автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Исследование качества поверхностного слоя при лезвийной обработке прерывистых и наплавленных поверхностей инструментом из композита

На правах рукописи

Лапшакова Лариса Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ ПРЕРЫВИСТЫХ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТОМ ИЗ КОМПОЗИТА

05.03.01. - "Технологии и оборудование механической и физико-технической

обработки"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2004

Работа выполнена в Читинском государственном университете на кафедре «Технология машиностроения».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кудряшов Евгениий Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Полянчиков Юрий Николаевич кандидат технических наук Смирнов Игорь Михайлович

Ведущая организация: Открытое акционерное общество

. Завод горного оборудования, пос. Дарасун, Читинская область

Зашита диссертации состоится 26 февраля 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К 212.028.02 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г.Волгоград, просп. Ленина, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан 23января 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета -

Ю.М.Быков

Актуальность темы. Восстановление промышленного потенциала народного хозяйства невозможно без обладания передовой техникой и технологией машиностроительного производства.

Необходимость создания новых машин и механизмов, ремонт и восстановление утраченной работоспособности модернизируемых машин, в том числе и оборонного назначения, связаны с проблемами обеспечения высоких требований по исходным характеристикам качества поверхностного слоя.

В этом плане существенная роль принадлежит технологическим процессам лезвийной обработки, обладающим высокой производительностью и являющимися основным методом достижения заданной геометрической, размерной точности и качества обработки.

Внедрение подобных технологий не требует существенных капиталовложений, они относятся к так называемым "дешевым технологиям", без коренной перестройки существующего машиностроительного производства.

Одним из таких направлений в металлообработке является возможность использования лезвийных сверхтвердых инструментальных материалов на основе нитрида бора ( торговая марка - композиты ), которые благодаря своим физико-механическим и режущим свойствам позволяют решить проблему обработки самых сложных и точных поверхностей деталей машиностроительного назначения, достигнуть высоких показателей качества обработанной поверхности.

Таким образом, совершенствование технологии изготовления деталей с конструктивно и технологически сложными поверхностями лезвийными композиционными материалами, за счет полного раскрытия их технологических возможностей с обеспечением высоких требований по исходным характеристикам качества поверхностного слоя, является актуальной научной и практической задачей.

Цель работы - повышение эффективности чистового точения деталей с прерывистыми и наплавленными поверхностями за счет выявления факторов, влияющих на качество поверхностного слоя при обработке инструментом из композита.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Выявлены общие закономерности формирования качества поверхностного слоя деталей различной конструктивной сложности, зависящие от технологических условий процесса чистового точения композитом.

2. Установлена степень влияния геометрических параметров инструментов, режимов обработки на шероховатость, упрочнение и микроструктуру поверхностного слоя деталей из различных конструкционных материалов при точении прерывистых и наплавленных поверхностей композитом.

3. Установлено влияние прерывистости обработки на микрогеометрию и физико-механическое состояние поверхностного слоя при особом положении передней поверхности резца относительно заготовки при обработке прерывистых и наплавленных поверхностей инструментом из композита.

Практическая ценность. Разработаны и доведены до практического использования на ряде заводов Забайкалья технологические процессы изготовления деталей с разнообразными по конструктивной и технологической сложности поверхностями инструментами из композитов.

Обший экономический эффект от внедрения результатов составил свыше 101,2 тыс.руб. (в ценах 2000 г.)

Апробация работы. Диссертационная работа выполнена в рамках региональной программы восстановления промышленного потенциала Забайкалья. Она является частью научного направления «Комплексное обеспечение качества продукции машиностроительного назначения Забайкальского региона».

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3-ей Всероссийской научной конференции «Современная технология в машиностроении - 2000» (Пенза, государственный технический университет, 2000г.), на международной научной конференции «Новые идеи — новому тысячелетию» (Чита, государственный технический университет, 2000г.), на международной научной конференции «Технические науки, технологии и экономика» (Чита, государственный технический университет, 2001 г.), на XXXI-ом Уральском семинаре (Миасс — Екатеринбург, 2001г.), на международной научной конференции «Талант и труд молодых — родному Забайкалью» (Чита, государственный педагогический университет, 2002г.).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 9-ти публикациях.

Структура и объемработы. Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 114 наименований и трех приложений. Общий объем диссертации -152с, рисунков - 42, таблиц- 21.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении показана актуальность работы.

В первой главе приведены сведения о современных композиционных, инструментальных материалах, из режущих свойствах и технологических особенностей применения для обработки точных поверхностей деталей из различных конструкционных материалов.

Исследованию вопросов интенсификации обработки металлов резанием, созданию прогрессивной технологии, способствующей повышению эффективности машиностроительного производства, посвящено большое количество научных трудов отечественных ученых.

Андреев Г.С., Богородский Е.С., Зорев Н.Н., Кравченко Б.А., Лоладзе Т.Н., Макаров А.Д., Подураев В.Н., Резников Н.И. и др. убедительно показали, что в технологическом цикле получения конструктивно и технологически сложных деталей, лезвийная обработка является едва ли не единственным способом обеспечения заданной точности и качества.

Эффективным направлением интенсификации процессов резания является применение-инструментов, оснащенных композитами, обладающих уникальным сочетанием, физико-химических характеристик.

