автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Диагностирование состояния режущего инструмента на основе газоаналитического отображения процессов механической обработки

На правах рукописи

ШВЕЦОВ Игорь Васильевич

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

г. Иваново 2004 г.

Работа выполнена в Новгородском государственном университете имени Ярослава Мудрого

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Верещака Анатолий Степанович Доктор технических наук, профессор Васильков Дмитрий Витальевич Доктор технических наук, профессор Куликов Михаил Юрьевич

Ведущая организация - Научно-исследовательский технологический институт (НИТИ) "ЭНЕРГОМАШ" г. Санкт-Петербург.

Защита состоится " декабря 2004 года в 14°° часов, на заседании Диссертационного совета Д 212.062.03 По адресу: 153025, г. Иваново, ул. Ермака, 39. ИвГУ, ауд.459.

С диссертацией можно ознакомься в библиотеке Ивановского государственного университета по адресу 153025, г. Иваново, ул. Ермака, 39.

Автореферат разослан "<г££" _2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.062.03 доктор технических наук, профессор

А. Г. Наумов

-Л102Ю

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Надежность методов контроля процессов механической обработки в значительной степени определяется их простотой, многофункциональностью и получением достоверной информации" об исследуемых объектах и свойствах внешних воздействий. Несмотря на общий интерес к методам контроля процессов механической обработки существенной проблемой остается оценка наиболее широкого спектра физико-химических явлений и получение необходимых сведений в условиях ограниченной информации об исследуемом объекте и свойствах внешних воздействий в системе ЗИССо (заготовка - инструмент - стружка - среда охлаждения).

Дальнейшее повышение качества обрабатываемых изделий и производительности ограничено отсутствием универсальности методов контроля. Реальные процессы, проходящие в системе ЗИССо с высокими скоростями и широким диапазоном внутренних и внешних воздействий, разнообразным набором характеристик, свойственным случайным функциям, могут быть оценены непосредственно во время обработки переменных составляющих традиционных источников информации. Широко известные способы оценки процессов механообработки, основанные на измерении сил резания, виброакустической эмиссии, термоЭДС и другие, не дают полной информации о протекающих процессах и не в полной мере раскрывают свои потенциальные возможности, поэтому их применение в автоматизированных системах управления и контроля ограничено.

На предприятиях машиностроительного комплекса используют различные методы контроля процессов механической обработки, служащие для оперативного контроля состояния оборудования, обрабатываемого материала, обнаружения неисправностей и т.д., включая диагностирование состояния режущего инструмента и контроль обрабатываемой поверхности.

В последнем случае, известные оперативные методы неразрушающего контроля не позволяют однозначно оценить качество приповерхностных слоев обрабатываемых изделий, что приобретает особую актуальность, и имеет важное практическое значение.

За последние годы получило развитие новое направление, в основу которого положено исследование и разработка методов контроля процессов механической обработки, в частности диагностирование состояния режущего инструмента, на основе анализа диффузионных процессов и газообразования в зоне обработки. В то же время анализ выполненных работ показал, что многие теоретические и практические вопросы в этом направлении требуют дальнейших решений. Именно на их основе возможно создание научно-обоснованных надежных методов контроля.

В связи с этим задача исследования диффузии и газообразования, разработка математических моделей, отражающих многообразие процессов, и технических средств контроля является актуальным.

РОС 1 ""МЬНАЯ

г. ( КА

{. • "1 рг

гооб рн

2006-4 14-зъ

Таким образом, актуальна научная проблема, которой и посвящена настоящая диссертационная работа - установление взаимосвязей между физико - химическими и термодеформационными процессами, а также состоянием режущего инструмента и качеством обрабатываемого материала с параметрами образования регистрируемых газов.

Цель работы. Повышение эффективности процессов механической '

обработки на основе положений анализа газообразования и термодеформационного преобразования энергии при резании металлов.

Общая методика исследования. В диссертационной работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования осуществлялись на базе научного машиноведения, технологии машиностроения и теории резания металлов с использованием методов механики сплошной среды, физической химии, теплофизики трения и термодинамики, теории автоматического управления, теории прочности, основ газового анализа и материаловедения.

Экспериментальные исследования выполнялись с использованием современных аппаратных средств и приборов для количественной и качественной оценки физико-химических свойств в зоне резания.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в

следующем:

- установлена взаимосвязь физико-химических и термодеформационных процессов механической обработки с параметрами газообразования в зоне резания;

- установлена взаимосвязь изменения состояния режущего инструмента с параметрами газообразования в зоне резания при механической обработке;

- разработаны методы непрерывного контроля газовоздушной среды, отображающей физико-химические процессы в зоне резания при механической обработке материалов;

установлены закономерности изменения усадки стружки при различных условиях обработки заготовок на основе моделирования физико-химических процессов и контроля газовоздушной среды в зоне >

резания;

- разработаны устройства контроля механической обработки, обеспечивающие заданные физико-химические условия анализа I газовоздушной среды в зоне резания.

Практическая ценность полученных в диссертационной работе

результатов заключается в следующем:

- разработаны алгоритмы и программы моделирования физико-химических процессов в зоне резания при механической обработке;

- разработаны устройства контроля механической обработки на основе активного анализа газовоздушной среды в зоне резания;

- предложены методы определения состояния режущего инструмента в процессе обработки.

Реализация результатов работы. Работа представляет собой полное комплексное исследование процессов диффузии примесей, образования газов и их массоперенос в газовоздушном пространстве зоны обработки, характеризующих изменение состояния режущего инструмента и качество поверхностей обрабатываемых изделий.

Основным научным результатом диссертации является разработка методов и средств контроля процессов механической обработки, в которой впервые учитывается влияние структурных и энергетических превращений в срезаемом слое на интенсивность течения физико-химических явлений и на процесс механической обработки в целом.

Диссертационная работа обобщает научные исследования, выполненные на кафедре 'Технология машиностроения" Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого в рамках хоздоговорной и госбюджетной тематики в период с 1989 по 2001 годы при непосредственном участии автора. Ее тема является составной частью исследовательской тематики и является одним из новых научных направлений кафедры.

Результаты диссертационной работы внедрены в ОКБС ЛСПО им. Я.М Свердлова в виде методик контроля процессов механической обработки, на Новгородском АО "АКРОН", завода "ЮПИТЕР" г. Валдай и НПО "КОМПЛЕКС" г. Новгорода.

Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах:

- Научно - технический семинар ЛДНТП, Л/О "Знание" (г. Ленинград, 1991 г. 5 - 6 марта).

- Международная научно-техническая конференция "Технология - 96". (17-19 мая 1996 г., г. Новгород.).

- Международный семинар "Актуальные проблемы прочности", (г. Новгород, 1997 г.).

- Международный семинар "Современные проблемы прочности", (г. Старая Русса, 1998 г.).

- Международная Международной научно - техническая конференция "Сварка, электротермия и родственные технологии", секция "Механообработка" (г. Великий Новгород, 26 - 27 мая 1999 г.).

- Международная Международной научно - техническая конференция "Сварка, электротермия и родственные технологии", секция "Механообработка" (г. Великий Новгород, 1-2 июня 2000 г.).

- Международная Международной научно - техническая конференция "Технологии третьего тысячелетия" (Санкт-Петербург - Великий Новгород, 24 - 26 мая 2001 г.).

- Международная научно- техническая конференция "Прогрессивные технологии обработки материалов, режущий инструмент и оснастка". (Санкт-Петербург. 17-19 декабря 2003.).

- Международный Форум технологов-машиностроителей, посвященный 90 - летаю Маталина А. А. (С.-Петербург 25-26 марта 2004.).

Кроме этого результаты работы докладывались в Московском институте инженеров железнодорожного транспорта, в Новгородском государственном университете, в Ивановском государственном университете и в Петербургском институте машиностроения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 91 научная работа, в том числе 6 монографий, 1 положительное решение на изобретение, 1 авторское свидетельство СССР и 3 патента РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы из 227 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 365 страница машинописного текста, включая 90 рисунков и 26 таблиц. В работе приняты следующие обозначения: ЗИССо - заготовка-инструмент-слружка-среда охлаждения, ЗИС -заготовка-инструмент-стружка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность научной проблемы, разрабатываемой в диссертации, ее общая характеристика и направленность.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований

В первой главе представлен аналитический обзор способов и конструктивных разновидностей методов контроля состояния процессов механической обработки, в частности диагностирование состояния режущего инструмента и качества поверхностей обрабатываемых изделий.

Изучение методов контроля механообработки на основе соответствующих достижений механики твердого тела, физики металлов, теплотехники и т.д. систематически осуществляется с середины XX века. Значительный вклад в науку и практику механической обработки материалов внесен отечественными учеными В. Ф. Безъязычным, В. Л. Вейцем, А. С. Верещакой, Д. Г. Евсеевым, А. В. Королевым, М. И. Клушиным, В. Д. Кузнецовым, Т. Н. Лоладзе, А. Д. Макаровым, Л. С. Мурашкиным, С. Л. Мурашкиным, В. А. Остафьевым, С. М. Палеем, А. Н. Резниковым, Н. Н. Резниковым, В. Г. Рыкалиным, А. Н. Сальниковым, С. С. Силиным, Ю. М Соломенцевым, В. К. Старковым, М. А. Шатериным и другими.

Определенные результаты в разработке методов неразрушающего контроля качества поверхностей обрабатываемых изделий и состояния режущего инструмента достигнуты при исследовании тепловых полей в зоне резания, волновых колебаний в широком диапазоне, начиная со световых и заканчивая инфразвуковыми, сил резания и крутящих моментов двигателей главного движения и подачи, радиоизотопов, физико-химических свойств материалов и др. Основанные на тех или иных физических явлениях прямые или косвенные методы контроля позволяют оценивать состояние режущего инструмента или качество поверхностей обрабатываемых изделий.

При обработке материалов, особенно это касается многокоординатной обработки заготовок на станках с ЧПУ, автоматах и автоматических линиях непрерывно изменяются основные параметры процесса резания, к числу которых относят скорость резания, толщину среза, взаимное расположение режущего инструмента и заготовки. Кроме этого, при изготовлении изделий на механическом производстве может осуществляться межоперационный или послеоперационный контроль, в частности определение твердости обрабатываемых поверхностей, который обеспечивает неполную информацию о качестве изделий. Это характерно, в особенности, при оценке твердости поверхностей крупногабаритных изделий.

В связи с этим возникают проблемы, связанные с разработкой новых методов контроля и создание альтернативных приборов для получения более полной и четкой информации о технологических объектах и свойствах внешних воздействий в системе ЗИССо с целью обеспечения заданного качества изделий при адаптивном управлении.

В соответствии с этим возникла необходимость в разработке и создании новых методов контроля процессов механической обработки, основанных на регистрации качественных и количественных изменений концентрации образованных газов в зоне резания. Предлагаемый способ контроля обеспечивает получение информации о состоянии процесса механической обработки на основе исследования концентрационных полей, образуемых соединением диффундирующих примесей металла с атмосферным кислородом и составляющими воздуха. В результате химического взаимодействия образуются летучие соединения, концентрация которых в зоне газообразования зависит от условий обработки материалов. Анализ методов регистрации тех или иных газов позволяет оценить и выявить наиболее доступные и универсальные, которые предполагают их исследование в механическом производстве с учетом его особенностей.

Исследование методов контроля процессов механической обработки и основных принципов работы анализаторов газовоздушной среды позволило с единой концептуальной позиции обозначить единую проблему. На основании выполненного анализа и в соответствии с целью работы диссертации определены следующие основные задачи:

- провести анализ проблемы контроля процессов механической обработки на основе исследования физико-химических явлений с целью диагностирования состояния режущего инструмента;

- разработать физические и математические модели физико-химических и термодеформационных процессов в зоне резания при механической обработке, отражающие процессы диффузии и газообразования;

- разработать принципы контроля процессов механической обработки, в частности диагностирование состояния режущего инструмента, на основе активного контроля газовоздушной среды в зоне резания;

- выполнить представительные эксперименты для обоснования предложенных моделей и допустимости использования исходных предположений, правомерности рекомендаций по повышению производительности и качества механической обработки на основе анализа газообразования;

- разработать научно-обоснованные технологические рекомендации по практическому применению полученных в работе результатов на основе разработанных методов и средств контроля газов в зоне резания при механической обработке.

2. Математическое моделирование физико-химических процессов в зоне резания при механической обработке

Объектом исследований является пластическое деформирование срезаемого слоя и трение инструмента с поверхностью обрабатываемой заготовки и стружки, в результате чего происходит выделение тепловой энергии с формированием температурных полей, изменяющихся с течением времени.

В данной главе диссертационной работы рассмотрены основные причины изменения системы ЗИССо при пластической деформации и разрушении материала при резании, которые представлены физическими моделями.

При изменении состояния обрабатываемого материала и действии внешних сил происходит термодеформационное разрушение его кристаллической решетки, сопровождаемое диффузией и лавинообразным массопереносом к поверхности раздела гетерогенных фаз, затем -образованием летучих соединений с формированием газовой среды в зоне обработки при взаимодействии между собой элементов системы ЗИССо.

Стержневым разделом данной главы является вопрос о выгорании примесных частиц, миграции их к поверхности раздела гетерогенных фаз и образовании химических газообразных соединений в зоне обработки при химическом или топохимическом взаимодействии, а также разработка математических моделей.

- Целью исследований является обоснование научного положения о возникновении в зоне обработки высоких температур, в результате внутреннего или внешнего трения, способствующих образованию газов при контакте обрабатываемого материала с атмосферным воздухом.

