автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обеспечение надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента на фрезерных станках с ЧПУ

На правах рукописи

Крылов Евгений Геннадьевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ СБОРНОГО МНОГОЛЕЗВИЙНОГО ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

05 03 01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

*'С408

Волгоград - 2008

003172408

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация производственных процессов» Волгоградского государственного технического университета

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Плотников Александр Леонтьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Мартынов Владимир Васильевич

кандидат технических наук, доцент Скребнев Герман Георгиевич

Ведущая организация ОАО Волжский подшипниковый завод

«ВПЗ-15»

Защита состоится 30 июня 2008 г в 10 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 028 06 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу 400131, г Волгоград, проспект им В И Ленина, д 28, ауд 209

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан 27 мая 2008 г

Ученый секретарь ^ у „

диссертационного совета ' Быков Ю М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Современной тенденцией развития автоматизации машиностроительного производства является применение металлорежущих станков и станочных комплексов с числовым программным управлением. Обработка на станках с ЧПУ дает возможность автоматизировать мелкосерийное многономенклатурное производство, использовать многостаночное обслуживание, увеличить производительность труда оператора-станочника за счет сокращения времени переналадки, повысить точность изготавливаемых деталей

Среди факторов, определяющих надежность обработки на фрезерных станках с ЧПУ, основным является фактор стабильной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента в течение заданного периода времени, что, в свою очередь, определяется расчетом допустимой скорости фрезерования Существующие методы определения допустимой скорости фрезерования ориентированы на то, что весь комплект (набор) режущих пластин обладает одинаковыми режущими способностями, и рассчитанная скорость резания является рациональной для всего набора, обеспечивая, тем самым, расчетное время его безотказной работы В тоже время, практика эксплуатации фрезерных станков с ЧПУ, оснащенных сборным многолезвийным твердосплавным инструментом (торцовые фрезы), показала, что до 50% всех отказов в работе станков связано с преждевременным выходом из строя режущего инструмента

На сегодняшний день в области разработки новых систем ЧПУ сложилась ситуация, когда математические зависимости теории резания, используемые в алгоритмах расчета режимной части управляющих программ не позволяют выбрать надежные режимы обработки Для расчета элементов режимов резания на фрезерных станках с ЧПУ используются методики, которые не учитывают в полной мере существующий разброс физико-механических свойств обрабатываемых сталей и разброс режущих свойств твердосплавного инструмента Проблема выбора рациональных режимов резания особенно значима при многостаночном обслуживании станков с ЧПУ, когда у оператора-станочника нет физической возможности одновременного наблюдения и контроля над ходом процесса обработки на нескольких станках.

Исследования в области эксплуатации фрезерных станков с ЧПУ выявили резервы увеличения эффективности обработки за счет обеспечения надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента Использование этих резервов ставит задачу разработки принципиально новых подходов к назначению режимов обработки с использованием оперативной информации о свойствах каждого сборного инструмента и стальной заготовки. Учитывая широкое применение фрезерных станков с ЧПУ в автоматизированном мелкосерийном и серийном производствах, разработка способов и устройств, повышающих надежность их работы, является важной и актуальной задачей

Цель работы. Обеспечение надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента в заданном интервале времени на фрезер]

станках с ЧПУ

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач

1 Выявить причины преждевременных отказов сборного многолезвийного твердосплавного инструмента и определить пути решения этой проблемы

2 Исследовать физическую природу связи термоЭДС естественной термопары инструментальный материал - обрабатываемый материал с физико-механическими свойствами контактной пары и условиями протекания процесса прерывистого резания.

3 Исследовать возможность применения сигнала термоЭДС при прерывистом резании для оценки состояния режущих элементов (твердосплавных пластин) в комплекте сборного многолезвийного инструмента

4 Разработать способы, математические модели и алгоритмы автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования на основе измерения термоЭДС контактной пары инструмент - деталь в условиях организованного и неорганизованного наборов твердосплавных пластин

5 Провести сравнительные стойкостные испытания сборных твердосплавных фрез на основе предлагаемых и существующих способов определения допустимой скорости фрезерования

Методы и средства исследования.

Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории резания, технологии машиностроения, физики твердого тела, математического анализа, материаловедения и теории надежности Экспериментальные исследования выполнены с применением методов статистической обработки результатов по схеме одно- и многофакторного эксперимента с использованием современных регистрирующих и вычислительных средств и пакетов прикладных программ

Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями автора, сопоставлением результатов с опытными данными из литературных источников и проверкой выдвинутых положений в лабораторных и производственных условиях

Научная новизна работы.

Предложена принципиально новая методика определения скоростного коэффициента Су в формуле определения допустимой скорости фрезерования, учитывающая допустимый по ТУ разброс физико-механических свойств твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента и разброс обрабатываемости стальных заготовок

Предложены новые оценочные характеристики для определения режущих свойств комплекта сборной фрезы в условиях неорганизованного набора твердосплавных пластин коэффициент неравномерности стойкости, коэффициент использования ресурса режущих свойств и коэффициент отклонения стойко-стей режущих кромок многолезвийного инструмента

Разработана методика обеспечения заданного времени работы сборных твердосплавных фрез в условиях неорганизованного набора режущих элементов на основе предварительного определения стойкости каждого зуба фрезы

Установлено, что для обеспечения надежной работы сборных твердосплавных фрез в заданном интервале времени необходима комплектация их режущими элементами с заранее определенными одинаковыми режущими свойствами (организованный набор)

Разработана методика обеспечения заданного времени работы сборных твердосплавных фрез в условиях организованного набора режущих элементов на основе комбинированного определения магнитоэлектрических характеристик твердосплавных пластин

Практическая ценность работы.

Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования в условиях неорганизованного набора режущих элементов на основе измерения термоЭДС пробного хода контактной пары, позволяющий решить проблему эффективности использования режущих свойств твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента (патент РФ № 2312750)

Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования в условиях организованного набора режущих элементов на основе последовательного измерения коэрцитивной силы твердосплавных пластин и измерения термоЭДС пробного хода для выборочного числа контактных пар, позволяющий повысить надежность работы комплекта сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени

Разработаны блок-схемы алгоритмов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования для систем ЧПУ класса РС-ЫС в условиях неорганизованного и организованного наборов твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента

Техническая документация по разработанным способам автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования передана в технологическую службу предприятия ОАО Волжский подшипниковый завод «ВПЗ-15» для использования на автоматизированных участках фрезерных станков с ЧПУ Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2007 г ), международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики» (Москва, 2007 г), XI и XII региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, (Волгоград, 2006, 2007 гг) и ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГТУ в 2006 - 2008 гг Публикации.

Основные материалы диссертации опубликованы в 10 печатных работах, в том числе в трех изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патенте РФ Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка литературы и приложения Работа содержит 170 страниц машинописного текста, 38 рисунков, 17 таблиц, список литературы, включающий 125 наименований и приложение на 1 странице

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования в связи с проблемами обеспечения надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента на фрезерных станках с ЧПУ, сформулированы цель работы, научная новизна, дана общая характеристика содержания диссертации по главам

В первой главе проведен анализ надежности и эффективности работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента типа торцовых фрез на фрезерных станках с ЧПУ Рассмо грены способы назначения допустимой скорости фрезерования, как основного элемента процесса резания, определяющего стабильную работу режущего инструмента в течение заданного периода времени Установлено, что математические модели определения допустимой скорости фрезерования обладают рядом неточностей, которые создают значительную погрешность при расчете режимов обработки Приведены результаты расчета скорости фрезерования по различным источникам, содержащим рекомендации по применению аналитического и табличного способов расчета Показано, что рекомендуемые аналитические и табличные зависимости по определению допустимой скорости фрезерования (формулы (1) и (2)) не в полной мере учитывают допускаемый по техническим условиям изготовления разброс свойств инструментальных материалов (коэффициент Ки) и обрабатываемых материалов (коэффициент Км) в пределах их марочных составов, а также широкий диапазон изменения скоростного коэффициента С„ Это приводит к существенному различию в результатах расчета скорости фрезерования V при одинаковых условиях обработки, значениях диаметра фрезы Д задаваемой стойкости инструмента Т, глубине фрезерования /, подаче на зуб количестве зубьев фрезы г, ширине фрезерования В

С, О">

['• Я* г"' В* У = Кп К„ Кр К„ К„ К„ (2)