Многочисленные примеры свидетельствуют о неоспоримых преимуществах композитов перед всеми известными и применяемыми в настоящее, время инструментальными лезвийными материалами. Можно сформулировать основные области применения композитов: финишная чистовая обработка закаленных сталей, в том числе при прерывистом резании; чистовое точение как подготовительная операция под последующую финишную обработку; чистовая обработка поверхностно закаленных материалов с мягкой сердцевиной.

Следует отметить противоречивость многих данных отечественных и зарубежных литературных источников, значительные расхождения рекомендуемых режимов обработки, геометрии режущей части инструмента, подбора марки композита, что создает определенные трудности в практической деятельности технолога по обеспечению заданной точности и качества обработки. Отсутствует цельная картина использования этих прогрессивных инструментальных материалов для обработки различных по форме, качеству и другим параметрам поверхностей, и, в частности, имеющих прерывистую и наплавлен -ную поверхности.

Исходя из цели работы, для ее реализации, автор ставит для себя следующие задачи исследования:

1. Определить влияние режимов, геометрии инструмента, прерывистости обработки при рациональном контакте инструмент — обрабатываемая деталь на шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей различной конструктив -ной сложности инструментом из композита.

2. Установить влияние режимов резания, геометрии инструмента, прерывистости обработки на физико-механическое состояние поверхностного слоя при обработке прерывистых поверхностей инструментом из композита.

3. Разработать рекомендации для проектирования технологии чистового точения инструментами из композита, деталей из разнообразных конструкционных материалов, гарантирующие высокое качество обработки.

Во второй главе приведены сведения о применяемом технологическом оборудовании и оснастке; методике, и условиях экспериментальных исследований.

Область исследования - определение рациональных условий лезвийной обработки прерывистых и наплавленных поверхностей композиционными инструментальными материалами для обеспечения заданного качества поверхностного слоя деталей.

Объекты исследования - детали класса "Тела вращения", изготовленные из конструкционной среднеуглеродистой и хромистой сталей, чугунов и других конструкционных материалов, входящие в состав изделий, производимых машиностроительными предприятиями Забайкалья.

Технологическое оборудование - токарно-винторезные станки, обеспечивающие возможность резания в следующих пределах: подача от 0,01 до 0,35 мм/об, скорость резания до 6,5 - 8,0 м/с, обладающих необходимой жесткостью и виброустойчивостью.

Построение математических моделей, обработка экспериментальных данных производились на вычислительном комплексе Pentium Pro 200/32.

В третьей главе аналитическими расчетами и экспериментальными методами показаны технологические возможности инструментов из композитов при формировании заданной шероховатости деталей из разнообразных конструкционных материалов при осложненных условиях обработки.

В развитие метода обеспечения высокой работоспособности лезвийных композиционных инструментов при обработке прерывистых и наплавленных поверхностей, предложено особое положение передней поверхности резца относительно наплавленной поверхности заготовки, при котором обеспечивается рациональный контакт всей передней поверхностью инструмента, рис. 1.

Это особое положение передней поверхности резца относительно заготовки, математически описано комплексом уравнений (1-2), при помощи которого аналитически определены рациональные геометрические параметры режущей части резца из композита при чистовом точении с получением высоких показателей качества обработанной поверхности.

Рис. 1. Схема обработки наплавленной поверхности

tgP = sm<pl

^■ а^ + • 7(гт,п -О2 /

0)

tg¡}' = s,m<p^

+ "О2 "О' ,

-а,

тех ,

совр, +tgfi•tg<p^ -эт^

> ---„-,

• tg<p^ • эт <р соэ^, + tg{i • tg<pl • соэ <р

втСр+<р№у+соз(р+(р№\ = tgP • эт <рх, 0Ы-<1;АМ = ат,11;А'М'=апих;

где ОА ш Гщы — 4 ; ОА' = гго„ - ? ; I максимальная и минимальная

глубина резания выступов наплавки, р - угол, образованный передней поверхностью резца с осью ОУ; у • передний угол; \ - угол наклона главной режу-щей кромки; ф И ф! — главный и вспомогательный углы в плане.

Методами планирования эксперимента получены рациональные значения скорости, подачи, глубины резания и геометрии инструмента, обеспечивающие минимально возможные значения шероховатости при обработке.

Так, при обработке детали с прерывистой поверхностью, изготовленной из стали 45, рекомендуемые значения режимов резания и геометрии инструмента: V=4,5 м/с; з и 0,05 мм/об; I •= 0,1 мм; а = 8°; у = -10 >

Из режимов резания наиболее существенное влияние на ожидаемую шероховатость обрабатываемых поверхностей оказывает величина подачи и скорости резания. Поскольку исследовался процесс чистового точения, то влияние глубины резания на качественные показатели процесса незначительные.

Помимо условий контакта, наиболее существенное влияние на шероховатость оказывает величина радиуса при вершине резца, величина переднего и заднего углов, рис.3.

Расчетным путем найдены и обоснованы рациональные значения геометрии инструмента из композита при обработке прерывистых и наплавленных поверхностей.

