автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение эффективности точения труднообрабатываемых сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного классов с использованием опережающего пластического деформирования

005013351

Ингеманссон Александр Рональдович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОЧЕНИЯ РУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ ФЕРРИТНОГО, ЯАРТЕНСЯ ТНО-ФЕРРИТНОГО И МАРТЕНСИТНОГО КЛАССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

05.02.07. - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

2 2 (л АР

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград-2012

005013351

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Волгоградском государственном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Полянчиков Юрий Николаевич.

Официальные оппоненты: Плотников Александр Леонтьевич

доктор технических наук, профессор, Волгоградский государственный технический университет, профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов»;

Пушкарев Олег Иванович доктор технических наук, доцент, Волжский институт строительства и технологий (филиал) Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, профессор кафедры «Технология машиностроения и стандартизация».

Ведущая организация ОАО «ВНИИТМАШ», г. Волгоград.

Защита состоится 17 апреля 2012 г. в 10.00 на заседании диссертационн совета Д 212.028.06 в Волгоградском государственном техническ университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект им. В.И.Ленина, д. ' ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградск государственного технического университета.

Автореферат разослан « •// » марта 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Быков Юрий Михайлов«

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В современных экономических условиях технологические процессы маши-строительного производства должно отличаться высоким уровнем эффектив-сти. На сегодняшний день механическая обработка материалов остается локирующим методом формообразования поверхностей. В частности, точение яется главным способом изготовления деталей типа тел вращения. Объектом настоящего исследования является точение труднообрабатывае-х коррозионно-стойких хромистых и сложнолегированных сталей ферритно-мартенситно-ферритного и мартенситного классов, которые применяются изготовления деталей, работающих в условиях ударных нагрузок, в среде ов, агрессивных сред, повышенных (до 800 °С) и пониженных температур, оцесс точения данных материалов отличается значительной темперагурно-овой напряженностью, осложненной высокочастотной цикличностью струж-бразования, что обусловливает пониженную работоспособность инструмен-качество обработки и производительность операций. Повышение эффектив-ти точения данных труднообрабатываемых сталей предполагается за счет стечения повышения работоспособности режущего инструмента, производи-ьности процесса и качества получаемых поверхностей. Для решения задач, стоящих перед диссертационным исследованием, ис-ьзуется способ точения с опережающим пластическим деформированием Д) по обрабатываемой поверхности [Патент РФ №2399460]. Комбинирован-е методы резания с ОПД характеризуются наличием резервов существенного ышения эффективности механической обработки, при этом они не требуют циальных мер по обеспечению безопасности труда. Исследование способа точения с ОПД по обрабатываемой поверхности яв-тся актуальной задачей, решение которой направлено на обеспечение воз-ности практического применения способа резания и расширения научной ы для совершенствования комбинированной обработки. На сегодняшний 1Ь имеется опыт изучения резания с ОПД, однако существует ряд аспектов, бующих либо углубленного исследования, либо не рассматривавшихся ра-Необходимо определить характер физических явлений, протекающих в зоне ания при применении ОПД и установить резервы повышения эффективности эаботки, выявить условия наибольшего повышения обрабатываемости сталей, работать математическую модель, позволяющую прогнозировать прирост [)ективности точения от применения ОПД и предложить практические реко-(дации по точению с ОПД. Цель работы.

Повышение работоспособности режущего инструмента, производительно-I обработки и качества обработанных поверхностей при точении труднообра-ываемых сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного класс использованием ОПД.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Исследование физических основ повышения эффективности обрабо точением при использовании ОПД;

2. Установление условий наиболее рационального ведения обработки то нием с ОПД;

3. Определение условий резания, способствующих повышению работос собности режущего инструмента при точении с ОПД;

4. Исследование направлений повышения производительности обрабо при точении с ОПД;

5. Исследование особенностей процесса повышения качества обработан поверхности при точении с ОПД;

6. Разработка математической модели формирования шероховатости об ботанной поверхности при традиционном точении и точении с ОПД;

7. Разработка практических рекомендаций, направленных на реализа повышения эффективности обработки точением при использовании ОПД.

