автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Оптимизация технологических условий выполнения операций фрезерования концевыми фрезами на основе аналитического метода определения обрабатываемости сталей и сплавов

РЫриЦ/ЗХИЯи АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

о /

Иа правах рукописи

КОНОНОВ Валерий Александрович

УДК 621.91.01:621.914

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

КОНЦЕВЫМИ ФРЕЗАМИ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Специальность 05.03.01 — Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент

Лвтореф ерат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск 1993

Работа выполнена на кафедре «Процесса к оборудование гибких производственных систем» Рыбинского авиационного технологического института.

Научи ы и р у к о г, о д п т с л ь:

Член-коррсспондент Академии технологических наук

Российской Федерации, засл. деятель науки и техники

России, доктор технических наук, профессор Си лиц С. С.

О ф и ц и а л ьн и с оппонент ы:

доктор технических наук, профессор Бердников Л. Н.,

кандидат технических наук Полетаев В. А.

Ведущая организация: Рыбинское конструкторское бюро моторостроения

Защита диссертации состоится « * ¡СО^рТ/рЗ 1993 г.,

в МЧ асов на заседании специализированного Совета К. 064.42.01 пр:г Рыбинском авиационном технологическом институте по адресу: 152934, Рь;б::иск, Ярославская обл., ул Пушкина, 53, ауд. 237.

Просим Вас принять участие в обсуждении диссертации, или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью организации, по адресу института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Б. М. Конюхов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЛБОТЬГ

Актуальность. В условиях рыночной экономики важнейшим показателем о гало ни эф|ектишооти любого машиностроительного производства является его конкурентноспособность, определяемая в основном величиной затрат на изготовление продукции и еэ качеством.

Учитнрчя значительную доли опэрецкй механической обработки, в общем тохнологичэском процессе, в vom чиоле и операций фрезерования кощввит фрезами, одной не актуальных задач, стоящих перед наукой с резании материалов, является создание надехгеа и вф^ектившг методик оптимизации техноло-Готешсп условий их втолютш, поаволяпщх производить назначение тегскх регаоюв резаетм, которые обепгочат, в зависимости от выбранного критерия оптимизации, мшималънне затраты на наполнение операции, наиболее полное использование ресурса рену-цего инструмента, макс5гмяльную производительность обработки я т.д. при обеспечении заданного качества.

Реяениэ етой задачи возможно на основе аполитического >.гэ-тода определения обрабатываемости, который базируется на фундаментальных полсяеняях теория резания и комплексном рассног-рсшш фзеккн явлений, протеквщнх в зоне резания.

Пршэнитэяьнэ к Фрезэроваиш концешни фрозвми такой иод-Ход позволяет учесть кзшеиатические, динамические и теолофтаи-чвсетэ особенности, присугрга данному виду обработки, многообразие услаюй, тзвегошх сстзшфкоЯ конкретных деталей, прютэ-пэннеи новых коясзууютогошд и пкотрунвнталышх материалов, резусаго инструмента, технологического оборудования.

Цель работу. Рсзрсботкз спгштпеского метода определе-иля обрэоатцваетста оталэЯ а сплавов прз фрооеровшгеи копцэ-пая 4рэзомя и пэ ого осэтбэ кэтодаот оптастасщш тезсиологи-чвсинх уолошЗ о учэгсм обеспечения тробузмой точности обработки о аадсгпого кзчзотсэ поверяюста.

Иетодпхо исагэдззатзЯ. Теоретпчосгатэ исследования терло-шишггвсяах яагашЗ баззруются ю оаютаа положениях теории рэзшяя, твзшолзгячоскоЗ Т0пло4пзикл в тяоряа подобия.

В работе попользовалась общепринят*» метода вкспэрпмэя-тальгах яоояеярвчтЗ, Оосс^нкость» является их комзшжойоота, которая оеключается о оокгэотыом раошотрэшш пггаосэ ппстру-ганга, озл а тестэратур резошя.

. А ■

Разработанная методика оптимизации фрезерования конце-шмн фразами реализована в вида пакета прикладных программ для ооы-ыотидах о 1Ш пероснальшх кошьютерова на яеыкв программирования ТигЬоРеаоа1 6.0.