1^=0,876 + 0,015у -0,006а - 0,133 г„мкм (4)

Яа, мкм 0,7

0,6

0,5

0,4

0,3 0,2

б 8 10 а0

0,2 1,3 2,4 г, мм --теоретическая зависимость

-экспериментальная зависимость

Рис.3. Зависимость шероховатости прерывистой наплавленной поверхности от геометрии режущей части резца из композита 10

В четвертой главе показаны принципы формирования микроструктуры и упрочнения (наклепа) поверхностного слоя деталей инструментами из композита. В глубоких слоях металла детали, возникающие на поверхности растяги-

вающие тангенциальные напряжения, переходят в напряжения сжатия, повышающие предел выносливости детали.

Приведена методика исследования характера изменения остаточных напряжений, из которой следует, что при чистовом точении прерывистых поверхностей деталей на обрабатываемой поверхности возникают растягивающие тангенциальные напряжения. Изменение тангенциальных напряжений по глубине распространения в поверхностном слое при чистовой обработке стали 45 представлено на рис.4.

гЛШа

Рис.4. Изменение тангенциальных напряжений хпо глубине распространения в поверхностном слое при чистовом точении прерывистой поверхности композитом 10

Степень упрочнения зависит от режимов резания. Большее влияние оказывают скорость резания и подача.

При точении детали резцами с отрицательными передними углами степень упрочнения увеличивается возрастанием радиальной силы и удельного давления в зоне деформации стружки.

Увеличением радиуса при вершине резца и изменением переднего угла в сторону отрицательных значений, усиливается степень пластической деформации и повышается наклеп, рис. 5 и рис. б.

Увеличение износа инструмента по задней поверхности ведет к увеличению температуры в зоне резания, увеличению радиуса округления режущей кромки и в связи с этим повышается пластическая деформация. Эти же факторы являются причиной возникновения растягивающих напряжений. Однако,

глубина проникновения растягивающих напряжений невелика, и в глубоких слоях металла детали эти напряжения переходят в сжимающие, тем самым увеличивая предел выносливости детали.

Экспериментальные исследования (табл.1) свидетельствуют о том, что при точении наплавленных и прерывистых поверхностей температура меньше, чем при непрерывном резании, с увеличением прерывистости обработки тепловое воздействие менее выражено, это показано на рис.7.

Таблица 1

Влияние на температуру поверхностного слоя деталей соотношения междурабочимходом ихолостым пробегом инструмента

Рис.4.10 Зависимость температуры поверхностного слоя детали от состояния обрабатываемой поверхности

Исследованиями на дифрактометре установлено, что при прерывистом чистовом точении композитами в поверхностном слое металла (сталь 45, чугун СЧ21) рентгенографически зафиксирована лишь а - фаза (низкая твердость металла), а при обработке закаленных металлов наличие а- и у- фазы. Имеется снижение остаточного аустенита по сравнению с содержанием его в стали до обработки композитом. Структура металла при врезании инструмента становится мелкозернистой, при стабильном резании изменений в микроструктуре не происходит степень упрочнения составляет до 15 процентов, рис.8.

В пятой главе показаны результаты практического использования основных выводов и положений диссертационной работы на машиностроительных заводах Забайкалья.

Технико-экономическими расчетами подтверждаются преимущества новой технологии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретически исследовано и экспериментально подтверждено, что в области рационального контакта передней поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью заготовки при лезвийной обработке прерывистых поверхностей высокая работоспособность инструмента из композита обеспечивает точность до 7-го квалитета включительно при шероховатости не грубее Ral,25 мкм.

2. Получены рациональные значения скорости, глубины резания и по-дачиу обеспечивающие минимально возможные значения шероховатости при лезвийной обработке прерывистых поверхностей.

3. Аналитически найдены и экспериментально обоснованы значения геометрии инструмента'из композита. Разработан модуль определения параметра шероховатости обрабатываемой поверхности, позволяющий подобрать условия резания для достижения заданных качественных показателей процесса.

4. Экспериментально исследован характер формирования шероховатости при лезвийной обработке в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности.

5. На практических примерах показаны преимущества новой технологии с применением лезвийных инструментов из композитов, доведенной до промышленного использования на предприятиях Забайкалья: машиностроительном заводе,г.Чита; 103 БТРЗ, г.Чита; ремонтный завод, г.Улан-Удэ.

Основныеположениядиссертации опубликованы в следующихработах:

1. Кудряшов ЕА, Лашпакова Л.А. О влиянии технологических факторов на формирование качества и точности обработанной поверхности // Инструмент Сибири. - Новосибирск: ин-т конверсии. - 1999. - № 3. - С.26-28.

2. Кудряшов ЕЛ., Лапшакова Л.А. Влияние технологических параметров процесса прерывистого резания- композитами на состояние качества поверхностного слоя деталей // Вестник ЧитГТУ.- Чита: гос.тех. ун-т, 1999.-Вып. 12.-С.36-41.

3. Кудряшов ЕЛ., Дударенко Н.Н., Лапшакова Л Л. Повышение точности изготовления и качества поверхности деталей лезвийными сверхтвердыми материалами // Современная технология в машиностроении -2000: Материалы 3-ей Всерос. науч. конф.Пенза, май 2000 г.- Пенза: гос. тех ун-т, 2000.-С. 19-21.

4. Кудряшов Е.А., Лапшакова Л.А. Исследование физико - механического состояния поверхностного слоя деталей обработанных композитами // Повышение эффективности технологических процессов в машиностроении: Сб. науч. трудов. - Иркутск: гос. тех.ун-т, 2000. - С. 106-108.