Методы и средства исследования.

Теоретические исследования выполнялись с использованием современ положений теории резания материалов, обработки поверхностным пласти ским деформированием (ППД), технологии машиностроения, механики раз шения и физики твердого тела, статистического анализа и методик математ ского моделирования.

Экспериментальные исследования проводились на основе планирова экспериментов с применением спроектированной и изготовленной технологи ской оснастки для точения с ОПД по обрабатываемой поверхности и соврем ных средств исследования процесса резания.

Научная новизна работы.

1. Установлены особенности физических процессов, протекающих в зоне р ния, способствующие повышению эффективности точения при применении ОП

2. Установлены закономерность изменения теплопроводности обраба ваемого материала, подвергнутого ОПД, и ее влияние на характер физичес процессов в зоне резания.

3. Установлены закономерности изменения эффективности точения с О обрабатываемой поверхности в зависимости от условий и режимов обработки

4. Разработана математическая модель формирования шероховатости по чаемой поверхности при традиционном точении и точении с ОПД по обраба ваемой поверхности.

5. Установлено повышение эксплуатационных характеристик выпускае\ продукции при точении с ОПД по сравнению с традиционным резанием, о словленное уменьшением накопленной скрытой энергии деформирования, от сительной деформации кристаллической решетки и напряжений II рода в верхностном слое деталей.

Практическая ценность.

1. Спроектировано и изготовлено двухроликовое приспособление для то ния с ОПД по обрабатываемой поверхности, позволяющее выполнять дефор рование в широком диапазоне рабочих усилий.

| 2. Разработана математическая модель, описывающая закономерности формования шероховатости при точении с ОПД по обрабатываемой поверхности традиционном точении, позволяющая прогнозировать получаемую величину еднего арифметического отклонения профиля Ка, определять прирост эффек-вности процесса резания при использовании ОПД и вносить соответствующие ррективы в базовый технологический процесс, в том числе на этапе проекти-вания. На базе математической модели создана программа для ЭВМ для рас-та величины параметра Яа поверхности, обработанной традиционным точении точением с ОПД.

3. Разработаны практические рекомендации, позволяющие реализовать по-шение эффективности точения при использовании ОПД. Апробация работы.

Основные положения работы представлялись на ХШ-ХУ1 регион, конф. лодых исслед. Волгоградской обл. (ВолгГТУ, Волгоград, 2008-2011), IIМНТК гплофиз. и технол. аспекты управ, качеств, в машиностр.» (ТГУ, Тольятти, 2008), ПС «Производственные технологии» (Рим, Флоренция, Италия, 2008, 2010)'46-49-внутривуз. НК ВолгГТУ (Волгоград, 2009-2012), МП К «Молодая наука XXI века» Ъ1А, Краматорск, Украина, 2010), ВНТК «Методы повыш. технол. возмож мегал-раб. оборуд. с ЧПУ» (УГАТУ, Уфа, 2010), МНТК ((Автомобиле- и тракшростр^ в сии: приоритеты разв-я и подготов. кадров» (МГТУ «МАМИ», Москва, 2010). Публикации.

Основные материалы диссертации опубликованы в 21 печатной работе, в 1 числе, в одной монографии, девяти изданиях, рекомендованных ВАК,' и х зарубежных. Получены патент РФ на изобретение и свидетельство РФ о ударственной регистрации программы для ЭВМ. Реализация результатов работы.