Научная ноеиана. Выявлены аакономэрлоотн влияния тэшара-турносилоьих условий в зоне резания, яврвкт^риэувми* внергети-чвоким критерием А, на интенсишость износа концееш: фрез. Установлено, что:

1. Роот сил и температур в процессе фрезерования приводит к уменьшению критерия А, причем отепень уыенысэния критерия Л носгояша в зоне «окольного изнооа инструмента и увеличивается в момент начала катаотрофгческого износа. В свою очередь относительный линейный изиоо, прэдотавлящий собой относйнио величины фаоки износа по заднойнолерхлостц зуба фреаь и пути резания, кооят экстремальный характер. Его иш-ыум, названный относительным предельным изнооом, соответствует моменту изменения степени уменьшения критерий Л.

2. Зависимость предельного относительного изнооа ог ашр-гвгнчвского критерия также яосит экстремальный харачгер с (минимумом в точке, соотвотогвуадой фрезеровали» с оптимальной температурой. Интенсивность изнооа шотруыента при фрезеровании о твмпературой, отличающейся от оптимальной, при про «а равных условиях, в наиболее сильной степени зависит от тепло-флзических свойстн обрабатываемого материала.

Уотевовлэнлвэ чоличественяне овяэи мекду ьнэргегическш критерием А и харачтернотихаыя изнашивания инструмента легли & основу аналитического кегодз определения обрабатезавмостк при фрезеровании ксящввюш Трезвый.

Практическая цешюоть. Разработана методика оптимизации технологических условие: выполнения операций фрезерования концевыми фрваами, поз долящая определить технологические параметра, обеспечивавдие в вавиошоста от принятого критерия <ш-тнмнзацни минимальную технологическую оебеотошгооть шполнэ-ния операции, максимальную производительность на давно! операции или максимальную размерную стойкость инотрумента. Предлагаемая ыэтодака мохет Сыть использована в сзотеиах автоматизированного проектирования в качестве шдоиотеш расчета ренинов резания или нэпосредогвенно не автоматизированном оборудовании.

Геаливацдя рабою» Результаты работы ваг дрены на ряда

предприятия авиационной и судостроительной врсмнгалэннооти. Ожидаемый вкономичеокяЯ Е*Иакт от внвднвяия в производство роотавляет 8,194 млн. рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обоуадалясь на научнчх конференциях Профессорско-преподавательского согтява Рыбинского овиацион-aortf технологического института 198Э-1993 гг.:научно-твхничбо-хом семинаре "Пути повышения вффектганости обработки материалов рвавшем в машогаотроенин", Ленинград, 1991; каучпо--техняческоЗ конференции "Прогрессивки» тяхвологич )окй9 процессы & яехвнообрабатываяием и оОорочяом производствах", Санкт-Петербург, ХЭ92; Международной конференции по иомери-тельной технике» "Мера-92", Москва, 1992; научно-технической конференции *Прогреоста)£ы& метода я средотвг* обеспечедия кэ-Чвотва изготовления деталей малин", Н. Новгород, 1992; 7111 научной конференции "Топлофиика технологических процессов". Рыбинск» 1992; Межвузовской научно-технической конферей-ции "Качество я надежность технологических систем", Крыаторок, 1992¡научно-техническом семинаре "Прогрессивные решения техно-логин мгшшострсюкия в ыэхаяообрабатнващвм и сборочном производствах", Санкт-Петербург, 1992; нвучно-техннчеоком семинаре "Повышение вф^октивпоотп машиностроительного производстве", Й. Новгород, 1993 г.

Публикации. По теме диссертации получено положительное рояэниэ на вндачу патента на изобретение в опубликовано двенадцать печатных работ.

Стуктура и объем работа. Диооертациояная работа ооотонт па введения, четырех глав, обоих выводов, описка литератур! 102 наименования, изложена <ia 210 страницах машинописного текста о Ьб рисунками, 10 таблицами я нрилотанием нв 6 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДьКШШК РАБОТЫ

{

Во введения приведено обоснование актуальности темы диссертационной работы я дается ее краткая аннотация.

В nepat'fl глава шполяен анализ оостоеття вопросов, свя-ваяяах с оптяжизвциеЯ техголопг;еоких условий выполнения оаврецяа Среэеровения концевыми фреввми, а частноотн: вопросов коследовеяая обрабатываемости отелей Я сплавов; износа, отойкоотя реядого инструмента я кратврпев их оценки; творе-

тнчаокого определения оилопшс характеристик процесса реаапия; существующих методов тепло^аичоокого анализа.