5. Кудряшов ЕЛ., Лапшакова Л.А. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя при лезвийной обработке композитами // В сб. межд. нуч. конф. - Новые идеи - новому тысячелетию. - Чита. - 2000. - С. 114-116.

6. Кудряшов Е.А., Лапшакова Л.А Шероховатость - критерий качества поверхностного слоя при лезвийной обработке композитами //В сб. материалов Межд. науч. конф. - Технические науки, технологии и экономика. - Чита: гос.тех.ун -т, 2001.-С. 27-29.

7. Кудряшов Е.А., Лашпакова Л.А. Влияние деформационного упрочнения на качество поверхностного слоя // Механика и процессы управления: Труды XXXI Уральского семинара, двадцать пятое декабря 2001 г., г.Миасс: - Екатеринбург: Уральское отделение РАН, 2001.- С. 166-171.

8. Кудряшов Е.А., Лапшакова Л.А Влияние наклепа на качественные характеристики детали при лезвийной обработке композитами // Обработка металлов. - Новосибирск: ин-т конверсии. - 2002. - № К - С.21-22

9. Лапшакова Л.А. Формирование параметров качества поверхностного слоя при обработке. // В с6.У1 Межд. науч. конф. - Талант и труд молодых -родному Забайкалью. - Чита, 2002. - С. 115 - 117.

Л.А.ЛАПШАКОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ ПРЕРЫВИСТЫХ И НАПЛАВЛЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНСТРУМЕНТОМ

ИЗ КОМПОЗИТА

Заказ № 18 Подписано в печать 20.01.04 Усл.печ. л. 1 Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз. Печать офсетная

Читинский государственный университет

672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30 РИК ЧитГУ

»- 2583

Введение.

ГЛАВА 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ

ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕЗВИЙНЫМИ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Литературный обзор и постановка задачи научного исследования).

1.1. О свойствах лезвийных композиционных материалов.

1.2. Основные закономерности резания материалов инструментами из композитов.

1.3. Качество и точность деталей при чистовой лезвийной обработке композитами.

1.4. О возможности применения композиционных инструментальных материалов для обработки сложных поверхностей деталей.

1.5. Выводы по литературному обзору. Постановка задачи научного исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Технологическое оборудование, оснастка и характеристика условий экспериментальных исследований.

2.2. Технологический классификатор исследуемых деталей и поверхностей.

2.3. Математический аппарат и обработка результатов исследований.

ГЛАВА 3. ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

3.1. Нормативные значения высоты неровностей.

3.2. Влияние условий контакта инструмент - обрабатываемая поверхность заготовки на формирование шероховатости.

3.3. Влияние режимов резания на шероховатость.

3.4. Влияние геометрии режущей части инструмент на шероховатость.

3.5. Влияние упругих деформаций на шероховатость.

3.6. Влияние твердости материала заготовки на шероховатость обработанной поверхности.

3.7. Модуль определения параметра шероховатости обработанной поверхности.

Выводы.

ГЛАВА 4. УПРОЧНЕНИЕ (НАКЛЕП) И МИКРОСТРУКТУРА

ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ.

4.1. Общие положения.

4.2. Влияние режимов резания на наклеп.

4.3. Влияние геометрических параметров инструмента и его износа.

4.4. Влияние свойств материала детали.

4.5. Связь степени наклепа с температурным фактором и прерывистостью обработанной поверхности.

4.6. Микроструктура поверхностного слоя.

Выводы.

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

5.1. Технологическое обеспечение процессов обработки сложных поверхностей деталей лезвийными композиционными материалами.

5.2. Методика определения полученного экономического эффекта от внедрения инструмента из композитов.

Выводы.

В силу ряда причин, неустойчивости процессов, происходящих в жизни нашего общества, в последнее десятилетие в России произошел серьезный спад промышленного производства, машиностроения и металлообработки в частности. В особенности это коснулось отдаленных регионов Российской Федерации, к которым относится и Забайкалье.

Восстановление промышленного потенциала всех отраслей народного хозяйства невозможно без обладания передовой техникой и технологией машиностроительного производства. Широкое внедрение прогрессивных технологий должно дать импульс массовому изготовлению техники нового поколения, способной обеспечить многократное повышение производительности труда.

Необходимость создания новых машин и механизмов, ремонт и восстановление утраченной работоспособности модернизируемых машин, в том числе и оборонного назначения, связаны с проблемами обеспечения высоких требований по исходным характеристикам качество поверхностного слоя, влияющим на эксплуатационные показатели качества деталей.

В этом плане существенная роль принадлежит технологическим процессам лезвийной обработки, обладающим высокой производительностью и являющимся основным методом достижения заданной геометрической и размерной точности и качества обработки.

Внедрение подобных технологий не требует существенных капиталовложений, они относятся к так называемым "дешевым технологиям", без коренной перестройки существующего машиностроительного производства.

Одним из таких направлений в металлообработке является возможность использования лезвийных сверхтвердых инструментальных материалов на основе нитрида бора ( торговая марка - композиты ), которые благодаря своим исключительным физико-механическим и режущим свойствам позволяют решить проблему обработки самых сложных и точных поверхностей деталей машиностроительного назначения и достигнуть высоких показателей качества обработанной поверхности.