Пластическое деформирование

Зарождение дислокаций

Формирование новой поверхности

------ '

Движение дислокаций

Перераспределение и аннигиляция дислокаций

Рисунок 1 - Схема распределения энергии при резании в системе ЗИССо.

Температурное поле. Средние илокльныв

Образование газообразных

Рисунок 2 - Связь факторов и процессов при резании.

Исходя из оценки физико-механических свойств и химической структуры составляющих системы ЗИССо:

- проводится анализ изменений состояния обрабатываемой заготовки и стружки;

- исследуются процессы миграции примесей в поликристаллической решетке материала;

- устанавливаются источники газообразования с изменением состояния материала;

- рассматриваются процессы образования газовых соединений с точки зрения взаимодействия элементов системы ЗИССо;

- формируются общие требования, которым должны удовлетворять новые методики экспериментального определения образованных газообразных соединений в зоне обработки изделий на механических операциях;

- намечаются пути дальнейшего совершенствования методики анализа исследования диффузионных процессов и газообразования, дается ряд практических рекомендаций.

Анализ физико-химических особенностей процесса резания в охлаждаемой воздушной среде позволяет установить наличие двух физических явлений, связанных с необратимыми изменениями состояния энергии и вещества: сообщение и преобразование энергии; движение (превращение) вещества. Физические модели распределения энергии, связь факторов и процессов при резании представлены на рисунках 1 и 2.

Наиболее существенно влияющими на формирование газовоздушной среды в зоне обработки являются диффундирующие из пластически деформируемой стружки металлов углерод и сера, образующие стойкие летучие соединения. Сложный спектр дефектов и примесей в металлах технического назначения приводит к весьма сложной зависимости их свойств от содержания газообразующих примесей.

При исследовании тепловых процессов используют зависимости, полученные путем схематизации и упрощения действительных процессов теплового распределения.

Эти упрощения в основном сводятся к следующему: источники теплоты считают либо сосредоточенными, либо распределенными по соответствующему закону, который позволяет достаточно просто описать процесс распространения теплоты; формы тела или составляющих элементов системы упрошают. Это позволяет получить наглядное представление о распределении температуры в теле при нагреве и изложить математическое описание процессов для технических расчетов.

Для описания температурных полей и закономерностей распределения температур в объеме снимаемой стружки имеется ряд методик, предложенных М.И. Клушиным, М.П. Левицким, H.H. Резниковым, А.Н. Резниковым, и другими, которые рассматривают в основном источники тепла в статике. Используя полученные ими данные в ходе теоретических исследований,

получены зависимости, позволяющие исследовать динамику распределения температурных полей и тепловой энергии.

Основными источниками теплоты при формировании общего теплового потока являются трение инструмента с обрабатываемым изделием и стружкой, пластическое деформирование или разрушение кристаллической решетки снимаемого слоя металла. Мощность источника трения Фто пропорциональна силе трения Етп и скорости скольжения стружки ис относительно передней поверхности режущего инструмента, определяемая по формуле

фт =0,163 *рш*1,с =0,163 (1)

где 11 - коэффициент продольной усадки стружки;

Рт - сила трения инструмента с обрабатываемым изделием по передней поверхности;

ос - скорость скольжения стружки.

Тепловую мощность источника Фд деформирования определяют вычитанием от общей тепловой мощности Фд=0,163*Рг;»о теплового потока трения по передней Фта и задней Фтз поверхности инструмента

Фд =0,163^[(Р2 -РЛл-зшуМРн -N3)00^ (2)

где Рг и Рц - тангенциальная и нормальная составляющие силы резания; Ртз и N3 - сила трения и нормальная сила, действующие на площадке контакта задней поверхности инструмента и изделием; у - величина переднего угла инструмента.

Затраченная при резании металлов работа в основном преобразуется в тепловую энергию Е, определяемую отношением количества теплоты О к числу молей N8 данного вещества, т.е.

При деформировании срезаемого слоя металла энергия деформирования Ед распределяется по объему стружки равномерно, а энергия трения Етз и Ета зависит от глубины проникновения теплоты трения А в объем металла, которая определяется формулой

А « 2,2у/г.*о)! (4)

где т - время проникновения теплоты трения; го - коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала. В связи с этим математические выражения для определения тепловой энергии деформирования Ед, энергии трения в материале, выделяемой вследствие трения стружки с передней поверхностью инструмента Ета и изделия с задней поверхностью инструмента Етз имеют вид

0,0098 * Mlfip (т] - siny) - Pw0 * cosy]

p*S*t*r|

E

0,0027 » PN0 * M-yjv ♦ r\

(6)

ТП

p * S * sin фд/со * £

n

0,076*

p« Vffl

(7)

где М, р и ств - молярная масса, плотность и предел прочности обрабатываемого материала соответственно; в и 1 - подача и глубина резания соответственно; и - длина контакта инструмента со стружкой и изделием соответственно; <р - величина главного угла в плане.

Выражения (5), (6) и (7) позволяют определить соответствующие значения тепловой энергии расчетным путем.

При выходе из зоны контакта теплота трения распространяется по объему стружки, увеличивая ее среднюю температуру, что увеличивает скорость химического взаимодействия поверхностей стружки с кислородом атмосферного воздуха с выделением дополнительного количества теплоты, повышая суммарный тепловой поток. То есть "горение" стружки в атмосферном кислороде дополнительно увеличивает ее среднюю температуру, играющую роль в процессах диффузии и формировании газовоздушной среды в зоне обработки.

Исследование диффузии и массопереноса примесных соединений позволило получить математическую модель, отражающую изменение концентрации (массовой доли) В(К) диффундирующих газов в зоне обработки

где П - процентное содержание примеси в металле; Кг - коэффициент, учитывающий долю образованных из одинаковых химических элементов газов; N0 и N - концентрация диффундирующих примесей в металле до и после механической обработки соответственно; И - расстояние от начала отвода стружки из зоны действия внешних сил до исследуемой области газовоздушной среды; Р - угол рассеяния газов от поверхности стружки.

В данном разделе диссертационной работы исследованы процессы образования диффундирующими примесями металла летучих газообразных соединений в зоне обработки. Выявлены источники формирования газовоздушной среды в зоне обработки при химическом взаимодействии кислорода и азота воздуха.

Разработаны и представлены физические модели преобразования энергии и вещества, распределения тепловой энергии в системе ЗИССо, связь факторов и процессов при резании металлов, преобразования и последовательного

1,72 * 106 *II*S*t2 *T]*Kr * N R3 *p*N0 * sin

(8)

перехода из одного состояния в другое примесных частиц, образования диффундирующими примесями летучих соединений при взаимодействии с атмосферным кислородом.

В основу физических моделей термодеформационных изменений в пластически - деформируемом и разрушаемом материале при резании заложено сочетание последовательного и параллельного взаимодействия факторов, имеющих механическую, механохимическую, химическую и сорбционную природу, определяющих многообразие и аномальность (износ, температура, неоднородность материала и т.д.) процессов механической обработки.

Физические модели, отражающие изменения в системе ЗИССо, формирование газовоздушной среды в зоне обработки и окисных пленок на. поверхности металла, описывают многообразие процессов и явлений, проходящих на границе раздела гетерогенных фаз или переходной зоне, т.е. в приповерхностных слоях металла или в формирующейся газовоздушной среде.

Важным вопросом при построении моделей диффузии примесей и массопереноса, составляющих газовоздушной среды при резании металлов является математическое описание взаимодействия факторов и их влияние на процессы диффузии.

Процесс резания сопровождается пластическим деформированием и разрушением кристаллической решетки металлического сплава, поэтому разрыв атомно-молекулярных связей при наличии приложенных уцилий вызывает увеличение избыточной энергии и преобразование ее в тепловую. При этом происходит активация поверхностей или отдельных элементарных объемов, сообщаемая в виде термической энергии активации и упругопластической деформации (механическая активация), уменьшается пластичность и прочность металла. Дальнейшее увеличение действия внешних сил приводит к разрыву элементарных связей. В этом случае вероятность переноса точечных дефектов и примесных частиц в направлении действия градиента силы вырастает до тех пор, пока диффузия не принимает "безактивационный" характер, т.е. когда импульсная нагрузка (адекватная нагрузке при резании) подразумевает увеличение высвобождаемой энергии. В соответствии с теорией ползучести и разрушений Эйринга, а также описанием массопереноса металла при разрушении Сайбелом и Лингом выражением для вероятности разрушения и "безакгивационного" характера диффузии процессы миграции примесей описываются выражением

0 = 0о®Ф^Г, (9)

где - постоянная диффузии; Е - тепловая энергия; Т - температура рассматриваемого объема материала; К - универсальная газовая постоянная.

Концентрация диффундирующих в металле примесей определяется решением уравнения второго закона Фика

2 "

1—т= [ехр(-т)гио л/л г

где

-!=• [ехр(- я)2 )сЬ) = ет^и

л/я о

(П)

а ет/- функция ошибок Гаусса.

Представляя выражение (10) в виде дополнительной функции ошибок, ег/с и=1-е//и, имеем

где Ъ- ширина диффундирующего слоя, т- время диффузии.

В качестве ширины диффундирующего слоя Ъ принимают ширину среза в=8*8Шф, а время диффузии т соответствует периоду действия внешних сил, определяемому глубиной срезаемого слоя по формуле

- а -_1!И!_

ис V * вш^ '

В соответствии с этим имеем

М{8,т)=И0еф / Ф, (н)

Определяя значение тепловой энергии в соответствии с выражением (5) и коэффициент диффузии Б по формуле (9), получим математическую модель для расчета концентрации диффундирующих примесей 1Ч(8,т)д в стружке при изменении условий обработки

'5шУ* 1000 л

(13)

N(8, т)д = N0 • егЛ

1>„ехр

• 7} • 60

0,0098 ♦ М(Р„ (я - зт у)- РцрСоз у)« Ь'

273 4 (рго(г1,5ту)_р№С05у )

.(15)

Определив значения составляющих сил резания Рго и Рко, усадку стружки г) и коэффициент теплоотдачи в стружку Ь расчетным путем или при проведении эксперимента при заданных условиях резания (подача в, глубина и скорость и резания, износ инструмента Ь, геометрические параметры инструмента у и <р, физические характеристики обрабатываемого материала коэффициенты теплопроводности X и температуропроводности а>) определяют

расчетным путем концентрацию 1Ч(8,т)д диффундирующих в металле примесей по формуле (15).

При соответствующих значениях факторов и параметров резания в соответствии с выражением (15) при прочих равных условиях получены следующие результаты: концентрация 1Ч(8,т)д диффундирующих примесей возрастает линейно при увеличении коэффициента усадки стружки т), уменьшении переднего угла у, снижении величины главного угла <р; концентрация N(8,1)4 диффундирующих примесей увеличивается при увеличении твердости НВ и предела прочности Ов обрабатываемого материала; величина ГЧ(8,т)д возрастает при износе режущего инструмента; при снижении содержания карбидов титана в инструменте концентрация 1Ч(8,т)д увеличивается; увеличение скорости резания о; приводит к снижению величины 1Ч(8,т)д, определяемую гиперболической тангенциальной зависимостью

1

= th-

N0 (уи + г)2' где у и г - поправочные коэффициенты. Представляя выражение (16) в упрощенном виде, получим

N0

(16)

(17)

5,25 * S ♦sin>

где х =--——-- коэффициент пропорциональности.

t * и

Сравнивая выражения (16) и (17), имеем _ их

п~ г т : vT (18)

In

1-

1-th-

Расчетные значения коэффициентов диффузии D различаются не более чем на 50%, а при механообработке в реальных условиях при незначительном увеличении подачи не более чем на 20%, отсюда принимают D=const. Кроме этого, коэффициенты пропорциональности х и у имеют значения одного порядка и отличаются незначительно, тогда х«у.

В таблице 1 представлены экспериментальные и расчетные значения коэффициентов усадки стружки т) при точении стали 45 инструментом с пластинами из твердого сплава Т15К6 в различном диапазоне подач S, скоростей резания о и глубине резания t=4 мм.

Исследование диффузионных процессов, проходящих при стружкообразовании, позволило с использованием математического аппарата получить модель, представленную выражением (18), изменения усадки стружки 41 от скорости резания о. Данная модель позволяет определить величину г| для

различных значений подачи Я и скоростей резания и при 1=со1Ы, оказывающей незначительное влияние на усадку стружки.

При трении инструмента с обрабатываемым изделием и стружкой в приповерхностных слоях в результате трения развиваются ' высокие температуры, соизмеримые с температурой плавления материала, в которых происходит полное или почти полное выгорание примесных элементов. Поэтому общая концентрация В (И) образованных газов определяется исходя из диффузии деформирования и трения, описываемая математическим выражением

В(Я>=

1,72*10 *П»8*КГ

я3*р

N Г *т)

-*-!

N.

+5,39 V1)

VI) I Д втр ^

,(19)

где Кг - коэффициент, учитывающий долю образованного соединения примесями металла; Ьст], —коэффициент уноса выгораемых примесей стружкой. Таблица 1 Экспериментальные (вверху) и расчетные (внизу) значения

8, мм/об Скорость резания, м/с

0,33 0,67 1,0 1,33 1,67 2,0 2,5 3,33

0,125 1,75 1,8 1,9 2,3 2,4 2,45 2,35 2,2

1,24 1,92 2,27 2,42 2,45 2,42 2,29 2,03

0,2 1,7 1,85 2,15 2,3 2,35 2,3 2,15 2,0

1,11 1,8 2,23 2,47 2,6 2,66 2,65 2,55

0,35 2,1 2,35 2,4 2,3 2,2 2,1 2,05 1,9

1,82 2,38 2,5 2,46 2,36 2,25 2,1 1,92

0,49 1,85 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 1,85

2,28 2,46 2,35 2,23 2,1 2,0 1,89 1,8

Полученное математическое выражение (19) позволяет определить концентрацию В(Л) образованных газов в любой точке газовоздушного пространства зоны обработки.