В Оолышшозгве литературы по обработке материалов рев fi-цявм под опгимиапцивй технологйчеаких условия выполнения ого-рацай waxaumeoKofi обработки понимается выбор таких реданов резания, и арекде всего скорости реевния, которые бц обеспечили доотмкэ1ша цклэвоЯ функцией, а еавискмооти от принятого критерия оптимизации, максимального или минимального влечения, при условии шаолавния ограничений по точности обработки, качеству поверхности, затратам шцноотн. При этом адбор режимов реаа¡тя должен быть Та она связан о выбором наиболее йффективного в данных условиях инструментального натериала, вавначеннем оптимальных геометрических параметров инструмента, вчборои .(эффективной COS.

Для проведения оптимизация технологических условия необходимо валггие надеязшх математических моделей, окисцвапдах ггроц&оо реваяия. Однако, как поквзал пиалка литературы, в иво-токда© время наиболее распроотранэнгыми ыатематическянй кюдэ-дяын остаются степенные екопврсмвнт&лыше вашшимоота, устанавливайте овяэь между скороотью раввния и некоторыми параметрами, а таюка включающие в себя ряд поправочных ков<йицн8н-тое. Данные еавиоимооти справедливы для очень увкого интервала олороотой ревения, ограничены рамками проведенных експериментов по их получению, требуют больших ватрат времени и средств для определения числешша значений конотант.в них входящих. Кроме того они не учи-пгват слоеный характер еавиоимооти скорости реаашш от принятой стойкости инструмента.

В связи о атим, одним из наиболее перспективных считав тая подход к оптимизации операций механической обработки, основанный на аналитической методе определения обрабатываемости отелей я сплавов, основав положения которого разработали проф. Ошшым 0.0.

Согласно аналитическому методу уравнение обрабатываемости, т.е. ввшсшооти скорости реваяия от других параметров, находят Путем совместного изучения механических и тешгошх явлений, в частяооти Bs уравнения баланса механическое а тешюзой енергнй:, т.к. они в вначитеяьной степени определяют интенсивность протекания адгевйонзых, диЭДувнонша, хкмичеаких в других явлений е вонэ реаашш, в слеповата льна ивнос в отойкооть инструмента.

Этот Метод успешно применен для оптимиввщш точения,

сверления, вешерования, протягивания, шмг!овш1ия, циливдря-чогеого 4равероавния, однако получомше результата на учитывает особенности концевого фрезерования, что не позволяет их ио-иопольвовать применительно в этому виду обработки. К чиолу таких особенностей относятся: прерывистость ироцеаов реванш; гоременноэ сечение среаа по углу поворота оубе фрвви и, как следствие, переменна» силовые и теплота нагрузки; несвободное резание - участие в работе главной, вспомогательной и переходной рьвувдх кромок; переменная интенсишизоть тепловыделения в зоне резания при углах э плане, отличавшихся от 90°, В соответственно, меняяцеЗся вдоль режущей кромки окружной скорости резания; болызое количеотво различных комбинация главных п вспомогательных углов в плане для различных типов концеаых фрез; наатацпонаргай процесс охлаждения.фрезы при работе с С02.

Учитывая выиеоказанное были определены следующие основные задачи исследования:

I. Получать аналитически© авпнеимооти для роочета теипо-ратурзих пот Я воем резания, количеотз теплоты, перегодяядх й струнку, от о груш пт а деталь, составить уравнение баланса гаи-пичэской и тепловой впаргиЛ при (|реоеровайии концевыми Фразест.

3. Получить теореягчоокпэ формулы для роочета сил резаная и определения угла наклона условной плоскости сдвига.

3. Из уравнения баланса энергий вывести уравнение обрабс*-ТЫВ99МООТВ, т.е. -вааясимоотя скорости резания от параметров обработки.

4. Провести комплексные вхспериментвлыше коолэдоваяля о одновременным изучением сил резания, температур розания и пзпо-сч инотрумента. Получить обобщенные зависимости изнсЕппанют.

Б. Разработать методику оптимизации технологических условна пополнения операций фрезерования концевыми Фрезами.

Во второй главе Проведены теоретические исследования термомеханических явлений при Фрезеровшшя концевыми фрезами.'