где ду, т, ху, у у, пу, гу - степенные показатели, Кк - поправочный коэффициент на марку твердого сплава, Ки - поправочный коэффициент на прочностные свойства стали, Кр - поправочный коэффициент на главный угол в плане ф режущей кромки, Кгс — поправочный коэффициент, учитывающий жесткость системы СПИД, К„ - поправочный коэффициент на состояние поверхности заготовки, К0 - коэффициент, учитывающий влияние СОЖ

Указано на наиболее значимые сомножители в формулах (1) и (2) способные внести ошибку в расчет скорости фрезерования коэффициенты Су, К„, Км Обосновано, что существующие методики определения допустимой скорости фрезерования не могут быть эффективно использованы при автоматизированной подготовке технологической информации для фрезерных станков с ЧПУ в связи с необходимостью проведения предварительных испытаний образцов контактируемых материалов

у 1, К. Кр кгс К К„ (1)

Рассматриваются работы Бабича М М, Боброва В Ф , Бржозовского Б М, Волчкевича J1 И , Заковоротного В J1, Зориктуева В Ц , Иноземцева А Н , Ка-балдина Ю Г , Лоладзе Т Н , Макарова А Д, Подураева В Н, Резникова А Н , Рыжкина А А , Солоненко В Г , Сосонкина В Л , Старкова В К , Суслова А Г , Талантова Н В и других авторов, чьи исследования посвящены обеспечению работоспособности твердосплавного режущего инструмента на станках с ЧПУ

Сформулированы задачи технологической диагностики сборного многолезвийного твердосплавного инструмента на фрезерных станках с ЧПУ Рассмотрены современные методы оценки состояния режущего инструмента и автоматизированного выбора режимов резания на основе различных физических явлений и процессов Сформулированы цель и задачи исследования

Во второй главе описана методика проведения экспериментальных исследований Оценка работоспособности сборных твердосплавных фрез проводилась на вертикально-фрезерном станке модели 6Н11КП В стойкостных испытаниях использовались торцовые фрезы (D\ = 100 мм, z, = 8, D2- 125 мм, z2 — 10), оснащенные сменными многогранными твердосплавными режущими пластинами марок Т5К10, Т14К8, Т15К6 ГОСТ 19065-80

В качестве обрабатываемых материалов применялась углеродистая конструкционная сталь 45 ГОСТ 1050-88, легированная конструкционная сталь 40Х ГОСТ 4543-71, подшипниковая сталь ШХ15 ГОСТ 801-78 Все обрабатываемые материалы использовались в состоянии поставки Стойкостные испытания проводились по методу полного симметричного фрезерования в диапазоне скоростей резания выше зоны наростообразования (получистовое и чистовое фрезерование)

Для получения информации о свойствах контактируемых пар и условиях прерывистого резания разработана методика измерения термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) контактной пары сталь - сборный комплект твердосплавных пластин в условиях пробного хода Измерение термоЭДС контактной пары фреза - заготовка проводилось непосредственно со шпинделя станка с помощью сухого токосъемника скользящего типа с механическим поджатием двух медно-графитовых контактов Сигнал термоЭДС, изолированный от корпуса станка, передавался в двухканальный цифровой осциллограф Wel lemán PCS-500, первый канал которого использовался для регистрации основного сигнала, второй канал - для регистрации сигнала, определяющего положение первого зуба фрезы Просмотр и запись осциллограмм проводились при помощи прикладного программного обеспечения на персональном компьютере Acer Aspire 3680

Измерение коэрцитивной силы твердосплавных пластин осуществлялось в ручном режиме на коэрцитиметре КИПФ-1 с последующей сортировкой на группы качества с диапазоном в 8 Э

Требуемая точность результатов исследований была получена путем использования типовых методик статистической обработки экспериментальных данных, по которым проводилась оценка результатов измерений термоЭДС контактной пары инструмент - деталь, допустимой скорости фрезерования, коэрцитивной силы, фаски износа и стойкости твердосплавных пластин

В третьей главе исследовалась возможность применения сигнала термоЭДС в условиях пробного хода для оценки состояния режущих элементов (твердосплавных пластин) в комплекте сборного многолезвийного инструмента при прерывистом резании

Показано, что поправочные коэффициенты на марку инструментального и обрабатываемого материалов в формуле определения допустимой скорости фрезерования взяты как постоянное осредненное значение из широкого диапазона свойств твердосплавных пластин и свойств стальных заготовок внутри их марочных составов (рис 1)

Разброс термоЭДС партии твердосплавных пластин марки Т15 Кб

/

Распределение содержания углерода в 60 партиях поставки стали 45

Рис 1 Разброс термоЭДС партии твердосплавных пластин марки Т15К6 и распределение содержания углерода в 60 партиях поставки стали 45

Они ориентированы на виртуальную контактную пару со средними значениями свойств твердосплавного инструмента и стальной заготовки и не учитывают тот факт, что существующий разброс режущих свойств твердосплавных пластин и обрабатываемости сталей может привести к различным вариантам сочетаний контактируемых пар, в частности, низким режущим свойствам инструмента и ухудшенной обрабатываемости заготовки Показано, что несовпадение расчетных и действительных значений стойкости инструмента можно устранить, используя при расчетах допустимой скорости фрезерования не справочные, а фактические значения показателей режущих свойств твердосплавных пластин и свойств стальной заготовки

Предложено информацию о теплофизических свойствах контактируемых пар, фактической геометрии инструмента и условиях прерывистого резания, получать предварительно (перед началом обработки) на фиксированном режиме резания - режиме пробного хода (У- 100 м/мин, = 0,1 мм/зуб, I = 1 мм), с измерением возникающей при этом термоЭДС пробного хода Обосновано использование контактной составляющей сигнала термоЭДС пробного хода как информации о разности работ выхода электронов из стали и твердого сплава и определена ее тесная связь с теплофизическими свойствами элементов контактной пары Установлена связь между коэффициентом С у в формуле определения допустимой скорости фрезерования и термоэлектрическими свойствами контактируемых материалов Показано, что для любых сочетаний контактных пар сталь - твердый сплав сохраняется зависимость коэффициента Су как функции от термоЭДС пробного хода, которая описывается уравнением прямой

С¥=А-к Е (3)

где А, к - постоянные коэффициенты, определенные по данным стойкостных испытаний, А = 625, к = 24,7, Е - термоЭДС пробного хода, мВ

В лабораторных условиях регистрация и обработка сигнала термоЭДС осуществлялись по схеме, представленной на рис 2

Шпиндель станка Е~ Токосъемник Е~ ЛС-фильтр л У Цифровой осциллограф Компьютер

Сигнал положения первого зуба фрезы

Рис 2 Структурная схема регистрации и обработки сигнала термоЭДС

В условиях пробного хода в течение 4 5 секунд (25 30 оборотов фрезы) после начала обработки заготовки сигнал термоЭДС снимался с токосъемника и поступал через ЯС-фильтр на вход цифрового осциллографа Полученный сигнал проходил аналого-цифровое преобразование и в двоичном коде передавался через последовательный порт в персональный компьютер

Установлено, что аналого-цифровое преобразование сигнала термоЭДС дает возможность получения информации о количестве режущих кромок, характере их расположения, оценке уровня биения, наличия контакта зубьев с металлом, динамики износа за период стойкости Исследована динамика сигнала термоЭДС при входе зуба фрезы в стальную заготовку и заготовку из искусственно созданной биметаллической пары

На частоте дискретизации/= 2 кГц было получено визуальное представление сигнала термоЭДС в виде осциллограмм На рис 3 приведена осциллограмма термоЭДС при симметричном торцовом фрезеровании однозубой фрезой заготовки из стали 45 пластиной из твердого сплава Т15К6 На рис 4 приведена осциллограмма фрезерования пары «биметаллической» пары сталь У7 - сталь 45 твердым сплавом Т15К6 в условиях пробного хода Хорошо видна различная интенсивность нарастания термоЭДС при обработке стали У7 и стали 45 из-за их различной теплопроводности

Рис. 3. Осциллограмма сигнала термоЭДС при обработке однозубой фрезой заготовки из стали 45 твердым сплавом Т15К6: У= 100 м/мин; 5= 0,05 мм/зуб; t= 1 мм; D= 125 мм; В = 90 мм

0 20 *0 60 80 100 120 мс

Рис. 4. Осциллограмма сигнала термоЭДС при обработке однозубой фрезой пары сталь У7 - сталь 45 твердым сплавом Т15К6: V = 100 м/мин; 5=0,05 мм/зуб; / = 1 мм, О = 125 мм;

В{ = 32 мм (сталь У7); В = 42 мм (сталь 45)

Различаются и величины термоЭДС: Е\ = 5,8 мВ по стали У7 и Е2 = 4,8 мВ по стали 45, что свидетельствует о различном химическом составе сталей, различной работе выхода электронов из этих сталей, определяющей контактную составляющую сигнала термоЭДС и о возможностях использования аналого-цифрового преобразования для оценки состояния режущих кромок фрезы.