Представленные в данной главе исследования диффузии примесей в обрабатываемой заготовке позволяют с другой стороны (отличной от известных) подойти к исследованию процессов, проходящих при резании металлов.

Увеличение сил резания повышает интенсивность диффузионных процессов и концентрацию образованных примесями обрабатываемого металла летучих соединений.

Повышение подачи снижает интенсивность диффузии примесей к зоне раздела фаз и концентрацию образованных в зоне обработки газов, что связано с ростом ширины среза, увеличивающей длину пробега примесных частиц в течение периода действия внешних сил.

С ростом глубины срезаемого слоя концентрация газов, образованных в зоне обработки, возрастает, что определяется периодом действия сил пластического деформирования при формировании стружки.

Повьппение твердости различных металлов уменьшает концентрацию образованных соединений примесями с атмосферным кислородом вследствие более прочных связей, чем у относительно мягких металлов.

При увеличении величины переднего угла у режущего инструмента концентрация образованных в зоне обработки газов снижается вследствие уменьшения сил резания и повышения обрабатываемости материала. При больших значениях главного угла в плане ф концентрация образованных летучих соединений снижается вследствие увеличения длины пробега, примесных частиц из-за возрастания ширины срезаемого слоя.

Увеличение скорости приводит к снижению концентрации образованных в зоне обработки газов из-за уменьшения времени действия сил резания при контакте инструмента с обрабатываемым материалом.

Режущие инструменты с повышенным содержанием карбида титана имеют меньший коэффициент трения с обрабатываемой заготовкой, чем с низким содержанием. В этом случае, коэффициент трения оказывает влияние на длину контакта и усадку стружки, что' отражается на периоде действия сил при прочих равных условиях резания.

С ростом износа режущего инструмента повышается средняя температура в зоне резания и длина контакта его с заготовкой, что приводит к повышению интенсивности диффузии примесных частиц. Отсюда - к увеличению концентрации образованных газов.

3. Отображение процессов механической обработки на основе контроля газовоздушной среды в зоне резания

В третьей главе представлен способ контроля процесса резания, основанный на физико-химическом явлении образования газов при обработке различных материалов и анализе газовоздушной среды в зоне обработки с целью диагностирования состояния режущего инструмента и качества поверхностей обрабатываемых изделий. В качестве контролируемых газов выделены основные группы: образованные при соединении с составляющими воздуха выгораемые из обрабатываемого материала примеси (оксиды углерода СО и С02, оксид серы 802, углеводороды СХНУ), образованные при соединении кислорода с атмосферным азотом оксиды (оксиды N0, Н02, N0^), собственно кислород воздуха 02.

Для проверки метода оперативного контроля процесса резания и диагностирования режущего инструмента разработана экспериментальная установка на токарном станке (рисунок 3). Экспериментальная установка в общем виде работает следующим образом. Газовая смесь, образуемая в зоне обработки 1 через всасывающий газозаборник и газоотводную трубку 2, поступает в газоанализатор 3; результаты газового анализа подаются на

информационный выход 4 и индикатор уровня концентрации газа 5; эти данные передаются в записывающее устройство микро ЭВМ, после чего через вход 6 управления блока 7 обрабатывающего станка 8; выходной сигнал блока управления поступает на вход привода главного движения 9 и привода подачи 10; с привода главного движения 9 через кинематическую цепь подается команда на шпиндель 11 с зажимным устройством 12, где базируется обрабатываемая заготовка 13, обеспечивая заданную скорость резания; процесс резания осуществляется рабочим органом 14 с режущим инструментом 15; условия резания обеспечиваются устройством измерения режимов резания 16, которое образовано блоком 7, приводом главного движения 9, приводом подачи 10 и шпиндельным узлом 11; устройство измерения режимов резания и изменения их совместно с рабочим органом 14 образует металлорежущий станок 8; для записи данных об уровне концентрации газа используется записывающее устройство 17 с микроЭВМ 18; для контрольного измерения износа инструмента используют датчик 19

При обработке различных материалов происходит поглощение поступающего в зону обработки избыточного кислорода воздуха, который образует оксиды, входящие в состав тонких пленок обрабатываемого материала и газообразных соединений. Поэтому повышение концентрации ряда соединений, например, оксида углерода СО, снижает концентрацию атмосферного кислорода. На рисунке 4 графически показано изменение концентрации кислорода в зоне обработки и износа режущего инструмента по задней грани.

Газовый анализатор концентрации контролируемых газов в зоне обработки позволяет по определению текущего отклонения величины параметра от заданного значения непрерывно получать информацию о состоянии процесса резания, в частности, о состоянии режущего инструмента, о наличии и местоположении аномальных участков поверхности обрабатываемого изделия, об изменении величины снимаемого слоя. Реализация данного метода возможна в случае изменения характеристики самого различного инструмента, материала обрабатываемых изделий и охлаждающих жидкостей. При этом необходим выбор контролируемого газа, анализатора с учетом его чувствительности и быстродействия, что может предоставить современная промышленность.

В системе мониторинга процессов механической обработка газоанализатор является первичным преобразователем, формулирующим сигнал - отклик в зоне резания в процессе обработки. Данный сигнал включается в линию обратной связи и сопоставляется с сигналом на входе. При наличии рассогласования подается команда на изменение режимов резания на обрабатывающем оборудовании.

% 21,0-

20.5-

20,0-

19.fr

■

Ч

-II

мм

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1000 2000 3000 4000 С

Т "

Рисунок 4 - Изменение концентрации атмосферного кислорода 02 в зоне обработки при износе режущего инструмента 113 по задней грани при точении серого чугуна СЧ20 со скоростью резания о=2,0 м/с, подачей в = 0,48 мм/об и глубиной резания t = 2,5 мм.

Способ контроля, основанный на методе газового анализа при изготовлении изделий, позволяет оценить наличие и расположение аномальных участков в обрабатываемом материале, а также состояние режущего инструмента.

4. Экспериментальное исследование процессов механической обработки на основе миогоуровиего анализа диффузии и газообразования

При проведении экспериментов получены результаты, отражающие изменение концентрации контролируемых газов в зоне обработки, отражающие состояние режущих инструментов, наличие аномальных участков поверхности обрабатываемых изделий и отклонения величины срезаемого слоя при лезвийной обработке, что позволяет осуществить дальнейшее исследование процессов газообразования с использованием математического аппарата.

При проведении исследований получены зависимости изменения концентрации оксида углерода от твердости обрабатываемого материала, когда обрабатывалась крупногабаритная деталь с площадью поверхности около 5 м2, объективный контроль твердости которой затруднен или невозможен. Использование газового анализа позволило при чистовой обработке снять данные об уровне концентрации образованного оксида углерод, что является следствием разброса физико-химических параметров заготовки, т.е. наличием аномалий. Непрерывный контроль качества материала осуществляют следующим образом. При обработке поверхностного слоя производится анализ газовоздушной среды в зоне резания, указывающий на наличие аномальных участков и изменение твердости металла. Твердость, в свою очередь, изменяется в зависимости от наличия включений, впадин, структуры материала, химического состава и т.д., что оказывает влияние на рост внутренних напряжений. А при термообработке крупногабаритных изделий это приводит к трещинам и разрушению изделий, что является недопустимым при дальнейшей их эксплуатации.

Полученные на строгальном станке результаты указывают на наличие аномалий твердости, структуры или химического состава приповерхностного слоя заготовки, которые показывают на место, где необходимо провести измерение твердости. Учитывая зависимости интенсивности образования оксида углерода от твердости можно считать, что ее значения наименьшие при минимальных значениях измеряемой концентрации СО и наибольшие при максимальных значениях концентрации оксида углерода в зоне обработки.

При диагностировании состояния материала не вытекает прямого вывода о диагностируемом параметре, а указываются конкретные места, где необходимо осуществить контрольные измерения параметра технологическими измерительными средствами, значительно сокращая тем самым количество таких измерений. Это особенно актуально при ограниченных возможностях числа технологических измерений, когда повышается достоверность результата, а в случае значительных площадей изделий принципиально открывается возможность объемного контроля его физико-химических свойств. Особенно следует отметить непрерывный контроль химического состава материала, который другими средствами затруднен или невозможен. Определить наличие аномальных участков или отклонений химического состава стружки проблематично, так как в первом случае требуется

значительное время и в экстремальных условиях процесса пластического деформирования материала химический состав стружки претерпевает изменения, а во втором - ограничено количеством возможных проб для проведения химического анализа.

Поэтому для более полной непрерывной диагностики химического состава обрабатываемого материала необходимо: оптимально выбрать газоанализатор, регистрирующий выбранный и контролируемый газ, учитывая химический состав материала и инструмента; выбрать оптимальные режимы механообработки изделий; использовать разветвленную информацию, полученную с информационного выхода газоанализатора, включающую статистический, дисперсионный анализ и расчет функции корреляции.

При постоянной скорости резания и постоянной подаче уровень концентрации газов в зоне обработки являете^ функцией припуска, твердости, состояния режущего инструмента и других факторов. Следует учитывать, что и влияние износа инструмента, за исключением случаев выкрашивания и катастрофического износа, также увеличивает уровень концентрации образованных газов и требует действий того же направления и характера, что и влияние изменения припуска и твердости.

В результате синтеза методов . контроля процессов механической обработки, основанных на исследовании диффузионных процессов и анализе газовоздушной среды в системе ЗИССо, а также на регистрации изменений сил резания и крутящих моментов двигателей главного движения или подачи металлорежущего станка, разработана методика комплексной оценки состояния процессов, позволяющая повысить существенно эффективность контроля обрабатываемых изделий.

При увеличении сил резания вследствие износа режущего инструмента или изменении его геометрических параметров, возрастания глубины и ширины срезаемого слоя интенсивность диффузионных процессов повышается, что существенно отражается на концентрации образованных в зоне обработки газов. Поэтому выделить один из этих факторов и выявить наиболее значительный при обработке металлов представляет существенные трудности. Многоканальный и многофакторный газовый анализ позволяет решить данную проблему. Геометрические параметры режущего инструмента и подачу задают до начала процесса обработки, поэтому при прочих равных условиях на формирование газовоздушной среды и изменение ее количественного состава они не оказывают влияния.

Увеличение припуска или износа режущего инструмента приводит к росту концентрации образованных в зоне обработки оксидов серы и углерода. При этом глубина резания пропорциональна объему снимаемой стружки, а концентрация образованных газов пропорциональна ее квадрату. Это позволяет определить глубину резания как наиболее значимый фактор, влияющий на процесс газообразования. Кроме этого при износе режущего инструмента больше увеличивается средняя температура стружки, чем при возрастании припуска, поэтому на поверхности стружки с увеличением температуры

возрастает скорость химического взаимодействия атмосферных кислорода и азота с образованием оксидов азота и ростом их концентрации в зоне обработки. Как показывают исследования, наибольшее влияние на образование оксидов азота оказывает износ режущего инструмента, что незначительно отражается при изменении других факторов резания. Повышение износа инструмента и достижение им критического состояния приводит к уменьшению содержания атмосферного кислорода в зоне обработки. Это связано с тем, что при увеличении площади контакта режущего инструмента с заготовкой повышается мощность теплового излучения. Отсюда - рост средней температуры стружки, интенсификация диффузионных процессов и повышение >

концентрации образованных соединений в зоне резания с одновременным снижением содержания кислорода воздуха вследствие увеличения скорости окислительных процессов.

Система контроля и управления процессом обработки, основанная на регистрации сил резания или крутящих моментов, позволяет выбрать наиболее необходимую информацию, извлекаемую при непрерывной обработке и использовать ее в управлении процессом.

Контроль процесса резания по нескольким диагностическим признакам позволяет более эффективно подойти к решению поставленного вопроса, т.е. к более полному анализу процессов, проходящих в зоне обработки. При исследовании состояния процесса механической обработки применение нескольких методов контроля позволяет получить и выделить необходимую информацию об изменениях в системе ЗИССо.

В условиях стабильности механической обработки система контроля процесса резания, основацная на 'регистрации сил резания или крутящих моментов двигателей подачи или главного движения, позволяет определить реальные значения сил резания. В то время как система контроля, основанная на анализе газовоздушной среды зоны обработки, позволяет произвести оценку относительного изменения сил резания или качество поверхностных слоев при постоянстве сил резания.

Применение математического аппарата и разработанной методики газового анализа повышает надежность контроля состояния процесса механической обработки.

Использование нескольких методов контроля процессов механической обработки позволяет производить оценку качества обрабатываемых изделий, как при черновых, так и финишных условиях резания, решить задачу повышения надежности и получения более полной информации о процессах и явлениях. ,,

Использование многоуровнего анализа диффузии и теплового распределения в срезаемом слое обрабатываемого материала позволяет произвести качественную оценку состояния процесса механической обработки с использованием теоретических (табличных) или экспериментальных значений составляющих силы резания и коэффициентов продольной усадки стружки.

5. Реализация разработанных методов и средств мониторинга механической обработки на основе оценки образования газов в зоне резания

В качестве новых конструкций, обеспечивающих контроль состояния процесса резания, разработаны: устройство для диагностирования состояния процесса резания инструментом детали (рисунок 6), режущий инструмент на основе токарного резца с двухслойной пластиной (рисунок 7), режущий инструмент с вставкой в твердосплавной пластине (рисунок 8).