Получены выражения для определения следующих геомэтричао-геп и кинематических характеристик зоны резания: ширим среза, средней толщина среза, плоодеди среза, средней скорооти реза-пзя, »'

При проведеики тещюфяэического анализа, о цельв преодоления штекапгчеоких трудноотеЯ, вызванных рциеуваайшллш ооовеииоотямя иооледуемого вида обработки, режущая кромка бы-

ла вхшроконмярованэ прямолинейными участками, т.е. предполагалось, что снятие припуска осуществляется несколькими режущими клиньями, вмеотй обравушдоли вуб фревы. Соответственно, и температуры, и тепловые потоки в воне рчвшшя Целого ауба определялись как суммарные от резания отдельными режущими клиньями.

Изучение температурных шлей производилось методом ио- • тошшков тепла. При втом в »она резания рассматривались три коточника тепла: в условной плоскости сдвига - результат шшо-тической деформации; на передней и ааднаП поверхностях зубе Фроаы - как следотвке работы сил трения и пластических деформаций. Законы изменения ингеисявностеЙ тешюгзыделення ноточкк-ксв тепла пршшмадиоь аналогичными ваконам изменения касательных напряжений в вонах дейотвия етах источников, т.к. касательные напряжения определяют величину сил и работ деформации и трения. В ресультате выведено уравнение, повволяпцве 'теоретически рассчитать среднеинтегральнув контактную температуру резаная:

•с а рео.гч-о.оеипр ^».в (1-а1пт)0,9ва

е-б,г "

Л, ^о.9оТ-о.бгз1пН ци.гю до.оэв

Ус0-08' в1п°-6»8а { —)'

рпо,оы I

V а. >.„ а_ р. НВ

где Ре - -1 ; Р - -В р; п - Е - — ; Я - —Р;

а X & а, ЕЗ

^ «ц й *С - ^

Ро~ уо~ -2-; [ ^ } - критерии подобия;

в - орвднеинтегра.^ная контактная температура реаания; V- оопропшлениэ материала ааготоыш пластическому сдвигу; ч~ средняя скорость резания; а(- средняя голдииа орэао; X. н кокКедиентн тэплопроводнооти обрабатываемого в инструментального материалов; а к ар- коэффициенты температуропроводности обрабатываемого в инструментального материалов; 0 » ^ - (7+а) - угол ваострения ракуща го клина; р,- радауо округления рекуюей кромки; НВ и 8Вр- твердость по Брвнелю обрабатываемого и инструментального ма-

терааяов; I - длила контакта стружки о зубом фрезк по передней поверхности; Д - длина контакта аубо фреаы о обрабатываемой детвльо по ввдаей поверхности; t - глубина резания; D - диаметр фрезы.

В диссертации приведены формулы, позволямаде участь влияние на'среднеиятегральнуо температуру предыдущих аубьеь н смазочно-охлаадаядей кадкостч.

Кроме того, на основе анализа действующа и воне резания теплоdux иоточликов получены уравнения для росчета количеств теплоты, передодяаца в стружку, деталь и зуб фрезы. Для этого был поставлен полный фекгоршй вычислительный оксперлмент переиешшмя факторами в котором были определены харвктерио-тлки реквмов резания, геометрические характеристики инструмента, тепло^язичеокие я мехошгчэские свойстза инструментального а обрабатываемого материков. Однако при обра(5отке рееульта-тоа вксперимента находилась вавислмосгь тепловых потоков не от принятых перемегашх факторов, в от безразмерных комплексов - критериев подобия, форма которых определяется ив отрогах аналитических выражений. Такой подход попволал учеоть вое многообразие зозмоишх случаев обработки концевыми фроо эми. Диаграмма распределения тепла в зависимости от критерия Ре приведена на ряо.1.

Аналогичным образом были получены критэриальша уравнения для расчете тангенциальной Рв и радяальноа Ру ооотавляв-сда силы реваяия» Расчет элементарны.-. ооотвалякдцх сил резаная производился по формулам проф. Силина 0.0., выведенных для условий прямоугольного свободного резания.