Таким образом, совершенствование технологии изготовления деталей с конструктивно и технологически сложными поверхностями лезвийными композиционными материалами, за счет полного раскрытия их технологических возможностей с обеспечением высоких требований по исходным характеристикам качества поверхностного слоя, является актуальной научной и практической задачей.

Цель работы - повышение эффективности чистового точения деталей с прерывистыми и наплавленными поверхностями за счет выявления факторов, влияющих на качество поверхностного слоя при обработке инструментом из композита.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Выявлены общие закономерности формирования качества поверхностного слоя деталей различной конструктивной сложности, зависящие от технологических условий процесса чистового точения композитом.

2. Установлена степень влияния геометрических параметров инструментов, режимов обработки на шероховатость, упрочнение и микроструктуру поверхностного слоя деталей из различных конструкционных материалов при точении прерывистых и наплавленных поверхностей композитом.

3. Установлено влияние прерывистости обработки на микрогеометрию и физико-механическое состояние поверхностного слоя прерывистых и наплавленных поверхностей инструментом из композита.

Автором разработаны и доведены до практического использования на ряде заводов Забайкалья технологические процессы изготовления деталей с разнообразными по конструктивной и технологической сложности поверхностями.

Практическая ценность диссертационной работы подтверждается высокой технологической и экономической эффективностью от разработки и внедрения результатов в производство ряда машиностроительных заводов Забайкальского региона.

Диссертационная работа выполнена в рамках региональной программы восстановления промышленного потенциала Забайкалья. При ее выполнении использованы результаты предыдущих научных исследований направления «Комплексное обеспечение качества продукции машиностроительного назначения Забайкальского региона», разрабатываемого кафедрой «Технология машиностроения» Читинского государственного технического университета.

Общий экономический эффект от внедрения результатов составил свыше 101,2 тыс.руб. (в ценах 2000 г.)

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕЗВИЙНЫМИ

КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ (Литературный обзор и постановка задачи научного исследования)

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

3. Аналитически найдены и экспериментально обоснованы значения геометрии инструмента из композита. Разработан модуль определения параметра шероховатости обрабатываемой поверхности, позволяющий подобрать условия резания для достижения заданных качественных показателей процесса.

4. Экспериментально исследован характер формирования шероховатости при лезвийной обработке в зависимости от состояния обрабатываемой поверхности.

5. Определена область внедрения технологий с использованием композиционного инструмента взамен операций шлифования, замене твердосплавного инструмента как в изготовительных, так и в ремонтных технологиях для ряда изделий оборонной промышленности.

6. На практических примерах показаны преимущества новой технологии с применением лезвийных инструментов из композитов, доведенной до промышленного использования на предприятиях Забайкалья: машиностроительном заводе,г.Чита; 103 БТРЗ, г.Чита; ремонтный завод, г.Улан-Удэ.

7. Экономический эффект от результатов промышленного внедрения новой технологии на предприятиях Забайкальского региона составил 101,2 тыс.руб. (в ценах 2000г.).

Ill

1. Абишев Е.А. Разработка и исследование способов интенсификации операций чистовой токарной обработки по критерию шероховатости поверхности: Дис. . канд. техн. наук. М., 1990. - 275 с.

2. Акбаров М., Рахман Заде З.Д., Касимов JI.H. Исследование стойкости режущего инструмента при прерывистом точении вязких сталей. Вопросы оптимального резания металлов. Межвузовский научный сборник, 1976. -Вып. № 1.-С. 62-70.

3. Андреев Г.С. Работоспособность режущего инструмента при прерывистом резании // Вестник машиностроения. 1973. - №5. - С. 72 - 75.

4. Билик Ш.М. Макрогеометрия деталей машин. М.: Гос.научно-техническая изд-во машиностроительной литературы, 1962. 276 с.

5. Блюмберг В.А., Зазерский Е.И. Справочник токаря. JI.Машиностроение,1981.-406 с.

6. Богородский Е.С., Подураев В.Н., Круглов В.В. Лезвийные инструменты из поликристаллов нитрида бора. // Алмазы и сверхтвердые материалы,1982.-№8.-С. 3-6.

7. Волков Д.И. Повышение производительности и качества деталей ГТД приобработке методом глубинного шлифования: Дисканд. техн. наук. 1. Андропов, 1987. 221с.

8. Высокопроизводительные инструменты из гексанита Р / Г.Г.Карюк, А.В.Бочко, О.И.Моисеенко и др. - Киев: Наук.думка, 1985. - 136с.

9. Горчанов Л.М., Пасенцян Р.А. Некоторые особенности прерывистого резания и их использование для повышения качества и производительности обработки. // Труды Северо Кавказского горно - металлургического института. -Вып. 33, 1972.

10. Ю.Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение. - 1981. - 284 с.

11. П.Дрожжин В.И., Коротченко B.JI. Влияние условий врезания зуба фрезы из гексанита на стойкость при торцовом фрезеровании закаленной стали и чугуна. // Резание и инструмент, 1981. №25. - С. 44 - 46.

12. Дручинин А.Н., Шустиков А.Д. Оптимальная скорость резания и ее связь с динамикой процесса при растачивании чугуна резцами из эльбора Р.

13. Алмазы и сверхтвердые материалы. 1975. - №10. - С. 15 -18.