Выполненное в теле инструмента отверстие позволяет максимально приблизить установку датчиков и зафиксировать их в определенном положении. Забор продуктов износа, а также образованных химических соединений через выполненное отверстие в теле инструмента уменьшает1 погрешность диагностирования и устраняет отрицательное влияние стружки.

На рисунке 6 изображена конструкция на примере токарного резца, установленного в резцедержателе. Резец 1, закрепленный в суппорте 2 токарного станка снимает стружку с помощью режущей пластины 3 с заготовки 4. Выполненное в теле державки инструмента сквозное отверстие 5 соединено с отводной трубкой 6 компрессором и анализатором химических соединений 7. Данная конструкция защищена патентом РФ (Патёнт РФ №2027556).

Представленное на рисунке 7 техническое решение и защищенная авторским свидетельством (A.C.Xsl771137) конструкция режущего инструмента содержит державку с режущим элементом в виде двухслойной пластины, выполненной из материалов с различными физико-химическими характеристиками, при этом толщина верхнего слоя выполнена равной величине допустимого износа режущего инструмента по задней поверхности. В качестве материала нижнего слоя пластины использован материал, обеспечивающий при контакте с обрабатываемой поверхностью повышенный или пониженный уровень сигнала.

Подробно конструкцию инструмента можно рассмотреть на примере токарного резца (рисунок 7), который состоит из крепежной части 1 и режущей части, выполненной в виде пластины, верхний слой 2 и нижний слой 3 которые изготовлены из различных материалов.

В качестве материала верхнего слоя был использован твердый сплав Т15К6 толщиной 1,4 + 0,1 мм., обеспечивающий высокую эффективность обработки заготовок из стали 45 на чистовых режимах. Нижний слой пластины выполнен из сплава ВК8, обеспечивающий другой уровень сигнала при контроле с обрабатываемой поверхностью. Верхний уровень 2 может иметь различную конфигурацию в плане, например, трехгранную форму, и соединен с нижним слоем 3 механическим путем, либо пайкой. Использование современных методов порошковой металлургии позволяет изготовить биметаллические пластины, том числе и многогранные, что более упрощает эксплуатацию инструментов.

Рисунок 6 - Устройство для диагностирования состояния процесса резания инструментом детали.

Рисунок 7 - Режущий инструмент с двухслойной пластиной.

Нижний слой 3 отстоит от рабочей поверхности, в которой находится режущая кромка слоя 1, на величину допускаемого износа, равного 1,3 ± 0,2 мм. При износе пластины на величину 1,3 мм в контакт с поверхностью заготовки 5 вступает нижний слой пластины рабочей части инструмента. Продукты анализа или электрический сигнал поступают через проводник 6 в анализирующее устройство 7 с выходом на использованный прибор 8, через который осуществляется управление процессом резания через информацию о потере инструментом режущих свойств и заданной точности обработки.

На рисунке 8 представлена конструкция токарного резца (Патент РФ №2086367), который состоит из крепежной части 1 и режущей части, выполненной в виде однородной пластины 2 со вставкой 3 толщиной 1,5-3 мм., расположенной на расстоянии 0,5 - 1 мм от вершины инструмента.

Пластина 2 выполнена из твердого сплава Т15К6, обеспечивающего при контакте с обрабатываемой поверхностью пониженный уровень газообразования, что позволяет контролировать размерный износ режущего инструмента.

Рисунок 8 - Режущий инструмент со вставкой в твердосплавной пластине.

Вставка 3 выполнена из материала ВК8, обеспечивающего при контакте с обрабатываемой поверхностью заготовки повышенный уровень образования некоторых газов, например оксвда азота, углерода, серы и т.д. Основная пластина 2 может иметь различную конфигурацию в плане, например, трехгранную или четырехгранную. Вставка 3 может быть соединена методом пайки или спеканием в процессе изготовления. Исследование современных методов порошковой металлургии позволяет изготавливать биметаллические пластины различной формы, что упрощает изготовление и эксплуатацию инструмента.

Метод газового анализа по результатам экспериментальных исследований позволяет дать оценку материалу инструмента или обрабатываемой заготовки, если один из них поставлен для обработки ошибочно. Экспериментально установлена связь изменения концентрации образованных и регистрируемых газов от подачи и глубины резания. Кроме этого данный метод позволяет непрерывно оценивать износ инструмента и определять его критическое состояние.

Установлено, что при достижении критического износа режущего инструмента происходит резкое снижение концентрации кислорода в зоне обработки вследствие повышения тепловой мощности источника, интенсификации окислительных процессов и образования оксидов, диффундирующих примесей к границе раздела фаз.

Комплексный подход к решению задачи контроля процессов механической обработки позволяет производить оценку качества обрабатываемых изделий, как при черновых, так и финишных условиях резания.

В данной главе кратко изложены основные и общие рекомендации по практическому применению результатов исследований в соответствии с установленными особенностями и закономерностями физико-химических явлений при обработке металлов.

Намечены основные направления будущих исследований для решения задачи о повышении эффективности контроля процессов механической обработки, начало которой изложены в предыдущих главах диссертации. Сформулированы, необходимые специалистам в области металлообработки, общие требования к системам и методам контроля процесса резания, предложены рекомендации по углубленному исследованию тепловых, термодиффузионных и термодеформационных процессов и явлений для создания новых методик и математических моделей. Даны рекомендации по использованию промышленных устройств контроля процесса резания и разработки новых.

На основе проведенных исследований предложены пути повышения эффективности обработки, ремонта и контроля изделий в условиях несерийного производства (единичное, ремонтное и др.), при укрупненном нормировании технологии изготовления, ремонта и контроля изделий.

Разработанные практические рекомендации для промышленности, начиная от реализации результатов работы, сформулированных общих рекомендаций по использованию средств контроля и управления, повышения эффективности комплексного контроля механической обработки и, заканчивая предложениями основных направлений будущих исследований, являются комплексной программой эффективности контроля изделий с целью обеспечения их качества и изготовления в механообрабатывающем производстве.

Полученные и реализованные результаты работы полагают широкое распространение их в смежных или родственных областях машиностроения.

Сформулированные общие рекомендации по использованию современных средств контроля и управления процессами механической обработки учитывают непрерывно изменяющиеся подходы к оценке качества продукции.

Сформулированные требования к материалам и инструментам позволяют на основе особенностей и закономерностей изменения состояния процессов механической обработки обоснованно их проектировать.

Комплексный подход в обеспечении оценки качества изделий на основе неразрушающего оперативного газового анализа, регистрации сил резания и исследования состояния обрабатываемого материала после механических операций позволяет решить задачу повышения эффективности контроля.

Разработанные функциональные устройства предусмотрены для использования в составе систем контроля и управления мехатронных систем, разрабатываемых и в настоящее время, позволяющих решать поставленные задачи в условиях неполной информации о внешней среде и внешнем воздействии.

Основные направления будущих исследований в рамках развиваемого направления:

- в практике контроля образования газовой фазы - разработка методики и основных теоретических положений при механической обработке иных материалов (дерево, пластмассы, керамика и т.д.) и других видах обработки (поверхностное пластическое деформирование, электрофизическая обработка и т.д.); '

- в тепловых процессах и теплообразовании - разработка новых средств измерения и методики для расчета тепловых полей;

- в диффузии и массопереносе в системе ЗИССо - решить задачу количественного и качественного определения образованных химических соединений и миграцию их в системе ЗИССо;

- в оценке косвенного непрерывного контроля качества изделий-разработать методику определения состояния деструктированных слоев обрабатываемого материала и глубину проникновения деструкции.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

1. Исследованы физико-химические процессы и явления при механической обработке, что позволило выделить из них наиболее существенные, позволяющие эффективно проводить контроль процессов резания, в частности контроль состояния режущего инструмента, на основе газового анализа в зоне сгружкообразования.

2. Предложены методологические аспекты оценки механической обработки на основе моделирования физико-химических и термодеформационных процессов в зоне резания, учитывающие влияние технологических параметров обработки, состояние режущего инструмента, а также качество поверхностного слоя обрабатываемых изделий.

3. Разработаны методы и средства активного контроля газовоздушной среды, отображающей параметры физико-химических процессов в зоне резания, позволяющие решать задачи управления механической обработкой.

4. Установлены закономерности изменения коэффициента продольной усадки стружки при различных условиях обработки заготовок на основе моделирования физико-химических процессов и контроля газовоздушной среды в зоне резания, что позволило на основе разработанных моделей обеспечить расчеты рациональных режимов обработки.

5. На основе анализа теплового и энергетического распределения установлены взаимосвязи между параметрами физико - химических процессов и особенностями газовоздушной среды, что позволило разработать математические модели диффузии примесей при деформировании срезаемого слоя и контактном взаимодействии режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой и стружкой в широком вариативном пространстве параметров обработки. „

6. Полученные математические зависимости диффузии примесей от параметров обработки, позволяющие управлять процессами формообразования при резании, а также качеством поверхностного слоя < обрабатываемых изделий.

7. Установлено, что концентрация образованных выгораемыми примесями газов возрастает при увеличении твердости обрабатываемых изделий.

8. Получена математическая зависимость изменения коэффициента продольной усадки стружки от скорости резания. При низких скоростях резания отличие расчетных значений коэффициента усадки стружки от экспериментальных не превышают 50%. При высоких скоростях отличие составляет не более 10%.

9. Многоуровневый анализ, основанный на определении теплофизических и газодинамических характеристик, позволил провести качественную оценку процесса механической обработки на основе расчетно-экспериментального определения сил резания и коэффициентов усадки стружки.

10. Предложены рекомендации по управлению механической обработкой, основанные на анализе газообразования в зоне резания, которые позволяют повысить производительность и качество при изготовлении деталей путем оценки работоспособности режущего инструмента и характеристик обрабатываемого материала.

11. Разработаны пути развития нового направления повышения производительности и качества механической обработки на основе исследования физико-химических процессов и контроля механической обработки с целью управления технологическим оборудованием, включающем многоуровневый анализ газообразования в зоне резания, предназначенный для оценки состояния режущего инструмента и качества обрабатываемых изделий.

12. Разработаны практические рекомендации, позволяющие повысить надежность контроля процессов механической обработки для обеспечения качества и точности обработки, улучшить условия труда рабочих, сделать доступным углубленное инженерное изучение комплекса взаимодействий физико-химических и механических процессов в зоне резания.

Публикации по теме диссертационной работы

Содержание диссертации опубликовано в 91 работе, основными из которых являются:

1. Антонов A.B., Казанский В.А., Королев А..В., Швецов И.В. Авторское свидетельство СССР №1771137. Режущий инструмент. ВНИИГПЭ от 22.06.92 ДСП. 0,6 с.

2. Дубровский Ю.В., Королев A.B., Швецов И.В. Патент РФ №2027556. В23В25.06, Б. И. №3 от 27.01.95. - 4с. Устройство для диагностирования состояния процесса резания инструментом детали.

3. Швецов И.В. Патент РФ №2086367 В27В 27/00 от 10.08.97. Режущий инструмент. Бюл. изобр. №22. - 4с. >

4. Дубровский Ю.В.Швецов И.В. Положительное решение по заявке на изобретение №94029210/02 МКИ В24В 49/06, 1997. Устройство для измерения износа шлифовального круга в процессе работы.

5. Гулецкий E.H., Дубровский Ю.В., Швецов И.В. Патент РФ № 2179105. Бюл. №4 от 10.02.02. МПК 7В23 Q 3/06 4с. Способ установки детали по двум отверстиям и плоскости.

6. Антонов A.B., Швецов И.В. Система диагностирования состояния инструмента. Материалы НТС ЛДНТП, Л/О "Знание" С. - Петербург от 1991 5 - 6 марта. 2 с.

7. Швецов И.В. Термохимические основы процесса резания материалов. Сборник ПИМаш, "Современные технологии изготовления и сборки изделий", с. 34-36, 1995. 3 с.

8. Тимофеев В.В., Швецов И.В. Режущие инструменты и устройства для контроля процесса резания. Журнал "Инструменты". №2, 1996. - С. 24 -25.

9. Куцанов Л.А., Дугин В.Н., Швецов И.В. Повышение точности обработки на токарно-гидрокопировальных автоматах и полуавтоматах. Труды Международной научно-технической конференции 'Технология - 96", 17-19 мая 1996, г. Новгород, ч. 2, с. 51.

10. Швецов И.В. Устройство для контроля процесса резания. Труды Международной научно-технической конференции "Технология - 96", 17 -19 мая 1996, г. Новгород, ч. 2. - С. 84.

П.Сокол В. В., Тихонов Н. И., Швецов И.В. Компьютерно-интегрированная система для управления производством как средство "планирования материальных ресурсов. Материалы Междунар семинара "Актуальные проблемы прочности", т.2, ч.2, - Новгород, НовГУ, 1997. -С. 402-406.

12. Швецов И.В. Исследование изменений состава стружки при резании металлов. Труды II Междунар. семинара "Современные проблемы прочности". Старая Русса, 1998. т.2. - С. 207 - 208.

13. Емельянов В.Н., Гулецкий Е.Н., Швецов И.В. Прецизионная правка валов ППД. Труды секции механообработка Междунар. н. - т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 26 -27 мая 1999. - 4 с.

14. Гулецкий Е.Н., Дубровский Ю.В., Швецов И.В. К вопросу об измерении износа шлифовальных кругов. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 26-27 мая 1999. - 1 с.

15. Швецов И.В., Никуленков О.В. Специализированная система контроля состояния процесса резания металлов. Труды секции "Механообработка" международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. -С. 33 - 34. (Соавт.: Никуленков О.В.).