Результаты исследования приняты к внедрению в ОАО «ПО «Баррикады» Волгоград). Прогнозируемый годовой экономический эффект составляет

000 рублей.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов по рабо-

1 списка использованной литературы. Работа содержит 209 страниц машино-•ного текста, 75 рисунков, 27 таблиц, список использованной литературы, ючающий 169 наименований (из них 29 зарубежных).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационного исследования в зи с необходимостью комплексного повышения эффективности современной анической обработки, описаны сложности отличающие точение труднообра-ываемых сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного ссов, описаны проблемы, стоящие перед настоящим исследованием. В первой главе выполнен анализ способов повышения эффективности об-отки металлов резанием и способов обработки резанием с ОПД.

Проанализированы современные тенденции увеличения эффективно! технологических средств осуществления процесса резания (станочного обо дования, режущих инструментов, технологической оснастки).

Представлены аспекты оптимизации и автоматизации процесса резания ] средств повышения эффективности обработки.

Выполнен обзор направлений интенсификации процессов механичеа обработки (высокопроизводительные процессы резания, процессы резаню особыми кинематическими и физическими схемами обработки, комбиниров ные методы обработки резанием).

Показано, что процесс интенсификации обработки резанием ведется в правлении изменения характера приложения механического воздействия на с заемый слой, использования химических, электрических и тепловых видов в действия, а также применения комбинированных методов обработ основанных на совмещении механического, теплового, химического и электри ского воздействий. Главные задачи подобных изысканий - повышение рабо способности режущего инструмента, качества и производительности обработк

Рассмотрены работы отечественных и зарубежных исследователей пос щенные применению ОПД при резании. Установлено, что использование О позволяет повысить технологическую и экономическую эффективность об ботки. Определены области, требующие исследования.

Сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе описана методика проведения экспериментальных исс дований.

Обработка выполнялась на токарно-винторезном станке модели 1М63.

В качестве обрабатываемых материалов использовались коррозион стойкие хромистые и сложнолегированные стали ферригного, мартенсит] ферритного и мартенситного классов. В качестве главных представителей п менялись стали 20X13,14Х17Н2 и 13Х11Н2В2МФ.

Использовались твердосплавные режущие сменные многогранные плас ны (СМП) тригональной формы: \VNUM 080408 - российского производств \VNMG 080408-ТР - производства фирмы «Ьсаг» (Израиль); р=95°, (р1=5а, а= Использовались непокрытые СМП их твердых сплавов ВК6, Т15К6, Т5К ТТ7К12, ТН20. В качестве представителя режущих инструментов с износост кими покрытиями применялся сплав 1С9250 («Ьсаг») с трехуровневым покры ем (Т1'С№->А1203-»'ПЫ), нанесенным химическим способом (С\Ш).

Для осуществления ОПД по обрабатываемой поверхности спроектирова и изготовлено двухроликовое приспособление для обкатывания. Конструкц позволяет выполнять ОПД и резание одновременно и поэтапно в широком д пазоне рабочих усилий. Для определения режима ОПД автором предложена рактеристика комбинированной обработки - «коэффициент ОПД»:

к (

КОПД , '

где _ глубина наклепанного поверхностного слоя, созданного ОПД, мм;

/ -глубина резания, мм.

Выполнялось определение усадки стружки, частоты цикличности стружко-|>разования. Получение и исследование корней стружек производилось по ме->дике, разработанной научной школой резания металлов проф. Н. В. Талантова. ¡ля исследования микротвердости использовался микротвердомер ПМТ-3.

Измерение составляющих силы резания производились посредством дина-ометра модели DKM 2010 («TeLC», Германия), интегрированного с ПК. Тем-гратурная напряженность процесса резания оценивалась посредством регист-щии цифровым осциллографом PCS500 («Velleman instruments», Тайвань) 'рмоЭДС естественной термопары режущий инструмент-заготовка и фиксации ¡мпературы твердосплавной СМП методом искусственной термопары. При ^следованиях изменения теплопроводности металла, подвергнутого ОГ1Д, ис-Ььзовался прибор для измерения теплопроводности КИГ-02Ц.