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

15. Каменкович А.С., Деречин Л.Г. Исследование процесса фрезерования закаленной стали и чугуна торцовыми фрезами из эльбора Р.//Станки и инструмент, 1976. - №12.-С.27 -28.

16. К вопросу об износе инструмента из кубического нитрида бора /С.А.Клименко, Ю.А.Муковоз, В.А.Ляшко и др. // Сверхтвердые материалы. 1988. - №2. - С.42 - 46.

17. Колкер Я.Д. Математический анализ точности механической обработки деталей. Киев: Техника, 1976. - 200с.

18. Коломов И.Д. Ломание сливной стружки с помощью прерывистого резания. // Станки и инструмент. М. -1963. - N6. - С. 7-11.

19. Конструкция и эксплуатация фрез торцовых с ножами из композита. Методические рекомендации. -М.: ОНТИ, 1978. 26 с.

20. Конопенко В.А. Эффективность субструктурного упрочнения и механизм деформации при высоких температурах // В кн.: Физика твердости и пластичности. JI.: Наука, 1986. С. 23-28.

21. Копелев Ю.Ф., Оргиян А.А. Колебания при тонком растачивании прерывистых поверхностей. //Станки и инструмент, 1972.- №10.-С.13-15.

22. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К., Калинин М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. М.: Машиностроение. - 1976. - 288с.

23. Костецкий Б.И., Колесниченко Н.Ф. Качество поверхности и трение в машинах. Киев: Техника, 1969. - 216 с.

24. Кравченко Б.А,, Митряев К.Ф. Обработка и выносливость высокопрочных материалов. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1968. -132 с.

25. Кравченко Б.А. О точности различных методов определения глубины упрочненного слоя на деталях // Вестник машиностроения, 1978. №11.1. С.35-37.

26. Кравченко Б.А. Теория формирования поверхностного слоя деталей машин при механической обработке. Учебное пособие. Куйбышев: Авиационный институт, 1981. 87с.

27. Кравченко Б.А. О влиянии параметров обработки на силы, действующие по задней поверхности инструмента// Вестник машиностроения. 1989. -№6. - С. 41 -43.

28. Кравченко Б.А., Круцило В.Г. Механизм формирования остаточных напряжений при свободном резании закаленных сталей // Обработка высокопрочных сталей и сплавов инструментами из сверхтвердых синтетических материалов. Куйбышев, 1980. - С. 91 - 97.

29. Кравченко Б.А., Лищинский Н.Я., Лищинский Н.Я. Фрезерование торцовыми фрезами, оснащенными сверхтвердыми материалами. // Синтетические алмазы. 1977. -№3.-С.31-34.

30. Круцило В.Г. Теоретическое и экспериментальное исследование остаточных напряжений в поверхностном слое закаленных сталей при тонком точении резцами из сверхтвердых синтетических материалов: Дис. канд. техн. наук: Куйбышев, 1979. -190 с.

31. Кудряшов Е.А. Применение резцов из эльбора-Р и сверхтвердых материалов других модификаций // Металлорежущий и контрольно-измерительный инструмент.- 1977.- №12.- С. 1-4.

32. Кудряшов Е.А. Влияние ударной нагрузки на качество обработки деталей резцами из гексанита Р. // Станки и инструмент, 1984. - №4. - С.25 - 26.

33. Кудряшов Е.А. Лезвийные сверхтвердые материалы. Иркутск: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 1987.-72с.

34. Кудряшов Е.А. Технологическое обеспечение процессов обработки прерывистых поверхностей деталей инструментами из сверхтвердых мате-риалов:Автореф. дис. докт. техн. наук.- Самара, 1997.- 45с.

35. Кудряшов Е.А. Технология машиностроения: Метод, пособие., Чита.: ЧитГТУ, 1998.- 56с.

36. Кудряшов Е.А., Бабешко В.Н. К вопросу применения композиционных инструментальных материалов // Отделочно-упрочняющая технология.-Минск, 1994.-С.34-3 5.

37. Кудряшов Е.А., Бабешко В.Н., Кулеш А.А. Зависимость стойкости инструментов из композитов от изменения геометрических параметров режущей части.//Алмазы и сверхтвердые материалы.-1997.-№8.-С.22-24.

38. Кудряшов Е.А., Глазов В.В., Царьков С.Г. Моделирование процессов резания композиционными материалами // Проблемы прогнозирования в современном мире Темат сборник науч. докл. Международной конф Чита: Чит. гос техн ун-т, 1999. - С. 190-191.

39. Кудряшов Е.А., Глазов В.В. Методы исследования режущих свойств композиционных инструментальных материалов // Вестник ЧитГТУ.- Чита, 2000. С. 13 - 16.

40. Кудряшов Е.А., Карпов С.Е. Технологические особенности лезвийной обработки комбинированных деталей композитами //Обработка металлов. Технология, оборудование, инструменты. Новосибирск: ин-т конверсии.-2002.-№1(14).-С. 15-16.

41. Кузнецов A.M., Каширкин Ю.А., Боровский Г.В. Стойкость торцовых фрез из композита 01 при обработке деталей штампов и пресс-форм. //Алмазы и сверхтвердые материалы, 1980. №5. - С. 3 - 5.

42. Кулаков Г.А. Исследование технологических и физических особенностей тонкого точения закаленных сталей резцами из эльбора Р: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Куйбышев, 1974. - 24с.