16. Швецов И.В., Никуленков О.В. Комплексный подход к применению систем контроля и управления процессами металлообработки. Труды секции "Механообработка" международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня2000.-С. 34-35.

17. Швецов И.В., Никуленков О.В. Промышленные радиосети в организации информационных потоков в системах управления технологическим оборудованием. Труды секции "Механообработка" международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1 - 2 июня 2000. - С. 45 - 46.

18. Швецов И.В. К вопросу об изменении износа шлифовальных кругов. Труды секции "Механообработка" международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. - С. 50. (Соавт.: Дубровский Ю. В., Гулецкий Е. Н.).

19. Гулецкий Е.Н., Дубровский Ю.В.,Швецов И.В. К расчету тепловой энергии при резании. Труды секции механообработка международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. - С. 51 - 52..

20. Швецов И.В. Влияние скорости резания на усадку стружки. Труды секции механообработка международной научно-технической конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. - С. 52 - 53.

21. Дубровский Ю.В., Доманов В.В., Швецов И.В. Модель процесса усадки стружки при изменении скорости резания стали 45. Труды секции международной научно-технической конференции 'Технологии третьего тысячелетия" 24 - 26 мая 2001. - С. 33 - 37.

22. Бабошкин А. Ф., Швецов И.В. Моделирование процесса усадки стружки при различных значениях скорости резания Журнал "Инструмент и технологии". №5,6,2001. - С. 74 - 77.

23. Швецов И.В. Влияние твердости обрабатываемого материала на процесс газообразования в зоне резания. Труды секции международной научно-

технической конференции "Технологии третьего тысячелетия" 24 - 26 мая 2001. - С. 5 - 7. (Приложение №2 к журналу "Инструмент и технологии" №5,6).

24. Швецов И.В. Оценка работоспособности шлифовальных кругов. Журнал "Инструмент и технологии". №7,2001. - С. 14 -15.

25. Гулецкий E.H., Дубровский Ю.В., Швецов И.В. Комплексный контроль обеспечения качества изделий при укрупненном нормировании технологии и их ремонта и изготовления. Труды секции международной научно-технической конференции 'Технологии третьего тысячелетия" 24 - 26 мая 2002. - С. 197. (Приложение №1 к журналу "Инструмент и технологии" №5,6).

26. Тимофеев В.В., Швецов И.В., Бобоедов Д.А., Лехновский С.А. Оценка качества поверхностей крупногабаритных изделий Материалы Международной' научно- технической конференции "Технологии третьего тысячелетия", 17-19 декабря 2003. С.-Петербург Журнал «Инструмент и технологии» № 11-12, стр. 74-75,2003.

27. Тимофеев. В.В., Швецов И.В. Влияние технологических параметров ° механической обработки на формирование газовоздушной среды в зоне резания. Материалы Международной Форума технологов-машиностроителей, посвященного 90 летию Маталина A.A., 25-26'марта 2004. С.-Петербург Журнал «Инструмент и технологии» № 17-18, С. 220 - 224,2004.

28. Швецов И.В. Расчет тепловой энергии при резании металлов. Журнал "Техника машиностроения". №2 (48), 2004. - С. 30 - 33.

29. Моделирование процесса усадки стружки при различных значениях скорости резания. Журнал «Известия вузов. Машиностроение» № 2, С. 54-56,2004.

30. Швецов И.В. Методы и средства контроля состояния лезвийного и абразивного инструмента в процессе обработки материалов. Деп. в ВИНИТИ №2414-В/00 от 18.09.2000г. 57 с.

31. Швецов И.В. Контроль процессов механической обработки на основе газового анализа. - Великий Новгород. НовГУ.: 2001. - 84 с.

32. Швецов И.В. Диффузия и массоперенос примесей в обрабатываемом металле при механической обработке. Великий Новгород. НовГУ. 2001. -120 с.

33. Швецов И.В. Газоаналитическое отображение процессов механической обработки. - Великий Новгород. НовГУ. 2004. - 120 с.

34.'Швецов И.В. Математическое моделирование физико-химических процессов в зоне резания при механической обработке - Великий Новгород. НовГУ. 2004. - 64 с.

35. Швецов И.В. Контроль процессов механической обработки на основе многоуровнего анализа. - Великий Новгород. НовГУ. 2004. - 60 с.

Р/- оз.

РНБ Русский фонд

2006-4 1433

ШВЕЦОВ ИГОРЬ ВАСИЛЬЕВИЧ

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ОСНОВЕ ГАЗОАНАЛИТИЧЕСКОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Лицензия ЛР № 020815 ОТ 21.09 96.

Подписано в печать 22- 2004 г. Формат 60x84 1/16. Уч. - изд. п. л. 2,0.

Тираж 120 экз. Заказ №... "133.............Издательско - полиграфический центр

Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого 173003, Великий Новгород,ул. Б. Санкт-Петербургская, 4Й. ^ Г 1

Ч ? М

27 СЕН

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Современные методы исследований физико-химических процессов и явлений при механической обработке.

1.2. Современные методы контроля процессов механической обработки.

1.3. Применение методов газового анализа к решению задач контроля процессов механической обработки.

1.4. Цель, задачи и общая методика исследования.

1.5. ВЫВОДЫ.

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ.

2.1. Физические модели формирования газовоздушной среды в зоне резания.

2.2. Математическое моделирование диффузии при резании металлов.

2.2.1. Закономерности теплового распределения и тепловой энергии при резании металлов.

2.2.2. Математическое описание диффузии примесей при резании металлов. у 2.2.3. Математическое моделирование диффузии примесей при изменении условий резания.

2.2.4. Диффузия при деформировании срезаемого слоя и контакте режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой и стружкой.

2.2.5. Моделирование процесса усадки стружки при различных значениях скорости резания.

2.3. Математическое моделирование процессов газообразования в зоне резания.

2.4. ВЫВОДЫ.

3. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

ГАЗОВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ.

3.1. Контроль процессов механической обработки с использованием метода газового анализа.

3.2. Влияние технологических параметров механической обработки на формирование газовоздушной среды в зоне резания.

3.3. Общие принципы контроля процессов механической обработки на основе метода газового анализа.

3.3.1. Методы и средства активного контроля процессов механической обработки на основе газового анализа.

3.3.2. Отбор проб анализируемой газовоздушной среды, удаление стружки, пыли и продуктов химического взаимодействия из зоны резания.

4 3.4. ВЫВОДЫ.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ МНОГОУРОВНЕГО АНАЛИЗА ДИФФУЗИИ

И ГАЗООБРАБОВАНИЯ.

4.1. Оценка качества поверхностей крупногабаритных изделий в процессе обработки.

4.2. Влияние технологических параметров металлообработки на процесс диффузии примесей и газообразования.

4.3. Контроль процессов механической обработки на основе многоуровнего анализа диффузии и теплового распределения.

4.4. ВЫВОДЫ.

5. РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗОВ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ.

5.1. Контроль процессов механической обработки на основе анализа газообразования.

5.2. Оценка работоспособности режущего инструмента, как средство повышения технологической надежности технологического оборудования.

5.2.1. Диагностирование состояния режущего инструмента.

5.2.2. Оценка работоспособности абразивного инструмента.

5.3. Технологические рекомендации.

5.3.1. Рекомендации по использованию средств контроля процессов механической обработки и выбору контрольно-измерительной аппаратуры.

5.3.2. Комплексный контроль обеспечения качества изделий г при укрупненном нормировании технологии их ремонта и изготовления.

5.3.3. Основные направления дальнейших исследований в перспективе развития нового направления.

5.4. ВЫВОДЫ.

Рост автоматизации производства процессов в машиностроении предъявляет высокие требования к средствам диагностирования, служащим для оперативного контроля состояния оборудования, обнаружения и локализации неисправностей. Для металлообрабатывающего оборудования одним из актуальных вопросов повышения его надежности и улучшения качества выпускаемой продукции изделий является диагностирование состояния режущего инструмента и оперативное обнаружение начальной стадии критического износа, скола или поломки.

Несмотря на общий интерес к методам контроля процессов механической обработки существенной проблемой остается оценка наиболее широкого спектра физико-химических явлений и получение необходимых сведений в условиях ограниченной информации об исследуемом объекте и свойствах внешних воздействий в системе ЗИССо (заготовка - инструмент - стружка -среда охлаждения).

Широко известные способы оценки процессов механообработки, основанные на измерении сил резания, виброакустической эмиссии, термоЭДС и другие, не дают полной информации о протекающих процессах или не в полной мере раскрывают свои потенциальные возможности, поэтому их применение в автоматизированных системах управления и контроля ограничено.

Использование подобных систем в автоматизированном производстве позволяет:

- увеличить производительность и снизить себестоимость обработки за счет повышения надежности обработки на повышенных режимах резания, своевременной сменой некондиционного инструмента, сокращения брака изделий и расхода инструмента;

- повысить надежность работы обрабатывающих систем за счет своевременной замены предельно изношенного или поломанного инструмента на инструмент-дублер;

- повысить точность обработки благодаря вводу коррекции положения исполнительного органа станка на износ инструмента;

- предохранить механизмы и узлы станка от поломок и преждевременной потери точности.

В данный момент средства диагностики требуют постоянного развития и совершенствования с целью повышения их разрешающей способности, что невозможно без дальнейшего исследования процесса резания и установления взаимосвязи явлений с состоянием режущего инструмента. Поэтому исследование физических явлений, возникающих в процессе резания, разработка на этой основе новых эффективных методов диагностирования состояния режущего инструмента является актуальной задачей.

На предприятиях машиностроительного комплекса используют различные методы контроля процессов механической обработки, служащие для оперативного контроля состояния оборудования, обрабатываемого материала, обнаружения неисправностей и т.д. Обеспечение качества поверхностей обрабатываемых изделий возможно при эффективном контроле, в процессе которого встает задача выявления дефектов, которые имеют место при промышленной поставке заготовок на механообрабатывающее производство.

Анализ работ, посвященных методам контроля процессов механической обработки, а также информационно-измерительным системам показывает, что в них большое внимание уделяется вопросам обеспечения заданной или оптимальной достоверности контроля состояния режущего инструмента, а также точности измерений. Наиболее малочисленную группу составляют работы, в которых контролируется качество поверхностей обрабатываемых изделий, хотя данный параметр является одним из основных.

За последние годы получило развитие новое направление, в основу которого положено исследование и разработка методов контроля процессов механической обработки на основе анализа диффузионных процессов и газообразования в зоне обработки. В то же время анализ выполненных работ показал, что многие теоретические и практические вопросы в этом направлении требуют дальнейших решений. Именно на их основе возможно создание научно-обоснованных надежных методов контроля. В связи с этим задача исследования диффузии и газообразования, разработка математических моделей, отражающих многообразие процессов и технических средств контроля, является актуальной задачей.

Таким образом, актуальна научная проблема, которой и посвящена настоящая диссертационная работа - установление взаимосвязей между физико - химическими и термодеформационными процессами, а также состоянием режущего инструмента и качеством обрабатываемого материала с параметрами газообразования.

Комплексный подход к процессу контроля состояния режущего инструмента как к элементу технологического процесса позволяет определить целесообразные методы и средства контроля, оптимальное размещение измерительных средств.

Наиболее эффективное решение указанной задачи обеспечивается созданием систем управления механической обработкой на базе ЭВМ с контролем состояния режущего инструмента и их автоматической заменой при достижении заданной степени износа, при сколе или поломке.

Использование подобных систем в автоматизированном производстве позволяет:

- увеличить производительность и снизить себестоимость обработки за счет повышения надежности обработки на повышенных режимах резания, своевременной сменой некондиционного инструмента, сокращения брака изделий и расхода инструмента;

- повысить коэффициент многостаночного оборудования, что обеспечит г дополнительные предпосылки для внедрения "безлюдной" технологии на производстве;

- повысить надежность работы обрабатывающих систем за счет своевременней замены предельно изношенного или поломанного инструмента на инструмент-дублер;

- повысить точность обработки благодаря вводу коррекции положения исполнительного органа станка на износ инструмента;

- предохранить механизмы и узлы станка от поломок и преждевременной потери точности.

В настоящее время как отечественные, так и зарубежные специалисты в области обработки материалов резанием проводят исследования, направленные на разработку и создание методов и средств диагностики режущего инструмента, которые требуют постоянного развития и совершенствования с целью повышения быстродействия и разрешающей способности инструмента. Это невозможно без дальнейшего исследования процесса резания и установления взаимосвязи явлений, которые естественно возникают при резании и изменении состояния режущего инструмента. Поэтому исследование фактических явлений, возникающих в процессе резания, разработка на этой основе новых эффективных методов диагностирования состояния режущего инструмента является актуальной задачей.

Разработанные функциональные устройства предусмотрены для использования в составе систем контроля и управления мехатронных систем, разрабатываемых и в настоящее время, позволяющих решать поставленные задачи в условиях неполной информации о внешней среде и внешнем воздействии.

В диссертационной работе впервые представлены экспериментально-теоретические исследования диффузии и закономерности образования ^ различных газообразных соединений в зоне обработки, методы контроля процесса резания, основанные на регистрации концентрации одного или нескольких газов.

Автор работы выносит на защиту:

- основные положения, определяющие специфику и аномальность физико-химических процессов при резании и диффузии образованных соединений, составляющих теоретическую основу научной проблемы разработки теории, методов и средств контроля процессов механической обработки;

- методику исследования особенностей физико-химических явлений, впервые учитывающую влияние на них неизбежных структурных и энергетических превращений в пластически деформируемой и разрушаемой кристаллической решетке снимаемого слоя;

- методики экспериментального исследования физико-химических явлений, подтверждающие гипотезы, закономерности и теоретические разработки;

- закономерности физико-химических явлений, являющихся базой для разработки научно - обоснованных практических рекомендаций;

- технологические рекомендации для реализации результатов работы в промышленности.