На рис. 5 и 6 приведены осциллограммы сигнала термоЭДС, полученные в условиях пробного хода, при фрезеровании стальной заготовки сборным многолезвийным инструментом. При проведении экспериментов в первом случае фреза была оснащена пластинами из различных партий поставки с величиной термоЭДС в интервале Е = 8,0... 11,0 мВ. Во втором случае пластины были предварительно отсортированы по термоЭДС пробного хода при точении стали 45 и имели диапазон значений Е = 7,5...8,0 мВ. Порядковый номер пластины соответствовал ее положению в корпусе державки, считая от оборотной метки (черная полоса в центре).

Рис. 5. Осциллограмма сигнала термоЭДС пары сталь 45 - Т15К6 за один оборот фрезы: V- 100 м/мин; 5 = 0,1 мм/зуб; ? = 0,5 мм; =125 мм; В =100 мм

10 60 110 160 210 I. не

Рис. 6. Осциллограмма сигнала термоЭДС пары сталь 40Х - Т15К6 за один оборот фрезы: К= 100 м/мин; 5 = 0,1 мм/зуб; / = 1 мм; £>ф= 125 мм; В = 100 мм

Описанная методика позволяет при настройке фрезерного станка для работы по управляющей программе по осциллограмме (карте состояния) анализировать процессы врезания фрезы б заготовку, учитывать изменение термоЭДС при смене твердосплавных пластин, оценить степень нагруженности каждой режущей кромки.

Исследовано влияние источников вторичных термоЭДС и геометрии режущих кромок твердосплавных пластин на величину основного сигнала. Описаны мероприятия по обеспечению точности измерений сигнала термоЭДС.

В четвёртой главе рассматриваются способы определения допустимой скорости фрезерования при различных условиях комплектации сборных твердосплавных фрез.

Показано, что набор режущих элементов в комплект сборной фрезы производят из условия, что твердосплавные пластины из одной партии поставки обладают одинаковыми режущими свойствами и соответственно одинаковой интенсивностью износа. Приведены данные эксплуатации сборного многолезвийного твердосплавного инструмента, которые свидетельствуют, что до 80%

, т.

отказов (биение, сколы, выкрашивание) составляет естественный преждевременный износ, возникающий из-за неоднородности режущих свойств твердосплавных пластин в комплекте сборной фрезы Предложено установку твердосплавных пластин с заранее неопределенными режущими свойствами в комплект сборного многолезвийного инструмента называть неорганизованным набором режущих элементов

Для решения задачи обеспечения работоспособности сборного многолезвийного режущего инструмента в условиях неорганизованного набора режущих элементов разработан способ автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования на основе измерения термоЭДС пробного хода (патент РФ №2312750) Математическая модель выбора допустимой скорости фрезерования, положенная в основу способа, позволяет решить как прямую - расчет скорости фрезерования, так и обратную технологическую задачу - определение (прогнозирование) стойкости комплекта сборного многолезвийного твердосплавного инструмента Способ осуществляется следующим образом Система ЧПУ типа РС-ЫС производит позиционирование фрезы 1 относительно заготовки 2 на указанных в управляющей программе режимах обработки, начинается врезание фрезы в деталь (рис 7)

Рис 7 Схема контроля состояния режущих кромок торцовой фрезы

АЦП преобразует снимаемый токосъемником 3 с вращающейся фрезы 1 сигнал термоЭДС в 8-разрядный цифровой код, который поступает в систему ЧПУ станка С помощью прикладного программного обеспечения выделяются и запоминаются значения термоЭДС каждой режущей кромки, определяются максимальное и минимальное значения и вычисляется среднеарифметическая величина термоЭДС Еср Одновременно с этим запоминаются моменты времени, в которые поступает сигнал с датчика оборотной метки 4, который используется для идентификации отдельных режущих кромок По полученному значению термоЭДС Еср рассчитывается рабочая скорость фрезерования V

(625-24,7Е ) />,°

- ^ ♦—,м/мин (4)

уО 2 „, £0 4 2 £0Д4

ср

где Еср - среднеарифметическая величина термоЭДС твердосплавных пластин из набора фрезы, выявленная в условиях пробного хода фрезы по стальной заготовке при полной ширине симметричного фрезерования, мВ

Для всех режущих кромок из набора фрезы рассчитывается их стойкость Т,

Т =

( (625-24,7£,) D°2

у t01 s;4 в" Е°24j

(5)

где Е, -величина термоЭДС г-ой пластины из набора фрезы, мВ

Для режущих кромок с максимальным и минимальным значениями термоЭДС определяется их стойкость по выражениям (3), (4)

( (625-24,7О

Т =

-.0 4 jjO 2 г- "24

" mnx /

(6)

где Гтт - минимальная стойкость режущей кромки в комплекте фрезы, мин, Етгл - максимальная величина термоЭДС пластины из набора фрезы, мВ,

' (625-24,7Ет) О^ ^

Т =

щах

V Г01 S0i В02 £j";

(7)

гДе _ максимальная стойкость режущей кромки в комплекте фрезы, мин, £mm - минимальная величина термоЭДС пластины из набора фрезы, мВ

Для оценки режущих свойств комплекта твердосплавных пластин введены следующие коэффициенты

1 Коэффициент неравномерности стойкости Ки

К =Г П (8)

и шач mit» \ '

Коэффициент Кн позволяет оценить разброс режущих свойств твердосплавных пластин в комплекте фрезы, исходя из допущения, что характер износа каждой режущей кромки на выбранных режимах резания одинаков Установлено, что значение К„ = 1,3 можно принять как критерий допустимой неравномерности стойкости в комплекте сборного многолезвийного инструмента, при котором отклонение фактической стойкости инструмента от расчетной не превышает 15% При значениях Кн > 1,3 наблюдается преждевременный износ и поломка пластины (группы пластин) с пониженными режущими свойствами, и, как следствие, выход из строя сборной фрезы в целом

2 Коэффициент использования ресурса режущих свойств Кр

(9)

" 1-1 max

Коэффициент Kç дает возможность определить эффективность использования твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента, исходя из допущения, что максимальной стойкости пластины соответствует максимально допустимая фаска износа

3 Коэффициент отклонения стойкостей режущих кромок К0

0°)

»"г

Коэффициент К0 характеризует запас по стойкости твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента, который зависит от количества режущих кромок с различными режущими свойствами, и определяет, в конечном итоге, вероятность безотказной работы фрезы в течение заданного периода времени

Экспериментальная проверка предлагаемого способа проводилась при симметричном фрезеровании заготовок из стали 45 сборными торцовыми фрезами, оснащенными твердосплавными пластинами марок Т5К10 и Т14К8 Стойкостные испытания показали, что максимальное отклонение заданной стойкости инструмента от действительной не превышает 15%, и может быть принято как допустимое при обработке на фрезерных станках с ЧПУ

Предложено установку твердосплавных пластин в комплект сборного многолезвийного инструмента с заранее определенными режущими свойствами (из одной группы распределения партии поставки) называть организованным набором режущих элементов Создание условий для организованного набора обеспечивалось предварительной сортировкой твердосплавных пластин бесконтактным способом по величине коэрцитивной силы Результаты измерения коэрцитивной силы твердосплавных пластин марок Т14К8, Т15К6, Т5К10 и Т5К12 ГОСТ 19086-80 показали, что пластины одной марки из одной партии поставки с одинаковым сертификатом качества имеют различные режущие свойства Для каждой марки твердого сплава установлен разброс значений коэрцитивной силы, составляющий в среднем Д = 30 50%

Результаты стойкостных испытаний твердосплавных пластин с различными значениями коэрцитивной силы в условиях пробного хода выявили связь между термоЭДС и коэрцитивной силой пластин в пределах одной партии поставки Обработка результатов экспериментов показала, что между термоЭДС и коэрцитивной силой существует линейная зависимость вида