Исследование параметров микрогеометрии обработанной поверхности вменялось при помощи профилографа-профилометра «Абрис-ПМ7», интегриро-iHHoro с ПК. Изучение изнашивания СМП выполнялось на инструментальном якроскопе БМИ-1. Рентгенографические исследования поверхностного слоя Сработанных деталей производились при помощи дифрактометра «ДРОН-3».

В третьей главе приведены результаты исследования характера физиче-их процессов, протекающих в зоне резания, при точении с ОПД.

а) традиционное точение; б) точение с ОПД {Копд= 1,2) Рисунок 1 - Корни циклических стружек (Сталь 14Х17Н2 - твердый сплав (6; ?=1лш; у=90м/мин; $„=0,25блш/об)

ОПД создает у поверхности обрабатываемой детали упрочненный слой оп-деленной глубины и степени наклепа, характеризующийся большей плотно-ыо несовершенств кристаллической решетки по сравнению с материалом в ходном состоянии. Отсюда следует, что частицы металла, поступающие в зо-опережающего упрочнения, создаваемую режущим инструментом, обладают вышенной величиной деформации. Поэтому уменьшение величины работы иергетических затрат), направленной на зарождение, продвижение дислокаций поведение их плотности вблизи кромки лезвия до значения, соответствующего зрушению, обусловливает снижение интегральной суммы напряжений, дейст-ющих в зоне опережающего упрочнения при резании с ОПД по сравнению с адиционной обработкой.

При использовании ОПД в области стружкообразования и упрочнения зоны жтактного пластического деформирования (КПД) поступает металл, обла-

дающий меньшей пластичностью по сравнению со случаем обычного резан Кроме этого, имеет место ослабление уровня напряжений в зоне первичных формаций. Представленные изменения ослабляют распространение области у рочнения КПД по высоте и по длине, а также обусловливают снижение уров упрочненности объемов зоны вторичных деформаций и сопротивления дефо мированию. Например, для условий обработки, соответствующих рисунку средняя микротвердость в контактной зоне при точении с ОПД снизилась 20% по сравнению с традиционным точением.

Снижение сопротивления пластическому деформированию определя уменьшение мощности источника тепловыделения в зоне резания при обработ с ОПД. Исследования, посвященные определению теплопроводности метал подвергнутого ОПД установили сокращение величины данной характеристш до 50% по сравнению с материалом в исходном состоянии. В условиях ослабл ния мощности источника тепловыделения концентрация тепла в плоскост скольжения способствует более активному развитию разупрочнения деформ рованных объемов при общем уменьшении температуры резания при обработ с ОПД по сравнению с традиционным точением, что в совокупности с описа ными ранее положениями обусловливает облегчение контактного течения пр резцовых слоев стружки.

Установленный характер протекания физических процессов при обработ с ОПД способствует увеличению значений угла сдвига Р и снижению коэфф циента продольной усадки стружки по сравнению с традиционным точение что свидетельствует об улучшении параметров лезвийного резания. Наприме при точении стали 13Х11Н2В2МФ инструментом из ВК6 (*=0,5мм; у=135м/ми 5й=0,147лш/о6) для традиционной обработки /?=23°, а для обработки с ОП

(.КопГ 1,6)-^29°.

Описанные явления способствуют снижению тангенциальной Р2, осевой и радиальной Ру составляющих силы резания в среднем на 15-20% при точен с ОПД по сравнению с традиционным точением.

Зависимость изменения температурно-силовой напряженности точения характера ОПД обрабатываемой поверхности отличается немонотонностью существованием двух принципиально отличающихся видов воздействия ОП (рисунок 2). На первом участке (К0Пд=0+3,2 (рисунок 2а); К0пд=0^2 (рисун 26)) с ростом коэффициента К0пд происходит снижение температурно-силов

оффет.аах

напряженности резания до определенной точки-экстремума - кощ , соотве

ствующей максимальному снижению силы и температуры резания. На данно этапе увеличение степени предварительной деформации, сообщаемой поверхн стному слою заготовки, обусловливает уменьшение работы, затрачиваемой ш струментом на доведение объемов металла до разрушения у кромки лезв Дальнейшее увеличение К0пд приводит к качественному изменению процес обработки. Возрастание степени предварительного упрочнения приводит уменьшению положительного влияния по уменьшению работы пластическо деформирования и, напротив, способствует увеличению сопротивления обраб

ываемого тела внедрению режущего клина в зоне первичного и вторичного заимодействия и, следовательно, росту тепловыделения и сил резания.