Представленная на соискание ученой степени доктора технических наук диссертация является первой в России и среди известных автору зарубежных работ. Ее отличие от множества работ заключается в новом подходе к рассмотрению и оценке физико-химических явлений при резании металлов.

Процесс диффузии и газообразования в зоне обработки автор представленной диссертации исследует с 1988 года с защитой в 1991 году кандидатской диссертации "Повышение эффективности токарной обработки на основе оперативного анализа газовоздушной среды в зоне резания'1, где рассмотрены основные закономерности образования газов при обработке металлов резанием [124]. Представленные в кандидатской диссертации предположения о причинах влияния условий обработки на процесс диффузии примесей и образования газов теоретически развиты и подтверждены в докторской диссертации.

Работа представляет собой полное комплексное исследование процесса диффузии примесей, образования газов и их массоперенос в газовоздушном пространстве зоны обработки, характеризующих изменения состояния процесса резания, в том числе состояние режущего инструмента и поверхностей обрабатываемых изделий. Основным научным результатом диссертации является разработка методов и средств контроля процессов механической обработки на основе математических моделей, в которых впервые учитывается влияние структурных и энергетических превращений в срезаемом слое на интенсивность протекания физико-химических процессов и на интенсивность механической обработки в целом.

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого. Ее тема является составной частью исследовательской тематики кафедры, посвященной методам контроля механической обработки и управления технологическим оборудованием.

Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка литературы из 223 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 365 страниц машинописного текста, включая 95 рисунков и 26 таблиц. По теме диссертации опубликовано 81 научная работа, в том числе 3 монографии, 1 положительное решение на изобретение, 1 авторское свидетельство и 3 патента РФ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Исследованы физико-химические процессы и явления при механической обработке, что позволило выделить из них наиболее существенные, позволяющие эффективно проводить контроль процессов резания, в частности контроль состояния режущего инструмента, на основе газового анализа в зоне стружкообразования.

Предложены методологические аспекты оценки механической обработки на основе моделирования физико-химических и термодеформационных процессов в зоне резания, учитывающие влияние технологических параметров обработки, состояние режущего инструмента, а также качество поверхностного слоя обрабатываемых изделий. Разработаны методы и средства активного контроля газовоздушной среды, отображающей параметры физико-химических процессов в зоне резания, позволяющие решать задачи управления механической обработкой.

Установлены закономерности изменения коэффициента продольной усадки стружки при различных условиях обработки заготовок на основе моделирования физико-химических процессов и контроля газовоздушной среды в зоне резания, что позволило на основе разработанных моделей обеспечить расчеты рациональных режимов обработки. На основе анализа теплового и энергетического распределения установлены взаимосвязи между параметрами физико - химических процессов и особенностями газовоздушной среды, что позволило разработать математические модели диффузии примесей при деформировании срезаемого слоя и контактном взаимодействии режущего инструмента с обрабатываемой заготовкой и стружкой в широком вариативном пространстве параметров обработки.

Полученные математические зависимости диффузии примесей от параметров обработки, позволяющие управлять процессами формообразования при резании, а также качеством поверхностного слоя обрабатываемых изделий.

Установлено, что концентрация образованных выгораемыми примесями газов возрастает при увеличении твердости обрабатываемых изделий. Получена математическая зависимость изменения коэффициента продольной усадки стружки от скорости резания. При низких скоростях резания отличие расчетных значений коэффициента усадки стружки от экспериментальных не превышают 50%. При высоких скоростях отличие составляет не более 10%.

Многоуровневый анализ, основанный на определении теплофизических и газодинамических характеристик, позволил провести качественную оценку процесса механической обработки на основе расчетно-экспериментального определения сил резания и коэффициентов усадки стружки.

Предложены рекомендации по управлению механической обработкой, основанные на анализе газообразования в зоне резания, которые позволяют повысить производительность и качество при изготовлении деталей путем оценки работоспособности режущего инструмента и характеристик обрабатываемого материала.

Разработаны пути развития нового направления повышения производительности и качества механической обработки на основе исследования физико-химических процессов и контроля механической обработки с целью управления технологическим оборудованием, включающем многоуровневый анализ газообразования в зоне резания, предназначенный для оценки состояния режущего инструмента и качества обрабатываемых изделий.

Разработаны практические рекомендации, позволяющие повысить надежность контроля процессов механической обработки для обеспечения качества и точности обработки, улучшить условия труда рабочих, сделать доступным углубленное инженерное изучение комплекса взаимодействий физико-химических и механических процессов в зоне резания.

1. Абрамчук В. А. Современное состояние методов и средств теплового контроля // Приборы и системы управления. 1989. - № 5.

2. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - С. 93 - 102.

3. Анализ влияния тепловых возмущений на параметрическую надежность токарных модулей / В. В. Бондарев, А. А. Игнатьев, В. А. Добряков, В. В. Мартынов 1/ Чистовая обработка деталей машин :Межвуз. научн. сб. / Саратов, 1985. С. 88 - 92.

4. Армарего И. Дж. А., Браун P. X. Обработка металлов резанием. Пер. с англ. В. А. Пастунова. М.: Машиностроение, 1977. - 325 с.

5. Баланкин А. С. Кинетическая (флуктуационная) природа гидродинамического режима высокоскоростной деформации тел. // Письма в ЖЭТФ, 1988. Т. 14. - № 13. - С.1231 - 1234.

6. Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения. Кн. 2. -М.: Машиностроение, 1982.-С. 207 -213.

7. Бекренев А. Н. Механизмы образования дислокаций в поле ударной волны // Механизмы пластической деформации металлов. -Куйбышев :Изд. КПтИ, 1986.-С, 25 35.

8. Бекренев А. Н., Эпштейн Г. Н. -Последеформационные процессы высокоскоростного нагружения. -М.: Металлурги, 1992. 159 с.

9. Ю.Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, -1978. - 240

10. И.Бондарев В. В. Оперативное диагностирование состояния режущего инструмента на токарных модулях ГПС бесконтактным методом: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов, 1987. - 16 с.

11. Болтакс Б. И. Диффузия в полупроводниках. М. Физмашиздат. 1961. - 462 с.

12. Ваня Я. Анализаторы газов жидкостей. Пер. с чеш./ Под ред. О. С. Арутюнова. -М.: Энергия, 1970.

13. Васильев С. В. Использование электрических явлений при резании для коррекции режима обработки. -М.: ЭНИМС, -1981. 16 с.

14. Васильев С. В. Применение термопар в теплофизике резания // Вестник машиностроения. 1988. - № 5. - С. 46 - 48.

15. Васильев С. В. Измерение силы резания без динамометрических преобразователей // Станки и инструмент. 1987. - № 6. - С.23 - 24.

16. Вассерман А. М., Кунин Jl. JL, Суровой Ю. Н. Определение газов в металлах. Метод восстановительного плавления в атмосфере газа -носителя. -М.: Наука, 1976. С 228 229.

17. Вейджер, Бараш. Исследование распределения стойкости инструмента из быстрорежущей стали / Конструирование и технология машиностроения. -М.: Мир, 1971. -№4. -С. 84 90.

18. Верещака А. С., Касьянов С. В. Работоспособность и эксплутационная надежность быстрорежущего инструмента при нанесении износостойких покрытии / Обработка материалов резанием. М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1977. - С. 64 - 70.

19. Верещака А. С. Повышение эксплуатационной надежности режущего инструмента, применяемого в автоматизированном производстве / Автоматизация и комплексная механизация в машиностроении. Труды ЛПИ №360. Л.: ЛПИ, 1978. - С. 43-47.

20. Владимиров В.И., Романов А.Е. Дисклинация в кристаллах- Л.: Наука, 1986,-233 с.

21. Вульф А. М. Резание металлов. Л.: Машиностроение, 1973. - С. 168 - 182.

22. Газоизмерительные приборы. Фирма «РИКЕН КЕЙКИ». Каталог: ТАЙРИКУ ТРЕЙДИНГ КО., ЛТД. Япония. 48 с.

23. Галактионов Н. А. Водород в металлах. М.: Металлургия, 1966. - 356 с.

24. Гусев О.В. Акустическая эмиссия при деформировании монокристаллов тугоплавких материалов. М.: Наука, 1982. - 106 с.

25. Глинка Н. Л. Общая химия: учебное пособие для вузов. 27-е изд., стереотипное / Под ред. В.А. Рабиновича. - Л.: Химия, 1988. - 704 с.

26. Горелик А. Л., Скрипкин В А. Методы распознавания. М.: Высшая школа, 1977.-222 с.

27. Городетский М. С., Сулейманов И. У. Системы управления гибкими производственными модулями. Обзор. М.: НИИМаш, 1983. - 72 с.

28. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1983.

29. Грачев Л. Н., Сахаров М. Г., Антонов В. И. Автоматическое управление точностью обработки на токарных станках с ЧПУ. М.: НИИМаш, 1982. 42.

30. Гребнев А. А., Мороз Г. Г., Акилин В. И. Тензометрические подшипники для систем диагностирования состояния режущего инструмента на станках с ЧПУ // Станки и инструмент. 1988. - № 11. - С. 34.

31. Деревянченко А. Г. Автоматический контроль и диагностика износа лезвий инструментов в условиях токарных ГПМ. // Металлорежущие станки. -Киев, 1988.-№16.-С. 13-21.

32. Джафаров Т. Д. Радиационно стимулированная диффузия в полупроводниках. - М. Энергомашиздат. 1980. - 288 с.

33. Добровинский И. Р., Медведик Ю. Т., Красильников Б. И., Иоффе М. В. Активный контроль состояния режущего инструмента на станках с ЧПУ // Станки и инструмент. -1987. - № 3. - С. 16 - 18.

34. Добряков В. А. Оперативное диагностирование состояния режущего инструмента на токарных модулях ГПС бесконтактным методом: Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. Саратов, 1987. 16 с.

35. Дьяконов В.П. Расчет нелинейных импульсных устройств на программируемых калькуляторах: Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1984. - 176 с.

36. Евсеев Д. Г., Сальников А. Н. Физические основы процесса шлифования. Саратов: Изд во. Сарат. гос. у - та, 1978. - 128 с.

37. Еремеев В. С. Диффузия и напряжения М. Энергомашиздат. 1984. - 182 с.

38. Жуков В.И. Служба техники безопасности на химическом заводе. М.: Химия, 1978. - 335 с.41.3орев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М. Машиностроение. 1956. - 368 с.

39. Ивата К. Техника определения повреждений инструмента //Сеймицу К икай. 1982. - 48. - №1. - С. 90-93.

40. Ивата К. Измерение износа режущего инструмента в процессе резания // Нинон Кикай Гакай СИ. -Япония: Нинон. 1979. - 82. - №371. - С. 1120 -1129.

41. И. Каур, В. Густ. Диффузия по границам зерен и фаз. / Пер. с англ. Страумала. Под редакцией JI. С. Швиндлермана. М. Машиностроение. 1991.-446 с.

42. Казаков Н.Ф. Радиоактивные изотопы и исследование износа режущего инструмента. М.: Машгиз, 1960. - 125 с.

43. Казаков Е. И., Доступов Б. Г. Статистическая динамика нелинейных автоматических систем. М.: Физматгиз, 1962. - 198 с.

44. Кибальченко А. В. Контроль состояния режущего инструмента: Обзорная информация ВНИИТЭМР, 1986. 41с.

45. Кибальченко А. В. Применение метода акустической эмиссии в условиях гибких производственных систем. М.: ВНИИТЭМР, 1986. - 56 с.

46. Клушин М. И. Резание металлов. Элементы теории пластического деформирования срезаемого слоя. -М.: Машгиз, 1958. -С. 236 -328.

47. Козочкин А. П., Глух О. Н. Виброакустическое диагностирование состояния режущего инструмента на гибких производственных модулях. // Станки и инструмент. 1988. - № 5. - С. 16 - 20.

48. Козочкин М. П., Сулейманов И. У. Контроль состояния режущего инструмента виброакустическим методом при сверлении на станках с ЧПУ. // Надежность и диагностирование технологического оборудования. 1987. -С. 96-103.

49. Козочкин М. П., Сулейманов И. У., Глух О. Н., Шеронов Е. А. Диагностика режущего иснтрумента на станках с ЧПУ по акустическому сигналу: Методические рекомендации. М: ЭНИМС, 1984. - 28 с.

50. Кордыш JI. М. Многоцелевые станки и гибкие производственные модули для обработки корпусных деталей. Ульяновск: ЦНТИ, 1988. - с.51 - 59.

51. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников. -М.: Наука, 1970.-С. 589-591.

52. Корняева В. М., Камалов В. С., Корнеев С. С. Исследование износа режущего инструмента при обработке металлов со свервысокими скоростями // Известия вузов. Машиностроение. 1987. - № 1. - С. 143 — 146.

53. Корняева В. М. и др. Температура резания при обработке металлов со сверхвысокими скоростями. // Известия вузов. Машиностроение. 1986. - № 2.-С. 142-146.

54. Коростелев С. Ю., Псахье С. Г., Панин В. Е. Молекулярно-динамическое исследование атомной структуры материала при распространении ударной волны.//Физика горения и взрыва, 1988. Т.24. - №6. - С. 124 - 127.

55. Костетский Б. И. Стойкость режущих инструментов. -М.: Машгиз, 1949. С. 124.

56. Кузнецов В. Д. Физика резания и трения металлов и кристаллов. М.: Наука, 1977.-310 с.