Е = к-Нс + Ь, (11)

где к, Ь - постоянные коэффициешы

Указанные коэффициенты характеризуют связь между термоЭДС и коэрцитивной силой и вычисляются для каждой группы распределения отдельно на основе данных выборочных стойкостных испытаний

Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования в условиях организованного набора режущих элементов на основе последовательного измерения коэрцитивной силы твердосплавных пластин и измерения термоЭДС пробного хода для выборочного числа контактных пар, позволяющий повысить надежность работы комплекта сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени

Способ осуществляется следующим образом У твердосплавных режущих пластин одной геометрической формы и марки твердого сплава измеряют величину коэрцитивной силы Не в ручном или автоматическом режиме Полученные значения коэрцитивной силы представляют в виде гистограммы с делением на 6 10 групп Интервал значений каждой группы не должен превышать величину [ДЯс] - 8 Э В этом случае режущие свойства твердосплавных пластин отличаются между собой не более чем на 10 % В зависимости от числа пластин со значениями коэрцитивной силы объединенных в одну группу, определяют минимально необходимое количество пластин п из одной группы для требуемой достоверности расчетов Для п выбранных пластин в условиях пробного хода измеряют значения термоЭДС по обрабатываемой стальной заготовке На основании полученных данных для каждой группы

распределения строят зависимость (11), по которой определяю! постоянные коэффициенты к и Ь Указанные коэффициенты имеют разное численное значение для каждой группы распределения, обусловленное различными режущими способностями твердосплавных пластин в группах Для твердосплавных пластин из одной группы распределения с учетом известных постоянных коэффициентов данной группы к и Ь и величины коэрцитивной силы Не определяют допустимую скорость фрезерования V

[625-24,7(к Нс + Ь)] р;2

Т°2 г" В02 (к Не + Ь)°24 '

где Не - величина коэрцитивной силы для одной группы распределения, Э, к,Ъ- постоянные коэффициенты

Использование в рассмотренном способе предварительного бесконтактного измерения коэрцитивной силы дает возможность оценить разброс режущих свойств всей партии твердосплавных пластин, что позволяет определять величину термоЭДС пробного хода только для минимально необходимого количества контактируемых пар инструмент - деталь для каждой группы распределения Это обеспечивает снижение подготовительно-заключительного времени на обработку и повышение точности расчета допустимой скорости фрезерования, которая, в конечном итоге, определяет надежную работу сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени

В пятой главе приведены блок-схемы алгоритмов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования для систем ЧПУ класса РС-ЫС в условиях организованного и неорганизованного наборов режущих элементов

Разработанные алгоритмы выбора допустимой скорости фрезерования ориентированы на диалоговую форму подготовки режимной части управляющих программ и обеспечивают возможность обработки каждой детали на режиме, оптимальном для данного сочетания свойств инструментального и обрабатываемого материалов, с обеспечением заданной стойкости сборного многолезвийного инструмента Представленные алгоритмы могут быть использованы для разработки прикладного программного обеспечения, записываемого в память системы ЧПУ и отрабатываемого перед началом обработки детали

Показано, что современные системы ЧПУ как отечественного, так и иностранного производства имеют достаточные технологические возможности для ввода и отработки прикладного программного обеспечения, разработанного на основе предлагаемых способов автоматизированного определения режимов фрезерования Использование микропроцессоров в системах ЧПУ позволяет без потерь производительности усложнить математический аппарат решаемых технологических задач и ввести в методику назначения режимов обработки оптимизацию по одному или нескольким технико-экономическим параметрам

Обосновано, что решение задачи автоматизированного определения рациональных параметров фрезерования может быть получено путем включения модуля автоматизированного расчета режимов обработки на основе оперативного измерения термоЭДС режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента в САПР технологических процессов на станках с ЧПУ

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Анализ эксплуатации сборного многолезвийного твердосплавного инструмента по ряду опубликованных научных исследований и данным заводской практики выявил недостаточную надежность автоматически выполняемого процесса резания на фрезерных станках с ЧПУ

2 Установлено, что основной причиной неточности математических моделей определения допустимой скорости фрезерования является использование постоянного осредненного значения коэффициента С„ и поправочных коэффициентов, учитывающих свойства инструментального и обрабатываемого материалов, без учета допустимых пределов колебаний свойств указанных материалов в пределах одной группы

3 Физически обосновано использование термоЭДС пробного хода (V = 100 м/мин, Бг = 0,1 мм/зуб, t - 1 мм) для оценки сочетания свойств каждой контактной пары сталь - сборный комплект твердосплавных пластин (торцовая фреза) в условиях прерывистого резания Установлена связь между величиной термоЭДС пробного хода и скоростным коэффициентом Су в формуле определения допустимой скорости фрезерования

4. Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования в условиях неорганизованного набора режущих элементов на основе измерения термоЭДС пробного хода контактной пары, позволяющий решить проблему эффективности использования режущих свойств твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента (патент РФ № 2312750)

5 Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования в условиях организованного набора режущих элементов на основе последовательного измерения коэрцитивной силы твердосплавных пластин и измерения термоЭДС пробного хода для выборочного числа контактных пар, позволяющий повысить надежность работы комплекта сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени

6 Разработаны блок-схемы алгоритмов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования для систем ЧПУ класса РС-ЫС в условиях неорганизованного и организованного наборов твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента.

7 Проведены лабораторные и производственные испытания разработанных способов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования Испытания подтвердили обоснованность рекомендаций по обеспечению надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента в заданном интервале времени на фрезерных станках с ЧПУ

8 Техническая документация по разработанным способам и алгоритмам автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования передана в технологическую службу предприятия ОАО Волжский подшипниковый завод «ВПЗ-15» для использования на автоматизированных участках фрезерных станков с ЧПУ

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Плотников, A Л Надежность процесса многолезвийной обработки на фрезерных станках с ЧПУ /АЛ Плотников, Е Г Крылов // Известия ВолгГТУ Серия «Автоматизация технологических процессов в машиностроении» меж-вуз сб науч ст / ВолгГТУ - Волгоград, 2006 -ВыпЗ,№5 -С 21-22

2 Плотников, А Л Оценка работоспособности сборного многолезвийного твердосплавного инструмента на фрезерных станках с ЧПУ /АЛ Плотников, Е.Г Крылов // Вестник Саратовского государственного технического университета -2006 - №3, вып 1 -С 97-100

3 Плотников, А Л Способ повышения эффективности работы многолезвийного твердосплавного инструмента на автоматизированном станочном оборудовании /АЛ Плотников, Е Г Крылов // Сборка в машиностроении, приборостроении -2007 -№9 -С 39-41

Статьи в других изданиях:

1 Плотников, А Л. Энергетический подход к обеспечению работоспособности твердосплавного инструмента /АЛ Плотников, Р Ю Бирюков, Е Г Крылов // Волжский технологический вестник - 2006 - №6 - С 30-33

2 Плотников, А Л Автоматизированный способ назначения допустимой скорости фрезерования на станках с ЧПУ /АЛ Плотников, Е Г Крылов // Волжский технологический вестник -2006 -№7 - С 15-18

3 Плотников, А Л Оценка режущих свойств твердосплавных пластин по величине термоЭДС /АЛ Плотников, Е Г Крылов, Р Ю Бирюков // Изв ВолгГТУ Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении", межвуз сб. науч. ст./ВолгГТУ - Волгоград, 2007 -ВыпЗ,№4 - С 68-70

4 Крылов, Е Г Использование термоэлектрических явлений для повышения эффективности механической обработки / Е Г Крылов, Е М. Фролов // Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики и экономики Секция "Информатика" науч тр юбил X междунар н -пр конф / Минобрнауки РФ, Моек гос ун-т приборостр и информатики - M , 2007 - С 107-113

5 Крылов, ЕГ Способ контроля состояния многолезвийного режущего инструмента по величине термоЭДС контактируемой пары "инструмент-деталь" / Е Г Крылов // Проблемы автоматизации и управления в технических системах тр междунар науч -техн конф / Пензенский гос ун-т [и др ] - Пенза, 2007 -С 56-59

6 Крылов, Е Г Станочные САПР обработки металлов резанием / Е Г Крылов, Е M Фролов // Волжский технологический вестник - 2007 - № 3 - С 32-34

7 Патент РФ 2312750, МПК B23Q 17/09 Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов / Плотников А Л, Крылов Е Г Опубл в БИ №35, 20 12 2007

Крылов Евгений Геннадьевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОЙ РАБОТЫ СБОРНОГО МНОГОЛЕЗВИЙНОГО ТВЕРДОСПЛАВНОГО ИНСТРУМЕНТА НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ

Подписано в печать 22 05_ 2008 г Заказ №3?^ Тираж 100 экз. Усл. печл. 1,0 Формат 60x80 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная

РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, Волгоград, ул Советская, 35

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СБОРНЫХ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ФРЕЗ НА СТАНКАХ С ЧПУ.