Исследованиям! многочисленных учетах доказано, что при обработке ропшгаоч металлических сплавов практически вся механической енергня, аагрэчиваеиая на резание, превращается п тепловую. Это находят парпявние в уравнении балансе анергий:

рВ » " °с * Од ♦ % <2> ' ''

где V - средняя вдоль режущей кромки скорость резания; Qq, Од ■ Qq - кплгчвотва теплое, переходяитив и отрукку, деталь я вуб фрееи соответственно. s

Математячеоют преобразования выражения <2 о учетом пь-«учеяпах * даооерташта уравнений для силы резаная я тепловых ютокоа, после дуп?ае его упрощение на ЭВМ позволяли вывести

:о

pe —

■40Х - Р6ЫБ; Сф-40 мм; 8в-0,16 мм; B-I6 мм; t-б мм Гио.1

Т —

2HS2MBKD-P9K6; Ik~U мм; V-O.IQ м/о; 6.-0,1 мм; B-ÛO им; t-3 мм; 7-16°; а-148

Рис.2

уравнение обрабатываемости отелей и отибвсв при фреперовговга концевым« фрезами:

X 9 ®оТ-о,б£"Э1пН

Ре - [0,1613 - -:---*

ь

1р а ^.О,» (1_е1п7)0.9вЭ ^О.О», 1

р0о,огв » cy.pt* - о. ог»1пР

. 13)

б1П°

Лг

Подотовив в правуо часть уравнения (3) значение оптамоль-ВСЗ температур« резания« которая является своего рада константой для пары "инструментальный - обрабатываемая* мятериалы, возможно производить выбор ракимов резания, сбаоггешгвпвдих Инструменту максимальную размерную огойкость и наилучшее качество обработанной поверхности.

Из уравнения баланса механической и тепловой вяер ий было также получено уравнение для теоретического опрядела-

аЬ.ср е

ния вначения анергвтичвского критерия А» -р- , который

шгроко используется как характеристика протекания термомэха-шгчесуквдс явлений, т.к. вклпчаег в себя их интегральные параметры - силу Рв и температуру резания в.

В третьей главе проведены ркоперкмектзлыше исследования термомеханических явлений и изнашивания инструмента при концевом Среверовании методами теории подобия. Экспериментальные исследования проводились не специальном стенде, включением а себя Фреаернь.й станок, четнрехкомпонеьтнмй динамометр, в котором ус 'йнайлиаалась Оурвбвтываемая заготовка, устройство для гамерешы температуры ревяния и стандартный комплект усилительное, измерительной и регистрирующей аппаратуры.

' В качеотве обрабатывав»«! материалов были выбраны предотеките ли различных груш обрабатываемости: углеродистая отель 46, легированная отель 4ОХ, нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, инструментальная сталь ХВГ, жаропрочный сплав ХН62МВКО, тита-аовый сплав ВТЗ-1.

В качестве инструмента нспольэоввлиоь ковдовыо фревн ия 5нстрорежущих стала» марок РШ, Р6МБ, Р9К&, РвКГО.

Экспериментальны» исследования проводились оерядоя. В [апдой серии производилась обработка заготовок аа одного мз-

териала, причем все технологические параметры оохренялиоь постоянными, за исключением скорости резания. После проведения опытов отрсшшоь графические вависимооти иоследуемых параметров от времени работы (рио.2).

Анвлиа результатов экспериментов показал, что вавиоимоо-ти относительного предельного износа (10ЛП и ьути ревания L от скорости резания, при сохрядошш постоянными других параметров обработки, в бопьшинстве случаев носят вкотремальный характер, Зкотромумы втих функций ннолддвотся при реаании оо скоростями, при которых б зоне р^аания развиваются оптимальные температуры. Методом пошагового регрессионного анализа получено уравнение, устанавливающее связь между огтималькым (минимальным; относительным линейным я.шооом и критериями подобия в виде!

ре l, 924*o,3Ö1 lnHt t ,611nB jjo.eae

1^ -2,693 IQ"5 -

pt.EII ]j«,o30+l 12?

E'•3i"(1-Bln-r)0',»e(B/D)0'e - . (4)

sln°,44ü (К К )*«ee4*°«33'1пЯ*«.eiInB

При получения уравнения (4) предварительно определялись коэффициент парной корреляции и критерия Фишера для каждого независимого параметра. Значение критерия tesopa Сило снижено до 2, что позволило включить в модель параметры, имеосне корреляция о величиной о уровнем значимости несколько

большим 0,05, но не вшяо 0,2. Благодоря атому ковф!иШ1внт детерминации модели Н-квадрат уввЛ1гчилоя о 77,2 до 85,4 и, соответственно была вначительна повышена информационная способность уравнения (4).