57. Кулаков М.В. Технологические измерительные приборы для химических производств. -М.: Машиностроение, 1966. ^462 с.

58. Латышев В.Н., Наумов А.Г., Верещака А.С. Экологически чистые смазочно-охлаждающие жидкости // Вестник машиностроения. 1990. №2.

59. Лахтин Ю М., Леонтьева В. П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990. - С. 40.

60. Либерман Я. Л., Тимашев С. А. Состояние и перспективы развития средств контроля и диагностики в станках с ЧПУ // Обзорная информация ВНИИТЭМР, вып.8. М.: 1987. - 40 с.

61. Либерман Я. Л. Метод многоскоростных стойкостных испытаний с помощью радиоактивных инструментов. -ЭИ: Режущие инструменты. -1979.-№1.-С. 16-26.

62. Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение. 1982 320 с.

63. Могилевский М. А., Мынкин И. А. Машинное моделирование развития пластической деформации при ударно-волновом нагружении //Механизмы динамической деформации материалов. Куйбышев: Изд. КПтИ, 1986. -С.14 - 25.

64. Могилевский М. А., Мынкин И. О. О теоретической прочности кристалла в условиях ударно-волнового движения // Физика горения и взрыва, 1988. -Т.24. -№6. С.106 -111.

65. Муравьева С. И., Казнина Н. К., Прохорова Е. К. Справочник по контролю вредных веществ воздуха. М.: Химия, 1988. - 319 с.

66. Определение экономической эффективности станков с числовым программным управлением. М.: Труды ЭНИМС, НИИМаш, 1974. - 58 с.

67. Отчет о НИР. Руководитель Казанский В. А. Исследование структурно-аналитического способа контроля и диагностики процесса резания. ОКБС ЛСПО им. Я. М. Свердлова / ДСП. 1987. 180 с.

68. Отчет о НИР. Руководитель Мещеряков А. И. Исследования по определению состояния режущего клина путем измерения уровня газовыделения в процессе резания., Москва, ВНИИинструмент / ДСП. 1988. 184с.

69. Палей С. М., Васильев С. В. Влияние температуры заготовки на ЭДС резания // Вестник машиностроителя. 1983. - №1. - С. 45 - 46.

70. Палей С. М., Васильев С. В. Контроль состояния режущего инструмента на станках с ЧПУ. М.: НИИМаш, 1983. - 58с.

71. Палей С. М., Сахаров М. Г. Автоматизация контроля состояния режущего инструмента и точности обрабатываемых деталей на токарных станках с

72. ЧПУ /Разработка и создание автоматизированного металлорежущего оборудования. М.: ЭНИМС, 1983. - С. 111 -116.

73. Палей С. М., Сахаров М. Г. Поддержание работоспособности токарных ГПМ при отказах режущего инструмента // Вестник ВНИИ ж. д. трансп. -1989. -№ 1. - С. 36-39.

74. Панин В. Е. Волновая природа пластической деформации твердых тел //Изв.ВУЗов. Физика, 1990. - Т.ЗЗ. - №2. - С.4 -18.

75. Панин В. Е., Гриняев Ю. В., Егорушкин В. А., Бухбиндер И. Д., Кульков С. Н. Спектр возбужденных состояний и вихревое механическое поле в деформируемом кристалле. // Изв. ВУЗов. Физика. 1987. - №1. - С.34 - 52.

76. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Хон В. А., Елсукова Т. Ф. Атомвакансионные состояния в кристаллах // Изв.ВУЗов. Физика. 1982. - №12. - С.5 - 28.

77. Панин В. Е., Лихачев В. А, Гриняев Ю. В. -Структурные уровни деформации твердых тел, -Новосибирск: Наука, 1985. 230 с.

78. Панин В. Е., Мещеряков Ю. И., Елсукова Т. Ф. и др. Не кристаллографические уровни деформации в сильно возбужденных системах // Изв. ВУЗов. Физика. 1990. Т.ЗЗ - №2. - С. 107 - 120.

79. Подураев В. Н., Валиков В. И., Петров В. В., Уржумов В. П. Диагностика износа режущего инструмента по звуковым колебаниям // Известия высших учебных заведений. Сер. «Машиностроение». 1978. - №6. - С. 117 - 120.

80. Подураев В. Н., Кибальченко А. В., Алтухов В. Н. Выбор оптимальных режимов резания и прогнозирование стойкости режущего инструмента в условиях ГПС. // Вестник машиностроения. 1987. - № 6. - С. 43 - 47.

81. Подураев В. Н., Кибальченко А. В., Бабак С. П. Амплитудный анализ как средство идентификации источников акустической эмиссии. // Известия вузов. Машиностроение. 1985. - № 6. - С. 109 - 112.

82. Раздельное определение износа по задней и передней поверхностям по результатам измерения общего объемного износа радиоактивных инструментов. ЭИ: Режущие инструменты. - 1980. - №38. - С. 1 - 10.

83. Распределение стойкости режущего инструмента. -ЭИ: Режущие инструменты . 1978. - №12. - С. 1 - 15.

84. Рассказов Н. Н., Диваев А. В. Исследование повреждения режущего инструмента методом акустической эмиссии. // Известия вузов. Машиностроение. 1987. - № 11. - С. 150 - 153.

85. Резников А. Н. Теплофизика резания. -М.: Машиностроение, 1969. -С. 16 -21.

86. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки. Под ред. Проф. П. Г .Петрухи. М.: Машиностроение, 1974. - 616 с.

87. Рыгалин В. Г., Гречинский Д. А., Ковальский В. Н. Современные напрвления исследований в области виброакустической диагностики и вибрационного контроля объектов техники. // Приборы и системы управления. 1989. - № 5. -С. 21-22.

88. Самаркин В. П. Устройства для автоматического контроля и настройки режущего инструмента на токарных станках / Технология и организация производства. Киев, 1984. - №2. - С. 28.

89. Сикоров В. Н., Першин С. В., Эппггейн Г. Н., Дремин А. Н. Восстановление в никеле после нагружения ударной волной 300 Кбар ФММ, 1972. ТЗЗ. -№5-с. 1063 - 1068.

90. Симпозиум по новейшим станкам с ЧПУ ЭВМ /CNC/, сервосистемам и роботам // Сборник статей "Фудзицу Фанук". - 1981. - 191с.

91. Синопальников В. А. Затупление быстрорежущего инструмента и способы повышения его работоспособности / Обработка конструкционных материалов резанием с применением СОЖ. М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1978. - С. 62 - 67.

92. Соломенцев Ю. М. Адаптивное управление технологическими процессами. М.: Машиностроение, 1980.

93. Справочник технолога машиностроителя, т.2. - М.: Машиностроение, 1988. -С.134.

94. Справочник технолога-машиностроителя. / Под. ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. Т.2 -М.: Машиностроение, 1985. С. 129 - 136.

95. Старк Дж. П. Диффузия в твердых телах. / Пер. с англ. Под ред. Л.И. Трусова. -М. Энергия. 1980. 240 с.

96. Старков В. К. Дислокационные представления о резании металлов. М. Машиностроение. 1979. - 180 с.

97. Старков В. К. Технические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение , 1984. - 120 с.

98. Старков В. К., Козочкин М. П., Канзаферов Р. С. Виброакустический контроль состояния режущего инструмента на многооперационных станках с ЧПУ / Оптимизация процессов резания жаро и особо прочных материалов. - Уфа: Баш. Кн. Изд - во, 1987.

99. Трусов В. В. Температуры резания в условиях нарастающего износа инструмента. // Технологическое обеспечение надежности и долговечности деталей машин. Ярославль, 1987. - С. 77 - 81.

100. Теория сварочных процессов. Под редакцией В. В. Фролова. М. Высшая школа. 1988. - 559 с.

101. Теория сварочных процессов / Волчек В. Н., Ямпольский В. М., Винокуров В. А. и др. Под ред. В. В. Фролова. М.: Высшая школа, 1988. - С. 250 -304.

102. Тимирязев В. А. Управление точностью гибких технологических систем. Обзор. М.: НИИМаш, 1983. - 64с.

103. Трент Е. М. Резание металлов: Пер. с англ. / Пер. Г.И. Айзенштока. М.: Машиностроение, 1980. - С. 263.

104. Устройство для определения износа режущего инструмента. -ЭИ: Режущие инструменты. 1977. - №7. - С. 16 - 19.

105. Физическая химия / Под ред. К.С. Краснова -М.: Высшая школа, 1982. -686 с.

106. ИЗ. Фролов В. В. Химия. М,: Высшая школа, 1986. - 542 с.

107. Цоцхадзе В. В., Бетанели А. И., Бакучава Г. В. и др. Термопара деталь -инструмент при резании и градуировании. // Вестник машиностроения. 1987. № 1. С. 45-48.

108. Швецов И. В., Дубровский Ю.В., Емельянов В.Н., Шиврин Ю.П. и др. Отчет о НИР. Разработка средств механизации и автоматизации загрузки-выгрузки деталей типа "кольцо" на токарных операциях № ГР01870091763 Новгород, НПИ от 1988. 180 с.

109. Швецов И. В. Анализ некоторых загрузочных и накопительных устройств для тонкостенных деталей типа "кольцо". Новгрод, 1988.- 12 с. - Деп. во ВНИИТЭМР, №426-мш88.

110. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н. Исследование процесса износа инструмента. Деп. во ВИНИТИ №255 мш89, 1990, №1, -12 с.

111. Швецов И. В., Дубровский Ю. В., Емельянов и др. Автооператор для загрузки-выгрузки деталей типа "кольцо" на токарном станке с ЧПУ 1И611ПМФЗ. Мат лы XIX обл. н. - т. конференции от 21.03.89. - 3 с.

112. Швецов И.В., Дубровский Ю. В., Емельянов и др. Автооператор для загрузки-выгрузки деталей типа "кольцо" на токарном станке с ЧПУ ИТ-42.1. Мат лы XIX обл .н. - т. конференции от 21.03.89. - 3 с.

113. Швецов И. В., Дубровский Ю В., Емельянов В. Н. и др. Разработка технологических мероприятий по повышению производительности механообработки деталей. Отчет о НИР, Новгород, НПИ, №ГР01890034675. 1989. 184с.

114. Швецов И. В. Применение систем диагностирования с микроЭВМ. Деп. Во №115-мш90 ВИНИТИ №9 с.102

115. Швецов И. В. Температура и взаимодействие химических элементов при резании. Саратов: Сарат. политехнич. ин т; Деп. в Информприбор 05. 06. 90, №4888 - пр90. 13 с.

116. Швецов И. В., Антонов А. В. Система диагностирования состояния инструмента. Материалы НТС ЛДНТП, Л/О "Знание" С. Петербург от 1991 5 - 6 марта. 2 с.

117. Швецов И. В. Повышение эффективности токарной обработки на основе оперативного анализа газообразования и диагностирования сост. режущего инструмента. Диссертация на соискание ученой, степени к. т. н. МНИТ, Москва ДСП. 10 с.

118. Швецов И. В. Устройство оперативного анализа и диагностирования состояния режущего инструмента. Информ. лист. №25 94 от 22.03.94. 2 с.

119. Швецов И. В., Дубровский Ю. В. Режущий инструмент для диагностирования состояния процесса резания. Информ. лист. №26 94 от 22.03.94. 2 с.

120. Швецов И. В., Антонов А. В. Режущий инструмент с пластинами из твердого сплава для диагностирования состояния режущего инструмента. Информ. лист. №27 94 от 22.03.94 Новгород, ЦНТИ. 2 с.

121. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н. Исследование процессов, протекающих при обработке конструкционных сталей. Деп. во ВНИИТЭМР (ВИНИТИ) 17.03.94 №657-В94.13 с

122. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В., Заселяев И. А. Нормативная база для укрупненного нормирования работ ремонтно-механического производства НПО "АЗОТ", г. Новгород, НПО "АЗОТ". 110 с.

123. Швецов И. В., Щеголев В. А., Тимофеев В. В. Технология получения абразивосодержалцих покрытий на стеклоэмалевой связке. Деп. в ВИНИТИ №1399-В95 от 18.05.95. 15 с.

124. Швецов И. В., Тимофеев В. В. Термодеформационные и кинетические процессы при резании металлов. Деп. в ВИНИТИ №1400- В95 от 18.05.95. 12 с.

125. Швецов И. В., Сокол В. В. Атомно-молекулярные и структурные изменения при механообработке. Деп. в ВИНИТИ №1929-В95 от 26.06.95.13 с.

126. Швецов И. В., Сокол В. В., Головко С. Н. Адаптивная оптимизация режимов резания. Деп. в ВИНИТИ №2244-В95 от 20.07.95. 22 с.

127. Швецов И. В. Термохимические основы процесса резания материалов. Сборник ПИМАШ, "Современные технологии изготовления и сборки изделий", с. 34-36, 1995. 3 с.

128. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В., Заселяев И. А. Методика укрупненного нормирования механических испытаний материалов. Информ. листок ЦНТИ №103 95. - 2 с.

129. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В., Заселяев И. А. Методика укрупненного нормирования неразрушающего контроля материалов. Информ. листок ЦНТИ №104 95. - 2 с.

130. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В., Заселяев И. А. Методика укрупненного нормирования ремонта механических средств измерения. Информ. листок ЦНТИ №105 -95.-2 с.

131. Швецов И. В. Термодинамические и кинематические основы процессов в зоне обработки и в граничных слоях среды охлаждения. Деп. в ВИНИТИ №3542-В96 от 06.12.96. 20 с.