1.1 Анализ существующих методик назначения допустимой скорости фрезерования.

1.2 Технологическая природа неоднородности свойств инструментальных и обрабатываемых материалов.

1.3 Задачи технологической диагностики при обработке на фрезерных станках с ЧПУ.

1.4 Современные методы оценки состояния режущего инструмента.

1.5 Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Экспериментальная установка.

2.2 Инструментальные и обрабатываемые материалы.

2.3 Методика определения режущих свойств твердосплавных пластин

2.4 Методика измерения коэрцитивной силы твердосплавных пластин

2.5 Методика оценки точности результатов испытаний твердосплавных пластин.

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМОЭДС ДЛЯ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ КОНТАКТИРУЕМЫХ ПАР В УСЛОВИЯХ ПРЕРЫВИСТОГО РЕЗАНИЯ.

3.1 Обоснование выбора режима предварительного пробного прохода для получистового и чистового фрезерования.

3.2 Физические основы использования термоЭДС пробного прохода в условиях прерывистого резания.

3.3 Методика определения скоростного коэффициента Су как функции от термоЭДС пробного прохода.

3.4 Аналого-цифровое преобразование сигнала термоЭДС как способ получения информации о состоянии многолезвийного инструмента.

3.5 Дополнительные аспекты методики регистрации сигнала термоЭДС при прерывистом резании.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОЙ СКОРОСТИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМОЭДС КОНТАКТНОЙ ПАРЫ ИНСТРУМЕНТ - ДЕТАЛЬ.;.

4.1 Способ определения допустимой скорости фрезерования при неорганизованном наборе твердосплавных пластин в комплекте фрезы

4.2 Обоснование и разработка условий создания организованного набора твердосплавных пластин.

4.3 Способ определения допустимой скорости фрезерования при организованном наборе твердосплавных пластин в комплекте фрезы. 131 Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА БЛОК-СХЕМ АЛГОРИТМОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ С ЧПУ.

5.1 Блок-схема алгоритма определения допустимой скорости фрезерования при неорганизованном наборе твердосплавных пластин.

5.2 Блок-схема алгоритма определения допустимой скорости фрезерования при организованном наборе твердосплавных пластин.

5.3 Разработка модуля автоматизированного расчета и коррекции режимов обработки на фрезерных станках с ЧПУ.

Выводы по главе 5.

Современной тенденцией развития автоматизации машиностроительного производства является применение металлорежущих станков и станочных комплексов с числовым программным управлением. Числовое программное управление (ЧПУ) является универсальным средством управления станками, которое позволяет качественно изменить обработку металлов резанием. Обработка на станках с ЧПУ дает возможность автоматизировать мелкосерийное многономенклатурное производство, использовать многостаночное обслуживание, увеличить производительность труда оператора-станочника за счет сокращения времени переналадки, повысить точность изготавливаемых деталей. Микропроцессорные устройства управления превращают станок в станочный модуль, сочетающий гибкость и универсальность с высоким уровнем автоматизации.

Основой высокопроизводительной и качественной эксплуатации автоматизированного станочного оборудования является эффективность процесса резания. Существующие производственные условия, как в нашей стране, так и за рубежом, не всегда позволяют в полной мере реализовать все технологические возможности станков с ЧПУ. По данным работ [29,120] анализ эффективности использования 20000 станков с ЧПУ в США, Англии и Франции показал, что только 40% этого оборудования использовалось рационально.

В связи с постоянным ростом численности отечественного парка станков с ЧПУ существует задача повышения надежности процесса резания как основного фактора обеспечения эффективной эксплуатации металлорежущего оборудования. Среди факторов, определяющих надежность обработки на фрезерных станках с ЧПУ, преобладающим является фактор стабильной работы сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени, что, в свою очередь, определяется расчетом допустимой скорости резания. Существующие методики определения допустимой скорости фрезерования [38,81,100,101] ориентированы на то, что весь комплект (набор) режущих пластин обладает одинаковыми режущими способностями, и рассчитанная скорость резания является рациональной для всего набора, обеспечивая, тем самым, расчетное время его безотказной работы. В тоже время, практика эксплуатации фрезерных станков с ЧПУ, оснащенных сборным многолезвийным твердосплавным инструментом (торцовые фрезы), показала, что до 50% всех отказов в работе станков связано с преждевременным выходом из строя режущего инструмента [9,24,34,102].

Обеспечение надежности автоматически выполняемого процесса резания в части основных его технологических параметров до сих пор остается полностью не разрешенной проблемой. В большинстве случаев для ее решения идут на значительное (до 50.70%) снижение расчетных значений режимов резания относительно нормативных в предположении, что более низкие скорости и подачи обеспечат стабильную работу инструмента. Обоснованием к указанному снижению является допускаемый техническими условиями на изготовление разброс физико-механических свойств как со стороны обрабатываемого, так и инструментального материала [23,48,98,99]. На практике при пониженных режимах резания имеет место значительный статистический разброс значений стойкости инструмента, достигающий 100% [103].

На сегодняшний день в области разработки новых систем ЧПУ сложилась ситуация, когда математические зависимости теории резания, используемые в алгоритмах расчета режимной части управляющих программ не позволяют выбрать надежные режимы обработки. Каждое новое поколение систем ЧПУ отличается более высокой степенью автоматизации в подготовке геометрической информации, но ни одно из них пока не имеет программного обеспечения и аппаратных средств, которые способствуют выбору режимов обработки, обеспечивающих расчетную стойкость инструмента. В большинстве случаев для расчета элементов режимов резания на фрезерных станках с ЧПУ используются методики, разработанные применительно к универсальным станкам с ручным управлением.

Методики расчета допустимой скорости фрезерования как основного параметра, определяющего заданное время работы (стойкость) сборного многолезвийного твердосплавного инструмента не в полной мере учитывают существующий разброс физико-механических свойств обрабатываемых сталей и разброс режущих свойств твердосплавных пластин. Проблема выбора рациональных режимов резания особенно значима при многостаночном обслуживании фрезерных станков с ЧПУ и при работе станков в составе автоматизированных станочных комплексов, где у оператора-станочника нет физической возможности одновременного наблюдения и контроля над ходом процесса обработки на нескольких станках.

В работах отечественных и зарубежных исследователей [14,26,30,47,53,108,124,125,131] представлены различные средства и методы управления процессом резания на автоматизированном станочном оборудовании, но все они основаны на использовании существующих методик расчета режимов обработки с присущими им недостатками и в целом не решают проблему выбора рациональных режимов резания расчетным путем. Исследования в области эксплуатации фрезерных станков с ЧПУ выявили резервы увеличения эффективности обработки за счет повышения надежности и работоспособности сборного многолезвийного режущего инструмента. Использование этих резервов ставит задачу разработки принципиально новых подходов к назначению режимов обработки с использованием оперативной информации о свойствах каждого инструмента и заготовки. Учитывая широкое применение фрезерных станков с ЧПУ в автоматизированном мелкосерийном и серийном производствах, разработка способов и устройств, повышающих надежность их работы, является важной и актуальной задачей.

В данной работе обосновывается разработка и реализация принципиально нового способа обеспечения надежности процесса многолезвийной обработки на фрезерных станках с ЧПУ, основанного на использовании предварительной оперативной информации о режущих свойствах комплекта сборного многолезвийного твердосплавного инструмента и о свойствах пары инструмент - деталь. Результаты исследований относятся к условиям получистовой и чистовой обработки углеродистых конструкционных и легированных сталей торцовыми фрезами, оснащенными многогранными твердосплавными неперетачиваемыми режущими пластинами.

Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка использованной литературы и приложения. В порядке расположения глав в диссертационной работе решались следующие задачи.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ эксплуатации сборного многолезвийного твердосплавного инструмента по ряду опубликованных научных исследований и данным заводской практики выявил недостаточную надежность автоматически выполняемого процесса резания на фрезерных станках с ЧПУ.

