

219. Яценко Л.Е. Исследование процесса развертывания деталей из малоуглеродистых сталей. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Куйбышев, 1971.16 с.

220. Gappisch М., Schilling W. Untersuchungen die Aufbauchneiden bilding unf deren Ursachen //Ind.-Anz., 1969. 87. № 87.

221. Kochan D., Fulder R. Rationelle Fertigungsprozessgestaltnng durch Aufbau und Nutzung technologischer Datenbanken //Fertigungstechnik und Betrieb 23. 1973. № 2. S. 71-75.

222. Masural. Torsionssteifigkeit und Rohrverhalten von Spiralbohrern mit Sonderprofilen. Carl Hoser Verlag, München. 1980.384

223. Meyer W., Herberger I., Weigelt P. Untersuchung der Spanungsprozesses mittels Schallemissions analyse // Beitr.z.3 Int.Koll, "Schallemission analyse" in Wiss. Berichte der IN Zittay 1980. 253. 1. 93.

224. Opitz H., Gappisch M. Die Aufbau schneiden Bilding bei der spanabhebender Bearbeitung. Forschungs der Landes Nord. Westfallen, 1964. S. 1405.

225. Werkstuchklassifizierung und Auswahl für ein Flexibles // Fertigungssystem Madrich. Oberkochen Steinhilber H. "Werkstatts technik". 1981. 71. Ks 8. P. 485-489.385

Похожие работы

Обработка конструкционных материалов в машиностроении
05.03.00