Копд Коля

а) б)

а.) Тангенциальная Р2, радиальная Ру и осевая Рх составляющие силы реза-ия (Сталь 20X13 - твердый сплав ТН20; Н),5мм; у=135м/мин; 5о=0,147лш/об); б.) ТермоЭДС процесса резания (Сталь 20X13 - твердый сплав Т15К6; /=1 мм; у=90м/мин; л'п;=0,256лш/о6) Рисунок 2 - Закономерности изменения темпсратурно-силовой напряжен->сти точения от величины К0пд (При К0п/г® ~ традиционное точение)

Точение с ОПД обрабатываемой поверхности обусловливает определяющее

^ эффект, сш _

ияние глубины резания на величину копд . Закон изменения функции

эффект.хтх

ощ от глубины резания характеризуется нелинейностью - с увеличением

_ эффект.тах

1уоины резания необходимое значение копд уменьшается, соответственно,

кращается интенсивность необходимого увеличения усилия деформирования а стадии ОПД, что является благоприятным аспектом при осуществлении позднего методами ППД. Снижение пластичности обрабатываемого материала в

эффект.пах

сходном состоянии определяет уменьшение значения копд вследствие

нижения способности металла накапливать деформацию.

При обработке с ОПД установлено уменьшение значений среднего коэф-ициента усадки стружки по сравнению с традиционным точением. В условиях иклического стружкообразования это свидетельствует об увеличении началь-ого значения угла сдвига и, соответственно, сокращении амплитуды колебаний ронта сдвига между начальным и конечным положениями, что обеспечивает

уменьшение отрицательного влияния повторяющихся актов изменения параме ров процесса резания на работоспособность лезвий и качество обработки.

Использование ОПД обеспечивает снижение температуры резания по сра нению с традиционным точением, что обусловливает ослабление интенсивносч развития неустойчивости на конечной границе фронта сдвига, выражаем« уменьшением частоты цикличности стружкообразования /ц. Данное условр обеспечивает повышение эффективности процесса точения, в том числе увел] чение работоспособности режущего инструмента. Например, для условий обр ботки, соответствующих рисунку 1, при традиционном точении ^¡=1,39кЛ/, при точении с ОПД - /ц=\,\\кГц. Для г=180м/мин при традиционном точени /и=6,6кГц, а при точении с ОПД -/¡¿=6,06кГц. Повышение скорости резания его собствует снижению величины уменьшения /ц при обработке с ОПД по сравн нию с традиционным точением. Точение сталей, отличающихся большим знач нием /ц, характеризуется снижением величины уменьшения /ц пр использовании ОПД. При обработке с ОПД режущим инструментом с изиос< стойкими покрытиями установлено заметно большее сокращение^ по сравн нию со случаем точения непокрытыми лезвиями.

В четвертой главе представлены результаты исследования повышения р ботоспособности режущего инструмента и производительности обработки пр точении с ОПД.

Применение ОПД обрабатываемой поверхности позволяет повысить сто! кость режущего инструмента (СМП как с износостойкими покрытиями, так без них) по критерию максимально допустимого размера площадки износа п задней поверхности И3 до 2,5 раз, размерную стойкость инструмента до 2,5 раз производительность процесса (увеличение скорости резайия при фиксированно стойкости пластин) до 1,5 раз по сравнению с традиционным точением.