Уравнение (4) обладает большой общностью, т.к. критерии подобия включают в оебя механические и теплофизичеокие свойства обрабатываемого и инструментального материалов, геометрические параметры инструмента, характеристика сечения срезаемого слоя.

¡Доследование поведения относительного износа в условиях отличншс от оптимальных проведено на основе гипотезы, выдвинутой проф. Силиным С.С, о возможном существовании тесной свя-ев между интенсивность» нааооа Инструмента и критерием д.

Графическая интерпретация вавиоимооги Ьолп-Г(А) предотавлеыа на рио.З. Для исследования этой зависимости был введены параметрические критори» (А/А0) и (^олг/^олпо^' где Ав- сиачвние опоргвтгчвского критерия для условий оптимального фрезерования.

Как видно ив рио.4 в ,;войной логарифмической оиотеме координат при работе о ревимвми, прювыааквдвди оптимальные (аоиа справа от точки и/Ао)-1) екопериментвльные точки для различных видов обрабатываемых материалов хорошо группируются около прямых лшшЯ. Соотвзтотвекчо форма связи была представлена степенной зависимость»!

(Н-Сг

Nutm/ Ао 1 * *

где пмсвэаголь п принят функ'ртональным. Корреляционный анализ покааал, что наиболее аильное влияние на значение показателя п окадшаапт теплофизичеокие свойстве, в частности теплопроводность и теплоемкооть. После проведения регреооионного анализа получено выражение:

n-11.657-7,167(^1 1+1,4взГ ^ }, (6) ^ (Хсp)„J (Хор)д>

где штдоко "и* относится к свойства»* инструментального материала.

При фреаеровчнин на рекимах, иэ превышающих оптимальные, какой-либо функциональной связи мэвду манду степенным коэффициентом выражения (5) п свойствами обрабатываемых материалов не обнаружено и он принимает единственное значение п—0,172.

Выравения (4),(Б).(6) описывают поведение относительного предельного износа прешпение которого, вызывает резкий рост как сил так и температур резания. В некоторых случаях требуется эксплуатация инструмента кок до тек и после достояния им предельного износа. Такие ситуации описывает следующая обобщенная зависимость:

где Ат я Ац- текущее и предельное значения внерге плоско го критерия. Коэффициент П1 в выражении (7) принимает двя апаче-

"олп

10

-Т

3,в

50 40

30 20 10 О

I

1

J -ь /

3

■pl......<

А —

I - Сталь 46; 8 - СТаль 40Х; 3 - I2XI8HÍOT; 4 - ХН62МВКЮ; 6 - ВТЗ-Х Рио.З

а.О

I 1.8

Г— Ï.6 Vn

1,4 1.2

0,8 1,0 1,4 i/Äo -

О - 45; О- 40; Q- ХЕГ; |- XH62MBKD

д- хгпвщот;^^ втз-1

Рис.4

0,85 1,0 1,16 А

Рис. Б

ввя: п,- -Б,76 - для вони нормального износа, Л <

п,-12 - для аиш катастрофического ианооа, А > Ад.

Графический вид зависимости (V) представлен на рио.5.

АН1ЛигичеокиЯ метод определения обрабатываемости лредпо-нагает нали'ше уравнений озяэи мевду важнейшими параметрами маания. Такие уравнения получены из рассмотрения выражений [3>, (•*)- (Б), <6>, (?) и др.

Уравнение * овязыващее стойкооть инструмента Т о допустимым износом по задней поверхности Ьап и скоростью ревання»

I----(8>

V вгввов(1-ги0> ^ I

Уравнение, овязнвоодвв скорость рваакия со отойкоотьи нотрументв:

5.

,, г г т. ггаЛ в1) гп]."

I"? »Уышоадовово.-гг/в) I к ] ] ■

•п * т9 * '

? »Уипвадовово.-гг/в) I Ас } <9)

ца коаХфэдсвнтн ш,, т0, т3, т4 являются функциями критериев >добия, входящих в выражения (3), (4), (В), (в), (7).

Уравнение, связывание» время работа инструмента о ивно-)м ауба фревы по в в див п повэрхнооти и скоростьв реошшя:

2 - А Г" . А_ Г"|

т - -а-Г — ^ Г — 1. . (Ю)

7 агссов(1-21/С> <■ А0 ' Ь Ал \

Проверка методами математической статистики подтвердила отоверпооть результатов оксщврименгалышх иоол дований и екввтнооть полученннх формул.