132. Швецов И. В. ДСуцанов JI. А., Дугин В. Н. Повышение точности обработки на токарно-гидрокопировальных автоматах и полуавтоматах. Труды Международной научно-технической конференции «Технология -96» 17-19 мая 1996, г. Новгород, ч. 2, с. 51

133. Швецов И. В. Устройство для контроля процесса резания. Труды Международной научно-технической конференции "Технология 96" 17 -19 мая 1996, г. Новгород, ч. 2. - С. 84

134. Швецов И. В., Дубровский Ю. В. Контроль процесса резания и новые средства измерения. Деп. в ВИНИТИ №ДД 1582 от 25.05.97. 14 с.

135. Швецов И. В., Дубровский Ю. В. Устройство для измерения износа шлифовального круга в процессе работы. Инф. лист. ЦНТИ №52 97. — 2 с.

136. Швецов И. В., Дубровский Ю. В. Режущий инструмент. Информ. листок ЦНТИ №53-97.-2 с.

137. Швецов И. В. Физические особенности миграции примесей газообразных элементов при структурном разрушении металлов. Деп. в ВИНИТИ № ДД1584 от 27.05.97.16 с.

138. Швецов И. В. Удаление стружки, пыли и продуктов химического взаимодействия из зоны обработки при резании материалов. Деп. в ВИНИТИ № 1761 -В97 от 29.05.97.11с.

139. Швецов И. В. Температурное распределение в обрабатываемом материале и газообразование в граничных слоях газовоздушной среды. Деп. в ВИНИТИ №ДД-1585 от 27.05.97.14с.

140. Швецов И. В., Дубровский Ю. В. Нормирование технологических операций для использования в автоматизированной системе. Деп. в ВИНИТИ №1760-В97 от 23.05.97.9 с.

141. Швецов И. В. Массоперенос выгораемых лигирующих примесей в атмосферной среде. Деп. в ВИНИТИ №ДО 8709 от 18.08.97. 13 с.

142. Швецов И. В. Выгорание лигирующих примесей при термодеформационном процессе из металла. Деп. в ВИНИТИ №ДД-1583 от 25.05.97.12 с.

143. Швецов И. В. Влияние примесей на изменения в кристаллической решетке стружки при обработке сталей резанием. Деп. в ВИНИТИ №1640-В98 от 29.05.98. 18 с.

144. Швецов И. В. Исследование изменений состава стружки при резании металлов. Труды II Междунар. семинара "Современные проблемы прочности". Старая Русса, 1998. т.2. С. 207 - 208

145. Швецов И. В., Емельянов В. Н., Гулецкий Е. Н. Прецизионная правка валов ППД. Труды секции механообработка Междунар. н. т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 26 - 27 мая 1999. - 4 с.

146. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В. К вопросу об измерении износа шлифовальных кругов. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 2627 мая 1999. 1 с.

147. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В. Распределение энергии и теплоты трения в продольных слоях стружки при резании металлов. Деп. в ВИНИТИ №.163 В/00 от 27.01.2000. 12 с.

148. Швецов И. В. Монография. Методы и средства контроля состояния лезвийного и абразивного инструмента в процессе обработки материалов. Деп. в ВИНИТИ №2414-В/00 от 18.09.2000г. 57 с.

149. Швецов И. В., Никуленков О. В. Специализированная система контроля состояния процесса резания металлов. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. С. 33 - 34.

150. Швецов И. В., Дубровский Ю. В., Гулецкий Е. Н. К вопрсу об изменении износа шлифовальных кругов. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. С. 50.

151. Швецов И. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В. К расчету тепловой энергии при резании. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. С. 51-52.

152. Швецов И. В. Влияние скорости резания на усадку стружки. Труды секции механообработка Междунар. н.-т. конференции "Сварка, электротермия и родственные технологии" 1-2 июня 2000. С. 52 - 53.

153. Швецов И. В. Монография. Контроль процессов механической обработки на основе газового анализа. Великий Новгород. НовГУ.: 2001. - 88 с.

154. Швецов И. В. Режущий инструмент. Патент РФ №2086367 В27В 27/00 от 10.08.97. Бюл. изобр. №22. 4с.

155. Швецов И. В., Королев А. В., Антонов А. В., Казанский В. Авторское свидет. №1771137. Режущий инструмент. ВНИИГПЭ от 22.06.92 ДСП. 0,6с.

156. Швецов И. В., Королев А. В., Дубровский Ю. В. Устройство для диагностирования состояния процесса резания инструментом детали. Патент РФ №2027556. В23В25.06, Б. И. №3 от 27.01.95. 4с.

157. Швецов Й. В., Гулецкий Е. Н., Дубровский Ю. В. Положительное решение по заявке № 94029210/02. Устройство для измерения износа шлифовального круга.170.1Пинаков Ю. С., Колодяжный Ю. М. Основы радиотехники. М.: Радио и связь, 1983.-С. 40-42.

158. Эпштейн Г. Н. Строение металлов, деформированных взрывом. Металлургия, 1988. 290 с.

159. Эстерзон М. А., Рыжова В. Д., Шрайбман И. С. Особенности обработки заготовок. // Вестник машиностроения. 1989. - № 3. - С. 48 - 52.

160. Ящерицын П. И., Махаринский Е. И. Планирование эксперимента в машиностроении: Справ, пособие. Мн.: Выш.шк., 1985. - С. 165 - 178.

161. Arsovski S. М. Wear sensors in the adaptive control systems of machine tools // VI International conference on Production Research. Yugoslavia: Novi Sad, 1981.-P. 3-8.

162. Bergman C. FCC Werkzaugbuch Kontrolle im MAW - Industiearmaturen und Apparatebau Leipzig // Techn. Inf. Armat. - 1986. - 21. - № 3. - p. 21 - 24.

163. Bellman B. Messwertverarbeitung eines Kontinuierlich messenden Verschleiss sensors fur Dreharbeitung // Industrie Anzeiger. - 1974. - 96. - №28. - P. 619 -620.

164. Cool N. H., Subramaniat K. Micro isctipe tool Wear sensor // Annals of the CIRP. - 1978. - 27. - №1. - P. 73 - 78.

165. Danai K., Ulsoy A. G. Adinamic state model for on line tool wear astimation in fuming. - Trans. ASME: J. Eng., IND., 1987. - 102. - № 4. - p. 396 - 399.

166. Fisher J. C. J. Appl. Phys.22 (1951). 74.

167. Hayashi S. R.,Thomas С. E, Wildes D.G., Tlusty G. Tool breakdetection by monitoring ultrasonic vibrations. CIRP. Ann, 1988. - 37. - № 1. - P. 61 - 64.

168. Holian B. L. Hypervelocity- impact phenomena via molecular dynamics // Phys. Rev. A.: Gen Phys., 1987. v.36/-№8. - P.3946.

169. Jeon J. U., Kim S. W. Optical flauk wear monitoring of cutting tools by image processing // Wear. 1988. - 127. - №2. - P. 207 - 217.

170. Kannatey Asiby E., Dornfeld D. A. A study of tool wear using statistical analysis of metal cutting acustic emission // Wear. - 1982. - 76. - №2. -P. 247 -261.

171. Kressel H., Brown N. Lattice defects in shok deformed and cold - worked nickel//. S. Of Appl. Phys., 1967. - V38 №4 - P. 1618 - 1625.

172. Laser-Check-the ganging system, ideal for PMS // Production Engeneer. -1982. 61. - №11. - P.38 - 39.

173. Lee M., Wildes D. G., Keramati B. Effect of tool geometry on acoustic emission indensity. CIRP. Ann, 1987.-37. -№ l.-P. 57-60.

174. Mit Leistungsmessung gegen warkzeng bruch -Betribstechnik. -1978. -19. -№6. s. 74.

175. Mogilevsky M.A., Mynkin J.O. Computer modelling of the shear nucleation and development under plane shock wave loading // Mech. Prop. High Rates Strain. -L., 1984. -P.119-126.

176. Moriwaki Т., Okushima K. Detection for cutting tool nacture by accustic emission measurment // Annals of the CIRP. 1980. - 29. - №1. - P. 35 - 40.

177. Novak A. Sensing of workplace diameter vibration and out of - roundness by later - way to automate quality control // Annals of the CIRP. - 1981. - 30. №1. -P. 473-476.

178. Perelharing A., Schuerman R. Der Verschmeisseln und die erzengle Oberlachenrauheit-Werstats-technik und Maschinenbau. -1955.-45. №2.

179. Pond James B. Will sensors predict failure. "Iron Agt", 1986. - 229. - № 16. -p. 50-51.

180. Quinlan Joseph С. New tool wear sensors aid adaptiv machining I I Tool and Prod. - 1987. - 53. - № 9. - p. 41 - 43.

181. Rogef J., Souqust P., Gsib N. Application of Acoustic Emission to the Automatic Monitoring of Tool Condition during Machining. Mater. Eval., 1988. 46. - № 2.-P. 225-229.

182. Rogef J., Souqust P., Gsib N. Tool monitoring by acoustic emission during machining // Non Destract. Test.: Proc. 4th Eur. Conf., London, 13-17 sept., 1987. Vol. 4 - Oxford etc., 1988. - P 3056 - 3065.

183. Spur E., Leonard's F. Sensoren zur Erfassung Von Pozesskenngrossen bei der Drehbearbeitung // Annals of the CIRP. 1975. - 24. - №1 - P.349 - 354.

184. Spurgeon D., Slater R. In process of syrface indication roughness a fibre optiks transducer//Proc. of the 15th MTDR Conf., 1974.

185. Surveillance de Tussinage: de puissause mesure de l appel. Mach. prod., 1981. -№295.-P. 33-35.

186. Tanaka Т., Okitsu A. Diagnostic sensing of tool wear by spectrum analysis of interrupted cutting forces // Bulletin of the Japan Socilty of Precision engeneering. 1978. - 48. - №1. - P. 90-93.

187. Takeyama H., Sekigycki H., Takada K. Directmessungen in der Metallbear -beitung -Werstatt und Betrieb. 1973. - 106. - №9. - S. 109 - 114.

188. Timothy S.P. The structure of adiabatic shear banda in metals // Ibid. - P.401 -402.

189. Trueb L.F. microscope study of thermalrecovery process in explosion -shocked // J. of Appl. Phus., 1969 - V40 - "7 - p. 2976-2987.

190. Uehara K. New attemps for short time tool -life testing // Annals of the CIRP. -1973.-№22/1.-P. 23-25.

191. Valeron. Tool Sense System. Technisches zentralblat fur practische Metall -bearbeitung, 1984. №12. - S. 35 - 36.

192. White B.F., Syniata W. D. New technology in tool wear sensing // International Conference on trends in conventional and nontraditional machining. Chicago, 1981.-P. 87-94.

193. Wilkinson A.J. Construction -resistance concept applied to wear measurenment of metal, cutting tools //Proc. I.E.C. 1971. - 118. - №2. - P. 15 - 21.

194. Zahn Wieland, Pelz Gerhard. Mikrorechnergesteuerte optoelectronische Verschleibmessung an rolierenden Fraswerkzeugen // Wiss. Beitr. IngenieurhochschZwickau. 1986. -12 -№2.-P. 22-25.

195. A C. № 1512746 СССР, МКИ B23B 25/0,6. Способ контроля состояния процесса резания.// Ю. А. Дергунов, В. А. Казанский, А. Б. Кечкер, А. Я. Мальчик и В. Б. Миляев.

196. А.С. № 1315166 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Пневматическое устройство для контроля целостности режущего инструмента. / А. А. Дникало, В. М. Дячук, В. И. Тетюк. (СССР). 4 е.: ил.

197. А.С. № 1371786 СССР, МКИ В 23 В 25/06. Контроль износа режущего инструмента / А. А. Климов, Н. И. Давыдов, М. Ф. Иоффе и Б. И. Красильников (СССР). 4с:, ил.

198. А.С. № 1273774 СССР, МКИ G 01 N 3/58. Устройство для измерения скорости износа режущего инструмента в процессе резания. / В. С. Плотников, С. В. Коптяев. (СССР). 4 е.: ил.

199. Заявка № 55 120954 Япония, МКИ В23В 17/00. Способ определения износа режущего инструмента / Каниси Ретоку и др. (Япония); Фудзицу Фриокку К.К. (Япония). - 1980.

200. Заявка № 61-50758, Япония, МКИ В 23 Q 17.09. Устройство для контроля состояния многозубого инструмента / Иде Киёси, Хори Аки; Мицубиси Денки К.К. (Япония). 4 е.: ил.

201. Заявка № 61-164765, Япония, МКИ В 23 Q 17/09. Устройство определения поломки инструмента. / Накамура Хидэаки (Япония). 4 е.: ил.

202. Патент № 200358 ГДР. Способ контроля состояния режущей кромки инструмента Ф. Норберт (ГДР).

203. Патент № 62-88555, Япония, МКИ В230 17/24. Метод контроля размерного износа инструмента /НАГАЭ Акимицу, Накадзима Акихино, Накаяма Муцу, (Япония); К.К. Ямадзаки Тэккосэ. (Япония).

204. Патент США № 4642618. Устройство контроля инструмента на сверлильном станке / Jonson Eric A., Price Lynn Q.; IBM Corp. (США). 4 е.:- ил.

205. A.C. № 1371784 СССР, МКИ В 23 В 25/06. Устройство контроля износа режущего инструмента. / С. В. Коптяев., В. С. Плотников. (СССР). 4 е.: ил.

206. А.С. № 1400864 СССР, МКИ В 23 В 49/00. Устройство для измерения износа шлифовального круга. / А. П. Глушенков, Е. Г Бердичевский, С. П. Мягков (СССР).-4с:,ил