Снижение частоты цикличности и амплитуды колебаний характеристи процесса резания, нагрева и давлений, действующих на рабочие поверхност инструмента, при точении с ОПД способствует ослаблению пластического де формирования режущего клина, адгезионно-усталостных и диффузионных яв лений изнашивания инструментов с покрытиями и без покрытий.

Зависимость снижения интенсивности изнашивания лезвий от характер предварительно сообщенной материалу заготовки деформации аналогична из менению температурно-силовой напряженности процессов, протекающих в зон

эффект.тл\

разделения металла, - величины наклепа ОПД, соответствующие коп;( , от

носятся к наибольшему повышению стойкости инструмента при точении с ОПД

С увеличением скорости резания и вызванным в связи с этим ростом тепло выделения, уменьшением вклада силового фактора в формирование интенсив ности изнашивания и развитием диффузионных процессов эффект повышен! работоспособности инструмента при использовании ОПД снижается, оставаяс при этом существенным на фоне традиционной обработки. Например, для уело вий, соответствующих рисунку 1, при точении с ОПД имело место увеличени стойкости СМП (А,=0,3лш) в 2,5 раза по сравнению с традиционной обработке"

22,5 и 9мин соответственно). Для скоростей резания 135 и 180м/мин повышение аботоспособности составило 1,9 и 1,2 раза соответственно. Увеличение скоро-ти резания при обработке инструментами с износостойкими покрытиями имеет енее существенное влияние на изменение работоспособности лезвий по срав-ению с непокрытыми пластинами. Например, повышение стойкости СМП из плава 1С9250 при точении с ОПД стали 14Х17Н2 (г=1лш; 5„=0,25бмм/об) со-тавляет 1,6; 1,5; 1,4 раза для у=90; 135; 180м/мин соответственно. Причина анного явления заключается в том, что покрытие выступает барьером на пути 1ффузионного растворения контактирующих пар, интенсифицирующегося с остом скорости резания.

Увеличение подачи при точении с ОПД обеспечивает возможность более одного использования ресурсов повышения работоспособности режущей платины и производительности обработки по сравнению с традиционным точени-м за счет снижения нагрузки, действующей на лезвие, и стока теплоты в тело нструмента при уменьшении мощности источника тепловыделения в зоне ре-ания.

Повышение запаса пластичности обрабатываемого материала в исходном остоянии способствует большему возрастанию стойкости СМП при обработке ОПД. Например, отношение предела текучести аоа к временному сопротивление для стали 14Х17Н2 равно 0,76, а для стали 13X11Н2В2МФ - 0,84. При том период работы с идентичными режимами резания (см. рисунок 1, при то-

ении с ОПД Коп%= к

эффект.11

') до достижения заданной величины И, при исполь-

овании ОПД для первой стали больше в 2,5 раза, чем при обычном точении, а м второй - в 1,7 раза.

В пятой главе представлены результаты исследования повышения качества производительности обработки при точении с ОПД.

Применение ОПД при точении обеспечивает снижение значений парамет-ов Яа, Ятах, Яг, Бт обработанной поверхности и существенное повышение роизводительности процесса резания (более чем в 3 раза) по сравнению с тра-иционным резанием за счет наличия возможности увеличения подачи при за-анном уровне параметра Яа обработанной поверхности (см. таблицу 1). 'аблица 1 - Повышение производительности точения при использовании ОПД

Режимы и условия обработки

Традиционное точение

Яа, мкм

мм/об

Точение с ОПД

Яа, мкм

мм/об

К,

ОПД

ж

Повышение производительности точения, %

у=90м/мин; /=0,5мм; сталь 20X13

ВК6

Т15К6

Т7

ТН20

1,8

ж

1,5

0,083

0,083

0,166 0256

^200

ТЩГ

М.