В четвертой главе на основа теоретических и експеримаи-яьных исследований, шполненшх в главах Я и 3, изложена раз-Зотвнная методика оптимизации технологических условий шпол-мя операция фрезвроошшя концевыми фревпыа по рааличнш кривя*.

При отташвеции по вковомичеокому критерию а качество тевой функции принимается переменная доля оебеотомооти |рацяи, аавиожцая от режимов ревания.

При оптимизации по критерию проиаводительвостйв качестве целевой функции принимается количество деталей, обрабатываемых в единицу времени.

При оптимизации по критерию максимальной равмерной стойкости в качестве целевой функции принимается оптимальная око-рооть резания, определяемая по внрвжеюпо (3).

Согласно разработанной методики оптимизации в качеотве ограничения приняты точность обработки я шероховатость поверх» нооти.

Характерной оообенноотьо фрезерования концевыми Срезами является вдоокай податливооть инструмента, которая мокет достигать от €0 до 90 8 податливости роей технологической сиоте-мы. Для определения максимальной погрешности обрьботки в работе была предлскена итеративная процедура, реализованная в виде программы для зам, оогласда которой при каждой нтврацда последовательно определяется положение точки зуба, контактируетеА о образущей номинальной обработанной поверхности и веоткость фрезы в этой точке, геометрия сечения среза и величина отеи-ыавдой силы для каждого из вубьев учаотвувдих в реванин, суммарная отхимрщая сила и, соответственно, погрешность обработка на данной итерации. По окончании воей процедуры становятся известной максимальная погревнооть обработка.

Шероховатость поверхности оценивалась параметром Ни, для расчете которого теорегпчвоккм путем получено соответствующее вырсвэше. Соглваио етому выражению вы осте нвровяоо-тсй И функционально овявана о Оольакы количеством технолэ-

с

гичеоких и фшических параьйгров.

Концевое фреаерование характеризуется узким полем рациональных решмов резания. По в тому по разработанной методике оптимизации технологических уолошй екстреиум целевой фунхцаз определяется путем исследования воего поля поамокных реагмов. Учитывая вцоокэе быстродействие современных вычислительных мают, ох етрокое распространение и небольвов число параметров оптимизации, данный метод оказался наиболее целесообразным.

ОШЩВ ВЫВОДЫ 110 РДБОТВ

г

I. Механические, тепловые явления в каше явотрумевтв шаямосвяввяи ■ взаимообусловлены, что подтверждает необхода-

ИОСТЬ 1LS совместного изучения.

2. В результата теоретических иооледооаниЛ голучепи геометрические и кинематические характеристики войн резания.

3. На основе анализа источников тепла, действующих в зоне резания, получены уравнения для расчета температурных полей в плоскости сдвига, на контактных поверхностях зуба фрезы, ор9Дн0ин*0ГралыгоЯ контактно!! температуры резания. Значения всех величин, яходягщх в эти уравнения известны, до опнтч или Ьогут быть рассчитаны.

i. Получены урагнэнил для количеств тепла, переходяпца 3 отрукку, инструмент а деталь. Соотаалена уравнение баланса Ъзханической 1. тепловой опертой, ценность которого заключается а том, что оно устанавливает связь скорости резания о различными технологичомами параметрами.

5. Методами теории планирования аксперимеята выведены Сравнения для расчета тангенциальной и радиальной ооставля»-fcíric силй розашм.

6. Получено теоретико-вкоперименталыюе выракение для определения угла наклона уолозной плоакооти сдвига о помопц>ю «второго возмоюю опрвделн-ь степень пластической деформация ' <2зтвривла сишав»аого припуска.

7. На основе аяалиаа уравнения балансе мохянической и тепловой анергий выведено уравнение обрабатываемости для операций фрезерования концевыми ({ревами, уотаяавливащое связь мевду скорсстьп резания в другими технологическими параметрами.

3. Проведены комплексные експериментальные исследования О одновременным изучением сил резания/температур резаияя и йзнааивщшя инструмента. В реаультятв получены обобщенные зависимости, уотвнаплотавдие связь мчкду относительным линейным износом и параметрами концевого фрезерования для условий оптимального резания а условий, отличадцихон от оптимальных. На этой основе получена система уравнений для определения ваяней-аих характеристик: скорости резания, отойкооги инструмента или величиям его износа. Данные уравнения являются основой аналитического методе определения обрабатываемости.