2. Установлено, что существующие математические модели определения допустимой скорости фрезерования обладают рядом неточностей, которые создают значительную погрешность в расчете элементов режимов резания, достигающую в ряде случаев величины 100% и более.

3. Основной причиной неточности математических моделей является использование в указанных зависимостях постоянного осредненного значения поправочных коэффициентов, учитывающих свойства инструментального и обрабатываемого материалов, без учета допустимых пределов колебаний свойств указанных материалов в пределах одной группы.

4. Применение существующих математических моделей в алгоритмах автоматизированного определения параметров процесса фрезерования является нерациональным в связи с необходимостью проведения предварительных испытаний образцов контактируемых материалов.

5. Физически обосновано использование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) пробного прохода (F= 100 м/мин, Ss = 0,1 мм/зуб, t = 1 мм) для оценки сочетания свойств каждой контактной пары сталь - сборный комплект твердосплавных пластин (торцовая фреза) в условиях прерывистого резания. Установлена связь между величиной термоЭДС пробного прохода и скоростным коэффициентом Су в формуле определения допустимой скорости фрезерования.

6. Разработана схема измерения, методика аналого-цифрового преобразования и ввода в систему ЧПУ сигнала термоЭДС для оценки режущих свойств сборных твердосплавных фрез. Исследовано влияние геометрии режущих кромок твердосплавных пластин на точность измерения величины термоЭДС.

7. Предложены новые оценочные характеристики для определения режущих свойств комплекта сборной фрезы в условиях неорганизованного набора твердосплавных пластин: коэффициент неравномерности стойкости многолезвийного инструмента; коэффициент использования ресурса режущих свойств многолезвийного инструмента; коэффициент отклонения стой-костей многолезвийного инструмента.

8. Разработан способ определения допустимой скорости фрезерования на основе измерения термоЭДС пробного прохода, позволяющий решить проблему эффективности использования режущих свойств твердосплавных пластин комплекта сборного многолезвийного инструмента (патент РФ № 2312750).

9. Установлена связь между термоЭДС и коэрцитивной силой режущих пластин одной марки твердого сплава из одной партии поставки, используемая для расчета режимов фрезерования. Разработаны условия создания организованного набора твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента.

10. Разработан комбинированный способ определения допустимой скорости фрезерования на основе последовательного измерения коэрцитивной силы и термоЭДС твердосплавных пластин, позволяющий повысить надежность работы комплекта сборного многолезвийного инструмента в течение заданного периода времени в условиях организованного набора режущих элементов.

11 .Разработаны блок-схемы алгоритмов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования для систем ЧПУ класса PC-NC в условиях неорганизованного и организованного наборов твердосплавных пластин в комплекте сборного многолезвийного инструмента.

12.Предложена методика построения модуля автоматизированного расчета и коррекции режимов резания (станочной САПР) на основе оперативного измерения термоЭДС режущих кромок сборного многолезвийного твердосплавного инструмента и включения его в состав САПР ТП механической обработки.

13.Проведены лабораторные и производственные испытания предлагаемых способов автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования. Испытания подтвердили обоснованность рекомендаций по обеспечению надежной работы сборного многолезвийного твердосплавного инструмента в заданном интервале времени на фрезерных станках с ЧПУ.

14. Техническая документация по разработанным способам и алгоритмам автоматизированного определения допустимой скорости фрезерования передана в технологическую службу предприятия ОАО «Волжский подшипниковый завод ВПЗ-15» для использования на автоматизированных участках фрезерных станков с ЧПУ.

1. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

2. А.с. 1009609 / СССР / Способ определения режущих свойств твердосплавных инструментов / Плотников А.Л., Дудкин Е.В. // Б.И. 1983, №13.

3. Амосов, Е.А. Увеличение ресурса твердосплавных режущих пластин за счет явления приспособляемости и восстановления их работоспособности. Автореф. дис. канд. техн. наук. Самара, 2006. - 22 с.

4. Бабич, М.М. Неоднородность твердых сплавов по содержанию углерода и ее устранение / М.М. Бабич. Киев: Наукова думка, 1975. - 174 с.

5. Башков, В.М. Испытания режущего инструмента на стойкость / В.М. Башков, П.Г. Кацев. М.: Машиностроение, 1985. — 136 с.

6. Беляков, А.А. Методы и средства обмена информацией между системой ЧПУ и системами подготовки управляющих программ / А.А. Беляков // СТИН. 2006. - №8. - С. 6-10.

7. Блатт, Ф.Д. Термоэлектродвижущая сила металлов / Ф.Д. Блатт, П.А. Шредер; Пер. с англ. М: Металлургия, 1980. - 248 с.

8. Блюмберг, В.А. Справочник фрезеровщика / В.А. Блюмберг, Е.И. Зазерский. Л.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

9. Бобров, В.Ф. Основы теории резания металлов / В.Ф. Бобров. М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

10. Бржозовский, Б.М. Динамический мониторинг и оптимизация процессов механической обработки / Б.М. Бржозовский, В.В. Мартынов // СТИН. -2002.-№1.-С. 3-8.

11. Ю.Васильев, Г.Н. Проблемы диагностики и обеспечение надежности металлорежущих станков / Г.Н. Васильев, А.Г. Ягопольский, А.П. Тремасов // СТИН. 2003. - №7. - С. 14-17.

12. П.Васильев, С.В. ТермоЭДС при резании как характеристика качества твердосплавных пластинок / С.В. Васильев // СТИН. 1976. - №5. - С. 27-28.

13. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. М.: Наука, 1988. 480 с.

14. Волчкевич, Л.И. Надежность автоматических линий / Л.И. Волчке-вич. М.: Машиностроение, 1969. - 308 с.

15. Геранюшкин А.В. Разработка алгоритма управления процессом фрезерования титановых сплавов путем автоматизированной оценки текущего состояния режущего инструмента. Автореф. дис. канд. техн. наук. М, 2004. - 18 с.

16. Горбунов С.С. Нейросетевое моделирование контактных процессов при резании по сигналам термоЭДС и акустической эмиссии. Автореф. дис. канд. техн. наук. Н. Новгород, 2004. - 21 с.

17. Гордиенко, В.Е. Зависимость напряженности магнитного поля рассеяния малоуглеродистых и низколегированных сталей от одноосных напряжений растяжения и сжатия / В.Е. Гордиенко, Н.В. Овчинников, А.О. Бакше-ев // Контроль. Диагностика. 2007. №2. — С. 22-27.

18. Горелов, В.А. Многофункциональная система диагностики процессов резания и инструмента / В.А. Горелов, В.А. Семенов, М.Г. Шеметов, А.В. Геранюшкин // Вестник машиностроения. 2005. №9. - С. 22-24.

19. Горелов, В.А. Оценка работоспособности инструмента методами диагностики процессов резания / В.А. Горелов // Контроль. Диагностика. 2007. -№5. С. 48-51.

20. Грибков А.А. Повышение надежности твердосплавного инструмента на основе оптимизации и управления дозированием порошковых компонентов. Автореф. дис. канд. техн. наук. М, 2006. — 19 с.

21. Гузеев, В.И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым управлением / В.И. Гузеев, В.А. Батуев, И.В. Сурков. — М.: Машиностроение, 2007. — 368 с.

22. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

23. Дудкин, Е.В. Работоспособность твердосплавных фрез на станках с ЧПУ / Е.В. Дудкин // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгПИ. Волгоград, 1991. - С. 128-135.

24. Дудкин, Е.В., Сурин И.В. Комбинированный способ контроля режущих свойств твердосплавных изделий / Е.В. Дудкин, И.В. Сурин // Автоматизация технологических процессов в машиностроении: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. Волгоград, 1998. - С. 38-48.

25. Заковоротный, B.JI. Динамический мониторинг состояния процесса резания / B.JI. Заковоротный, Е.В. Бордачев, М.И. Алексейчик // СТИН. -1999. -№12. -С. 6-13.

26. Захаров, В.А. Коэрцитиметры с передвижным магнитным устройством / В.А. Захаров, Г.Я. Безлюдько, В.Ф. Мужицкий // Контроль. Диагностика. 2008.-№1.- С. 32-35.

27. Зориктуев, В.Ц. Мониторинг и прогнозирование износа режущего инструмента / В.Ц. Зориктуев, Ю.А. Никитин, А.С. Сидоров // СТИН. 2007. -№10.-С. 31-34.