зX

300

~>ш

~>ШГ

у=180.м/лшн; 1=0,5мм; сталь

20X13 у=180м/мин; /=0,5мм; сталь ЗХ11Н2В2МФ

"Ж5~

2,2

ТТ5Ж

ТН20 Т15К6

Ж

0,083

2_ 1,8

1ЩТ

таг

0,083 0,083

0256

Ж

таг 0,166

за

>300 ">5ШГ

1,6

<200

При точении с ОПД происходит уменьшение размеров очага разделен металла по линии среза за счет снижения напряжений, действующих в зоне р зания, а разрушение в нем протекает более стабильно, в том числе, благода снижению неустойчивости пластического деформирования в условиях циклич ского стружкообразования. Кроме того применение ОПД содействует снижен] значений параметров Яа, Ятах, Яг, Бт микрорельефа за счет уменьшения изн шиваемости лезвий.

п эффект, тах

Величины копд , принадлежащие диапазону максимального снижен

температурно-силовой напряженности процесса точения с ОПД, соответству] наибольшему снижению значений параметров Яа, Ятах, Яг, Бт, характеризу щих микрогеометрию обработанной поверхности.

Увеличение скорости резания, пластичности обрабатываемого материала исходном состоянии и сопротивляемости инструментального материала изн шиванию в сочетании с невысокой теплопроводностью способствует росту э фективности снижения значений параметров Яа, Ятах, Яг, Бт обработайте поверхности и повышения производительности точения при использовани ОПД по сравнению с традиционным резанием (таблица 1). Увеличение подач способствует некоторому сокращению повышения производительности точен и относительного уменьшения, остающегося при этом существенным, значени параметров Яа, Ятах, Яг, Бт обработанной поверхности при использовани ОПД (таблица 1).

Отсутствие на сегодняшний день математических зависимостей, опись вающих выходные параметры точения с ОПД по обрабатываемой поверхност является существенным препятствием для успешного применения способа практике токарной обработки. Для решения представленной проблемы построе на математическая модель влияния основных параметров обработки на качеств получаемой поверхности.

В качестве факторов, определяющих значение функции отклика (Яа), вы ступают скорость резания, подача, теплопроводность инструментального мате риала, коэффициент Копд- Модель получена посредством регрессионного анали за, выполненного на основе данных полного факторного эксперимента с двум уровнями варьирования переменных для линейной модели и тремя - для сте пенной и показательной. Наиболее объективной по итогам анализа признан* степенная модель, которая характеризуется минимальной относительной по грешностью и достаточно хорошо согласуется с исходными данными.

На основании результатов исследований автором предложена зависимость:

0,1 0,16 0,4 -0.04

А, = 1,33. К .Д -50 . Кощ , (2)

где V - скорость резания, м/мин;

X - коэффициент теплопроводности инструментального материала, Вт/м-К;

50 - подача, мм/об;

Копд- коэффициент ОПД.

Зависимость рекомендуется для продольного точения без СОТС стали

Функция

12 -0Д412 ;Í3 4jj*y¿ : U' -o.Mip

POSH

IÍ6 -0,0412

' : _ LJ-ii íc. -0.641:

Jlt''

1 jBV. ОДХИЗДТЫ

-

ОШС

■ V ::

0X13 (с»,2=440 MTla) при К=90-180л*/ш/н, Я=11-50Ви/л<-.К, 5„=0,083-0,256лш/об, чвдрО,001-3,2, ¿=0,5мм. При расчете Л« для традиционного точения следует (азначать К0цд=0,001. При выполнении экспериментов нижний уровень КоП,г() 6 данном случае процесс резания происходил без ОПД), но для построения модели принимался равным 0,001 для возможности выполнения сопутствующих егрессионному анализу расчетов, включающих логарифмирование. При этом [опущении глубина наклепа ОПД была бы равна 0,0005лш, что ничтожно мало, аким образом, эта условность не влияет на результат регрессионного анализа.