9. На основе получеиных результатов разработана методика оптимизация технологических условий выполнения операций фрезерования концевыми фрезами. Данная методика реализована в вида программы для персональных компьютерев, которая используется

при автоматизированном проектировании технологических процеооов на предприятиях города Рыбинска.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТШВ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кононов З.А. Способ намерения температуры ревания щи концевом фрезеровании. Положительное реиеютэ Госкомитета РФ по делам открытий и изобретений на выдачу патента по ыаявке

ß 4930027/08/034423/22.04.91. U.WI. В23 QI6/00.

2. Силин О.С., Кононов В.А. Аналитический метод определения оптимальных икоростяй резвния при Фрезеровании концевыми фрезами на оганках о ЧПУ,//Путн повышения Рффрктивнооти обработки материалов резанием в машиностроении.- Материалы научно-технического оемияара.- Ленинград, 1991.- 0.II-I2.

3. Силин С.С., Козлов В.А., Кононов В.А. Оптимизация операций механической обработка методами нелинейного программирования.//Прагресоивные технологические процессы в механозб-рабатнвапвдм и оборочноч производствах.-Материалы научно-технической конференции. Санкт-Петербург, 1992.-0.6-7.

4. Силин С.О., Колонов В.А. Оптимизация огшраций механической обработки по критериям качества и минимальной стоганоо-Ти.//Гевисы докладов Международной конференции по измерительной технике "Иера-92". Москва, Х993.-С.22-23.

Б. Сялнн 0.0., Козлов В.А., Кононов В.А. Повышенна еффек-тнвнооти лвввийноВ обработка материалов к качеотва изготовляемой продукции технологическими методами.//Прогрессивные метода вс средства обеспечения качеотва Изготовления дэталай навил.-Теввсы докладов научно-технической конференция. И. Новгород, 1993.-О.12-13.

6. Силин С.О., Кононов В.А. Исследование процеооов конца -вого фрезерования на основе анализа термомеханаческих явлений. //Теплофизика технологических процессов.-Тезисы докладов VIII научной конференции. Рыбинск, 1992.^<5.142-144.

7. Кононов В.А. Расчет температурных полай от действия быотродвижущихся источников тепла сломюй формы в переменной интенсивности тепловыделения.//Теплофизике технологических процессов.-Тезисы докладов VIII научной конференции. Рыбалок, 1992.-С.144-14Б. '

8. Склин С.С., Козлов &.А., Кононов P.A. Оптимизация операций механической обработки методами геометрического програм-

гароваыил.//Каче отво и надекнооть технологических ояотем.-Те-аиш докладов ЦэгааузовоксЯ научно-техшчвокой конференции. Краматорск, 1992.-С.33.

9. Силин О.С., Кололоа В.Д. Исследование процессов концевого фрезерования методами теории подобия .//Качество и надежность технологических оиотем.-Тезисы докладов Цежвувовокой научно-технической конференция. Краматорск, 1992.-О.37-38.

10. Силга С.О., Кононов В.Л. Экспериментальные иоалсдр-аания ироцеооов износа концевых Фрво методами теории подобия. //Прогрессивные рвзвкил технологам ывдаыоотроания в »гохвпооб-рабвтываюцем и оборочном производствах,-Материалы ваучпо-гехначеского оемшара. Санкт-Петербург, 1993.-0.42-43.

11. Кононов В.Л.» Ливанов В.Н. Расчет ограничений по точ-сости обработка п шероховатости поверхности при шборе роиздоп концевого 5р9зарованш1.//Поилзе1шв оффеккшноотн мешаноогрон-тедьного производство.-/¿зтеряалы научно-технического семинара. Н, Новгород, Г993.-0.98-99.

12. Силин 0.0., Кононов В.А. Исследования процэосоп изпо-оа копцэсых Фреа методами теории подобия.//Повьгаениэ вффэктсга-поогп иаашюотроительного производства.-Материалы ваучно-тех-цтвсиого с<з.'.спшра. lt. Ноагород, 1993.-0.ББ-56.

13. Кононов В.А. Сяредолэпвэ рациональных рекимов концевого фреверовеняя па основе изучения терыомехвничэских явлений./ЛЗеотшш мвянностроешя.-1993.-й 6-5.-0.39-41.