28. Иванов, Ю.И. Оценка эффективности инструментов со сменными многогранными пластинами / Ю.И. Иванов, О.И. Законов // СТИН. 2007. -№6.-С. 7-11.

29. Ильин, А.Н. Разработка системы оперативной диагностики режущего инструмента по электрическим параметрам процесса резания. Автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа, 2000. - 15 с.

30. Илясов, Ю.В. Влияние состава твердых сплавов на износ при резании металлов. Автореф. дис. канд. техн. наук. — Ростов н/Д, 2005. 24 с.

31. Иноземцев, А.Н. Оценка стойкости и надежности режущего инструмента в производственных условиях / А.Н. Иноземцев, С.А. Гришин, С.А. Васин, Н.И. Пасько // СТИН. 2000. - №10. - С. 22-24.

32. Иноземцев, Г.Г. Оптимизация процесса резания с учетом диагностического состояния оборудования / Г.Г. Иноземцев, В.В. Мартынов, М.Б. Бровкова // СТИН. 1999. - №12. - С. 9-13.

33. Кабалдин, Ю.Г. Механизмы разрушения твердосплавного инструмента при прерывистом резании / Ю.Г. Кабалдин, А.А. Бурков, С.В. Виноградов // Вестник машиностроения. 2000. - №5. - С. 31-36.

34. Кацев, П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента / П.Г. Кацев. М.: Машиностроение, 1968. - 156 с.

35. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник /

36. B.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, А.В. Ковалев; Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2005. — 656 с.

37. Корндорф, С.Ф. Термоэлектрический метод контроля твердосплавного напайного инструмента / С.Ф. Корндорф, Е.Е. Мельник // СТИН. 2002. -№9.-С. 19-20.

38. Костив В.М. Влияние механических характеристик инструментальных твердых сплавов на работоспособность металлорежущих инструментов. Автореф. дис. канд. техн. наук. Тюмень, 2002. — 16 с.

39. Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. А.Е. Древаля, Е.А. Скороходова. — М.: Машиностроение, 2005. 960 с.

40. Крылов, Е.Г. Обзор современных способов контроля состояния режущего инструмента и выбора рациональных режимов резания в условияхавтоматизированного производства / Е.Г. Крылов // Волжский технологический вестник. 2007. - №2. - С. 27-31.

41. Крылов, Е.Г. Станочные САПР обработки металлов резанием / Е.Г. Крылов, Е.М. Фролов // Волжский технологический вестник. — 2007. — № 3. — С. 32-34.

42. Курч, JI. Выбор современного металлорежущего инструмента в САПР технологических процессов системы Omega Production / JI. Курч, А.

43. Баркун, Е. Кукареко // САПР и графика. 2007. №4. - С. 28-31.

44. Ланге, Ю.В. 5-ая Международная выставка и конференция «Нераз-рушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 16-19 мая 2006 г.) / Ю.В. Ланге, Ю.К. Федосенко, А.С. Бакунов и др. // Контроль. Диагностика. 2006. №10. - С. 3-7.

45. Лоладзе, Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента / Т.Н. Лоладзе. — М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

46. Лошак, М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов / М.Г. Лошак. Киев: Наукова думка, 1984. 248 с.

47. Лукина, С.В. Особенности высокоскоростной обработки с использованием сборных торцовых фрез / С.В. Лукина, Ю.Б. Гуляев // Справочник. Инженерный журнал. 2005. №8. - С. 27-30.

48. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания / А.Д. Макаров. М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.

49. Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский; Под общ. ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. -784 с.

50. Маслов, А.Р. Инструментальные системы машиностроительных производств / А.Р. Маслов. М.: Машиностроение, 2006. - 336 с.

51. Мельник, Е.Е. Контроль состояния режущих кромок твердосплавного инструмента / Е.Е. Мельник // СТИН. 2005. - №4. - С. 16-18.

52. Металлообрабатывающий твердосплавный инструмент: Справочник /

53. B.C. Самойлов, Э.Ф. Эйхманс и др. -М.: Машиностроение, 1988. 368 с.

54. Мирошниченко, В.Г. Влияние фазовой траектории движения резца в пространстве состояний на его износ / В.Г. Мирошниченко, А.В. Авилов // СТИН.-2007.-№6.-С. 15-17.

55. Мокрицкий, Б.Я. К вопросу об управлении работоспособностью металлорежущего инструмента / Б.Я. Мокрицкий, Е.Б. Мокрицкая // Вестник машиностроения. 1998. -№12. - С. 40-47.

56. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под общ. ред. А.А. Панова. — М.: Машиностроение, 2004. 768 с.

57. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ: Нормативы режимов резания / ЦБНТ. М.: Экономика, 1990. - 474 с.

58. Общемашиностроительные нормативы режимов резания. Справочник: В 2-х т. / А.Д. Локтев, И.Ф. Гущин, В.А. Батуев и др.; Под ред. А.Д. Локтева. — М.: Машиностроение, 1991. Т. 1. - 640 с.

59. Павлов П.В. Физика твердого тела / П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов. М.: Высш. школа, 2000. - 494 с.

60. Палей, С.М. Контроль состояния режущего инструмента по ЭДС резания / С.М. Палей // СТИН. 1996. - №10. - С. 21-25.

61. Патент РФ №2063307, МКИ 6 В 23 В 25/06. Способ определения допустимой скорости резания при механической обработке детали твердосплавным инструментом / Плотников A.JI. Опубл в БИ №19, 10.07.1996.

62. Патент РФ №2069343 МКИ 6 G 01 N3/58. Способ определения износостойкости сталей и сплавов / Горкунов Э.С., Макаров А.В., Коршунов Л.Г., Тартачная М.В., Сомова В.М. Опубл. в БИ №32, 20.11.1996.

63. Патент РФ №2117557, МКИ 6 В 23 В 25/06. Способ съема термоЭДС естественной термопары инструмент — деталь / Плотников А.Л. Опубл в БИ №23, 20.08.1998.

64. Патент РФ №2165337 МКИ 7 В 23 В 25/06. Способ измерения ЭДС резания / Александров В.И., Бородаев А.Г., Гализдров А.И. Опубл в БИ №11 20.04.2001.

65. Патент РФ №2173611, МКИ 7 В 23 В 1/00. Способ определения оптимальной скорости резания твердосплавными инструментами / Артамонов Е.В., Кусков В.Н., Помигалова Т.Е. Опубл в БИ №26, 20.09.2001.

66. Патент РФ №2203778, МКИ 7 В 23 В 25/06. Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов / Плотников А.Л., Василенко А.А. Опубл в БИ №13, 10.05.2003.

67. Патент РФ №2229703, МКИ G 01 N 25/32. Термоэлектрический способ контроля неоднородности металлов и сплавов / Корндорф С.Ф., Ногачева Т.И., Мельник Е.Е. Опубл в БИ №15, 27.05.2004.

68. Патент РФ №2257565, МКИ 7 G 01 N 3/58. Способ прогнозирования износостойкости твердосплавных режущих инструментов / Нестеренко В.П., Беломестных В.Н., Арефьев К.П., Кирсанов С.В. — Опубл в БИ №21,2707.2005.

69. Патент РФ №2298455 МПК В 23 В 25/06. Способ определения стойкостных параметров подвижного и вращающегося режущего инструмента / Кабалдин Ю.Г., Щетинин B.C., Хвостиков А.С. Опубл. в БИ №13, 10.05.2007.

70. Патент РФ №2312750, МПК В 23 Q 17/09. Способ контроля состояния режущих кромок сборных многолезвийных инструментов / Плотников А.Л., Крылов Е.Г. Опубл. в БИ №35, 20.12.2007.

71. Патент РФ №93026012 МКИ 6 В 22 F3/24. Способ обработки изделий из твердосплавного материала / Коршунов А.Б., Шемаев Б.В., Шорин A.M., Пикунов Д.В., Щуркова В.В., Шилов С.Л. Опубл. в БИ №26, 20.09.1996.

72. Плотников, А.Л. Оценка работоспособности сборного многолезвийного инструмента на фрезерных станках с ЧПУ / А.Л. Плотников, Е.Г. Крылов // Вестник Саратовского государственного технического университета. -2006. -№3, вып.1. — С. 97-100.