43. Кундрак Я., Зубарь В.П. Работоспособность резцов из композита 10 при растачивании закаленной стали // Резание и инструмент. Харьков, 1987. -№38.- С. 58-61.

44. Лаевский Г.Б., Опуп Т.М., Асанова Л.В. Качество поверхности стали 18ХГТ, обработанной резцами из эльбора-Р // Синтетические алмазы, 1977.-Вып. 4. С.57-59.

45. Лапшакова Л.А., Глазов В.В.,Царьков С.Г. Моделирование процессов резания композиционными материалами // Проблемы прогнозирования в современном мире. Темат.сборник науч.докл. Международной конф.- Чита: Чит.гос.техн. ун-т, 1999. С. 190-191.

46. Лахонин А.Н. Оперативная технологическая оценка состояния поверхностного слоя на операциях механической обработки. Дис., к-та техн. наук: 05.02.08. Нижний Новгород, 1994. - 196с.

47. Лебедев В.Г. Технологические основы управления качеством поверхностного слоя при шлифовании: Дис. доктора техн. наук: 05.02.08. М., 1998.-356 с.

48. Лезвийный инструмент из сверхтвердых материалов: Справочник / Под общей ред. Н.В.Новикова. Киев: Техшка,1988. - 118с.

49. Леонов Б.Н. Качество поверхности после тонкого точения закаленной стали резцами из эльбора-Р //Алмазы, 1973. №4. - С. 16-19.

50. Лещинер Я.А.,Свиринский P.M., Ильин В.В.Лезвийные инструменты из сверхтвердых материалов. Киев: Техшка,1981. - 120с.

51. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. - 320 с.

52. Лоладзе Т.Н., Бокучаева Г.В. О рациональных областях применения инструментов из синтетических алмазов и кубического нитрида бора // Синтетические алмазы. 1971. - №3. - С.12 - 13.

53. Лукьянов B.C., Рудзит Я.А. Параметры шероховатости поверхности. М.: Изд-во стандартов, 1979. 162с.

54. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966. - 264 с.

55. Малкин А.Я., Шустиков А.Д., Дручинин А.Н. Исследование режущих свойств резцов из эльбора Р при тонком растачивании чугуна // Станки и инструменты. - 1975. - №10. - С.19 - 20.

56. Маркова Л.Г. Исследование процесса тонкого точения закаленных сталей резцами из эльбора: Дис., к-татехн. наук: 05.02.08. Л., 1971. - 166с.

57. Маркова Л.Г., Островский В.И., Федотов А.И. Влияние геометрии эль-борного резца на параметры шероховатости при растачивании // Алмазы и сверхтвердые материалы. 1977. - №6. - С.6 - 8.

58. Миханек Г.В,Давыдова В.В, Петрова С.Н. и др. Металлографический метод определения глубины поверхностного наклепа. Заводская лаборатория, 1970. - № 12. - С.147 - 148.

59. Нилов И.А., Шустерман A.M. Опыт применения лезвийных инструментов из композита // Станки и инструмент. 1977. -№2. - С. 15 -29.

60. Обработка прерывистых поверхностей при точении сверхтвердыми режущими материалами / Г.Н.Гутман, А.Б.Кравченко, Б.А.Кравченко и др. // Физические процессы при резании металлов. Волгоград - Ижевск: Технический университет, 1997. - С. 38 - 42.

61. Ординарцев И.А. Проблемы широкого применения синтетических сверхтвердых материалов при механической обработке // Станки и инструмент. 1984.-№7.-С.10- 11.

62. Пасенцян Р.А., Лантушенко О.М. Импульсные возмущения при точении и шлифовании прерывистых поверхностей. // Труды Северо Кавказского горно - металлургического института. - №37, 1975. - С. 93 - 95.

63. Подураев В.Н., Ярославцев В.М. Стойкость инструмента при прерывистом резание. //Станки и инструмент. -М.: 1969.- №10.-С.25-27.

64. Подураев В.М. Резание трудно обрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1976. 240с.

65. Праведников И.С., Самигуллин Р.З., Швецов В.Д. О влиянии процесса резания на качество и износостойкость поверхностного слоя деталей. // Труды Уфимского авиационного института. 1975. - Вып. 84. - С. 136-140.

66. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И.Баранчиков, А.В.Жаринов, Н.Д.Юдина и др. М.: Машиностроение, 1990. - 248с.

67. Промптов А.И. Качество поверхности, обработанной резанием. -Иркутск: ИЛИ, 1978. 60с.

68. Проскуряков С.Л. Повышение эффективности обработки деталей и жаропрочных сплавов путем оптимизации режима резания инструментом из СТМ: Дис.канд. техн. наук. Рыбинск,1989. - 202 с.

69. Режущие инструменты, оснащенные сверхтвердыми и керамическими материалами, и их применение: Справочник / В.П.Жедь, Г.В.Боровский, Я.А.Музыкант, Г.М.Ипполитов. -М.: Машиностроение, 1987.-320с.

70. Резников Н.И. Вопросы скоростного фрезерования // Вестник машиностроения. 1947. -№ 11. - С. 15-18.

71. Розенберг A.M. Резание металлов и инструмент. М.: Машиностроение,1964. - 319 с.