73. Плотников, А.Л. Управление режимами резания на токарных станках с ЧПУ: Монография / А.Л. Плотников, А.О. Таубе; ВолгГТУ. Волгоград: РПК "Политехник", 2003. - 180 с.

74. Плотников, A.JI. Энергетический подход к обеспечению работоспособности твердосплавного инструмента / A.JI. Плотников, Р.Ю. Бирюков, Е.Г. Крылов // Волжский технологический вестник.-2006.-№6.-С.30-33.

75. Плотников, A.JI. Автоматизированный способ назначения допустимой скорости фрезерования на станках с ЧПУ / A.JI. Плотников, Е.Г. Крылов // Волжский технологический вестник. — 2006. — №7. С. 15-18.

76. Плотников, A.JI. Способ повышения эффективности работы многолезвийного твердосплавного инструмента на автоматизированном станочном оборудовании / A.JI. Плотников, Е.Г. Крылов // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2007. - №9. - С. 39-41.

77. Подураев, В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания / В.Н. Подураев. М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

78. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, Н.Д. Юдина, А.И. Са-дыхов; Под ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. - 400 с.

79. Пухальский, В.А. Выбор целевого параметра для оценки эффективности режущего инструмента / В.А. Пухальский // Вестник машиностроения. -2006.-№8.-С. 54-57.

80. Режимы резания металлов. Справочник / Под ред. Ю.В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972. - 515с.

81. Резников, А.Н. Тепловые процессы в технологических системах / А.Н. Резников, JI.A. Резников. М. Машиностроение, 1990. — 288 с.

82. Рогов, В.А. Централизованный контроль режущей способности инструмента в условиях многономенклатурного производства / В.А. Рогов, А.Д. Чудаков // СТИН. 2000. - №8. - С. 15-19.

83. Рыжкин, А.А. Физические аспекты оптимизации режима резания по критерию износостойкости инструмента / А.А. Рыжкин, К.Г. Шучев // СТИН. 1999. -№9.- С. 21-24.

84. Савицкий, Е.М. Электрические и эмиссионные свойства сплавов / Е.М. Савицкий, М.В. Буров. М.: Наука, 1978. - 294 с.

85. Силин, С.С. Оптимизация операций механической обработки по энергетическим критериям / С.С. Силин, А.В. Баранов // СТИН. 1999. - №1. -С. 16-17.

86. Скворцов, А.В. Контроль и диагностика режущих инструментов с помощью вихретоковых преобразователей / А.В. Скворцов, М.С. Уколов, А.А. Скворцов // СТИН. 2005. - №6. - С. 10-13.

87. Солоненко, В.Г. Криогенная обработка твердосплавных режущих инструментов / В.Г. Солоненко, Е.А. Кривовонос // Вестник Донского государственного технического университета. 2007. - №2(33). — С. 200-203.

88. Солоненко, В.Г. Повышение качества режущих инструментов / В.Г.

89. Солоненко, JI.A. Солоненко, И.В. Двадненко и др. // СТИН. 2007. - №6. -С. 12-15.

90. Сосонкин, B.JI. Концепция числового программного управления ме-хатронными системами: архитектура систем типа PCNC / B.JI. Сосонкин, Г.М. Мартинов // Мехатроника. 2000. - №1. - С. 9-14.

91. Сплавы твердые порошковые и керамика. Изделия для режущего инструмента. Метод определения режущих свойств: ОСТ 48-99-84.

92. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов,

93. A.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 846 с.

94. Справочник конструктора-инструментальщика / В.И. Баранчиков, Г.В. Боровский; Под общ. ред. В.А. Гречишникова и С.В. Кирсанова. М.: Машиностроение, 2006. — 542 с.

95. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т / В.Б. Борисов, Е.И. Борисов, В.Н. Васильев и др.; Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. -4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. Т.2. - 598 с.

96. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т / В.Н. Гриднев,

97. B.В. Досчатов, B.C. Замалин и др.; Под ред. А.Н. Малова. 3-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1972. - Т.2. - 568 с.

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

99. Старков, В.К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ / В.К. Старков. М.Машиностроение, 1985.-120 с.

100. Степнов, М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний / М.Н. Степнов, А.В. Шаврин. — М.: Машиностроение, 2005.-400 с.

101. Суслов, А.Г. Обеспечение качества обработанных поверхностей с использованием самообучающейся технологической системы / А.Г. Суслов, Д.И. Петрешин // СТИН. 2006. - №1. - С. 21-24.

102. Сутягин, А.Н. ТермоЭДС как комплексный параметр оценки эксплуатационных свойств деталей машин / А.Н. Сутягин // Справочник. Инженерный журнал. 2006. №3. - С. 59-61.

103. Талантов, Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента/Н.В. Талантов.-М.Машиностроение, 1992.-240 с.

104. Тахман, С.И. Аналитическое решение задачи оптимизации режимов работы лезвийных инструментов / С.И. Тахман // Вестник машиностроения. — 2005. №4 - С. 50-52.

105. Тверской, М.Н. Автоматическое управление режимами обработки на станках / М.Н. Тверской. М.: Машиностроение, 1982. — 208 с.

106. Тикадзуми, С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения / С. Тикадзуми. М.: Мир, 1987. 420 с.

107. Трент, Е.М. Резание металлов / Е.М. Трент. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1980. — 264 с.

108. Третьяков, В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов / В.И. Третьяков. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1976. — 527 с.

109. Труханов, В.М. Надежность изделий машиностроения. Теория и практика / В.М. Труханов. М.: Машиностроение, 1996. — 336 с.

110. Фельдштейн, Е.Э. Прогнозирование работоспособности сменных многогранных пластин режущих инструментов / Е.Э. Фельдштейн // СТИН. -1998.-№10.-С. 14-19.

111. Чикуров, Н.Г. Система ЧПУ класса ICNC для управления обработкой сложнопрофильных деталей на многокоординатных станках / Н.Г. Чикуров, Б.Р. Махмутов // СТИН. 2003. - №3. - С. 11-16.

112. Шестакова Ж.В. Повышение эффективности процесса фрезерования на основе прогнозирования надежности эксплуатации торцовых фрез. Авто-реф. дис. канд. техн. наук. Барнаул, 2006. — 16 с.

113. Экономическое обоснование области применения металлорежущих станков с программным управлением / B.JI. Кубланов, И.А. Маковецкая, А.П. Назаренко и др. М.: Машиностроение, 1987. 152 с.

114. D. Rugar, Н. Mamin, P. Guethner. Magnetic force microscopy: General principles and application to longitudinal recording media // Journal Applied Physics. Vol. 68, 1990. P. 1169-1183.

115. H. El-Mounayri, H. Kishawy, V. Tandon. Optimized CNC end-milling: a practical approach // International Journal of Computer Integrated Manufacturing.

116. Vol. 15, Iss. 5, September 2002. P. 453-470.

117. M. Hou, T.N. Faddis. Automatic tool path generation of a feature-based CAD/CAPP/CAM integrated system // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. Vol. 19, Iss. 4, June 2006. P. 350-358.

118. M.C. Cakir, A. Gurarda. Optimization of machining conditions for multi-tool milling operations // International Journal of Production Research. Vol. 38, Iss. 15, October 2000. P. 3537-3552.

119. Modern Metal Cutting. A Practical Handbook // Sandvik Coramant: Printed in Sweden by Tofters Trycheri AB, 1994.

120. Pedro Daniel Alaniz-Lumbreras. Sensorless detection of tool breakage in milling // Machining Science and Technology. Vol. 10, Iss. 2, July 2006. P. 263274.

121. V. Astakhov. The assessment of cutting tool wear // International Journal of Machine Tools and Manufacture. Vol. 44, 2004. P. 637-647.

122. W.H. Wang, G.S. Hong, Y.S. Wong, K.P. Zhu. Sensor fusion for online tool condition monitoring in milling // International Journal of Production Research. Vol. 45, Iss. 21, November 2007. P. 5095-5116.

123. Y.Altinas. Manufacturing automation. Metal cutting mechanics, machine tool vibration and CNC design // Cambridge: Cambridge University Press, 2000.

124. Yanming Liu, Li Zuo, Chaojun Wang. Intelligent adaptive control in milling processes // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. Vol. 12, Iss. 5, September 1999. P. 453-460.

125. Yong Huang, Steven Y. Liang. Cutting temperature modeling based on non-uniform heat intensity and partition ratio // Machining Science and Technology. Vol. 9, Iss. 3, September 2005. P. 301-323.