72. Рыжов Э.В., Тотай А.В., Михеенко Т.А. Физико механические характеристики поверхности чугунных деталей после точения резцами из гексанита - Р. //Синтетические алмазы, 1979. - №5. - С. 33 - 35.

73. Рыкунов А.Н. Повышение эффективности тонкого точения исходя издостижимых показателей качества деталей и технологических возможностей процесса. Дис., доктора техн. наук: 05.03.01. -Рыбинск, 1999.-411с.

74. Свиринский P.M., Саблина Л.П. Микрорельеф плоских чугунных поверхностей, обработанных тонким фрезерованием инструментом из эльбора -Р. // Алмазы и сверхтвердые материалы, 1976. №1. - С. 21 - 23.

75. Сенькин Е.Н., Филиппов Г.В., Колядин А.В. Конструкции и эксплуатация фрез, оснащенных композитами.- Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988. 63 с.

76. Серебренникова А.Г. Управление качеством поверхностного слоя на основе синергетического подхода к процессу резания. Дис. к-та техн. наук: 05.03.01.-М., 1995. 186с.

77. Серов М.Е. Определение закономерностей формирования шероховатости поверхностей при лезвийной обработке и оценка возможностей СОТС по ее снижению: Дис. . канд. техн. наук. Горький, 1988. - 222 с.

78. Спиридонов А.А., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов. Учебное пособие. -Свердловск: УПИ, 1975. 140 с.

79. Солонин С.И. Математическая статистика в технологии машиностроения. -М.: Машиностроение, 1972. 216 с.

80. Солонин С.И. Математико статистический анализ точности процессов механической обработки.Учебное пособие. -Свердловск:УПИ, 1985.-88 с.

81. Солонин С.И. Статистические методы регулирования точности процессов механической обработки. Учебное пособие.-Свердловск: УПИ, 1987.-68 с.

82. Сулима A.M., Евстигнеев М.И. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1974. - 175 с.

83. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. - 210с.

84. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение. - 1987. - 207 с.

85. Талантов Н.В. Исследование контактных процессов, тепловых явлений и износа режущего инструмента: Дис. . докт. техн. наук. Ижевск, 1970. -455с.

86. Теплофизика механической обработки: Учеб. пособие / А.В.Якимов, П.Т.Слободяник, А.В.Усов.-К.; Одесса: Лыбидь, 1991. 240 с.

87. Тимчук А.Г. Исследование особенностей процесса точения закаленных сталей инструментами из СТМ: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1980. - 22с.

88. Титов В.И. Устройство и инструмент к металлорежущим станкам для дробления стальной стружки. Л.: Знание, 1966.

89. Тотай А В. Технологическое обеспечение качества поверхности тонким точением резцами из эльбора Р. - Дис, к-та. техн. наук: 05.02.08. - Брянск, 1975.- 183 с.

90. Тотай А.В. Технологическое обеспечение микрогеометрических характеристик поверхности закаленной стали У10А тонким точением резцами из эльбора Р // Технология машиностроения. - М.: Машиностроение, 1975.-С. 155 - 158.

91. Трефилов В.И. и др. Гексанит-Р новый СТМ для обработки закаленных сталей и чугунов // Синтетические алмазы,1974. - №6. - С. 24-27.

92. Федотов А.И., Островский В.Н., Маркова Л.Г. Влияние тонкого точения алмазом и эльбором на качество обработанных изделий //Синтетические алмазы в промышленности. Киев, 1974. - С. 189 - 194.

93. Филимонов Л.Н., Степанов С.Н., Смирнов Л.П. Обеспечение малой шероховатости обработанной поверхности при тонком точении на станках с ЧПУ. // Повышение качества изготовления изделий в машиностроении. -Л.: ЛПИ, 1990.-С. 21-23.

94. Хает Г.Л. Прочность режущего инструмента.- М.: Машиностроение, 1995.-168с.

95. Харитонов Л.Г. Определение микротвердости. Методика испытаний, измерение отпечатков, номограмма и таблицы для измерения микротвердости. М: Металлургия, 1967. - 87 с.

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

97. Bailey J.A. , Becker S.E. On microship Formation During Machining of a High Strength Steel //Transactions of the ASME,1974.-H 96.-№3.-p.l63 167.

98. Becker S., Forster D. Frasen von Graugu /? mit Elbor R. Fertigungs -techn. und Betr. - 1977. - 27. - № 1. - C. 40 - 42.

99. Effects of machine tool - workpiece stiffness on the wear behavidur of superhard cutting materials. " CIRP Ann.", 1982. - 31. - №1. - C.65 - 69.

100. Kronenberg M. Grundzuge der Zerspanungslehze, Bd. 1, 2. Aufl.Springer -Verlag. Berlin, 1954.

101. Liu C.R., Barash M.M. The Mechanical State of the Sublayer of a Surface Generated by Chip Removal Process. Part 1.Cutting with a Sharp Tool. -Transactions of the ASME, 1976. - №4. - p. 1192 - 1199.

102. Liu C.R., Barash M.M. The Mechanical State of the Sublayer of a Surface Generated by Chip Removal Process. Part 2.Cutting with a Tool with Flank near. - Transactions of the ASME, 1991. - №2. - p. 110 - 121.

103. Momper F. Mischkeramiken und Bornitrid Scheidstoffe.-Industrie -Anzeiger,1988. - v. 110. - №4. - p.26 -29.