Рисунок 3 - Окно программы для ЭВМ с результатами расчета величины параметра Ка обработанной поверхности при точении с ОПД

Для автоматизации вычислений на базе математической модели создана программа для ЭВМ по расчету величины Ка обработанной поверхности при »бычном точении и точении с ОПД (см. рисунок 3) [Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2012611474]. Особенностью программы является наличие возможности дополнения, уточнения и развития пользователем статистической базы для выполнения расчета.

| Рентгенографическими исследованиями установлено повышение эксплуатационных характеристик выпускаемых деталей при точении с ОПД по сравнению с традиционным резанием, обусловленное улучшением напряженно-реформированного состояния поверхностного слоя за счет уменьшения величин Накопленной скрытой энергии деформирования ис на 53%, относительной деформации кристаллической решетки 4г на 31 % и напряжений II рода ап на 31%.

В шестой главе приведены практические рекомендации по обработке то-!ением с ОПД.

Для реализации наибольшего повышения работоспособности режущих ин-трументов, производительности процесса и качества обработанных поверхно-

эффект, шах . _

стеи режим ОПД должен соответствовать параметру кдпд (таблица 2). П этом необходимо учитывать особенности изменения эффективности точен при применении ОПД, описанные ранее.

Таблица 2 - Рекомендуемые значения глубин наклепа ОПД соответствующих

Вид точения./Глубина резания I, мм

Обрабатываемый материал

08X13,12X13,20X13 | 14Х17Н2

Глубина наклепа ОПД И„ак, мм

13X11Н2В2МФ

Получистовое: 0,5 </<2

1,2

1,2

Чистовое: 0,25 </<0,5

1,2 </?„ак < 1,6

0,8

0,8

При осуществлении ОПД следует избегать увеличения градиента напр женно-деформированного состояния в поверхностном слое, подлежащем срез В противном случае на активную часть лезвия будет поступать металл с повь шенным сопротивлением пластическому деформированию в приповерхностны объемах и низкой степенью упрочнения в основной части срезаемого материал Подобное обстоятельство формирует условия снижения эффективности увел чения работоспособности режущих инструментов, производительности проце са и качества получаемых поверхностей при обработке с ОПД. Упрочнение сл дует производить в один рабочий ход.

Следует использовать многороликовые устройства для ОПД, в частност при чистовом точении, обеспечивающие повышенную жесткость обработки п сравнению с однороликовыми и исключающие попадание неравномерного пр пуска на режущее лезвие вследствие сформированного односторонним нагр жением радиального биения. При обтачивании крупногабаритных деталей мн гороликовое устройство для ОПД по обрабатываемой поверхности позволяе исключить из технологического оснащения операции люнет.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Показано, что уменьшение величины работы, затрачиваемой режущи инструментом на отделение срезаемого слоя, и сопротивления пластическом деформированию обусловливает снижение интегральной суммы напряжениГ действующих в зоне резания, сил и температур резания при точении с ОПД п сравнению с традиционной обработкой.

2. Зависимость изменения температурно-силовой напряженности точен от характера ОПД обрабатываемой поверхности отличается немонотонностью существованием двух принципиально отличающихся видов воздействия опере

* эффект, тах

жающего деформирования и определенной точки-экстремума - копд , соот

ветствующей максимальному снижению силы и температуры резания.

3. Применение ОПД обрабатываемой поверхности позволяет повысит стойкость режущего инструмента по критерию максимально допустимого раз мера площадки износа по задней поверхности до 2,5 раз, размерную стойкост

инструмента до 2,5 раз и производительность процесса (увеличение скорости резания при фиксированной стойкости пластин) до 1,5 раз по сравнению с традиционным точением.

4. Использование ОПД при точении за счет улучшения параметров физиче-:ких процессов, сопровождающих образование новой поверхности, и снижения «носа режущего инструмента обеспечивает уменьшение значений параметров ?а, Ятах, Яг, Бт обработанной поверхности и увеличение производительности троцесса резания по сравнению с традиционным точением.

5. Характер повышения работоспособности режущего инструмента, произ-юдительности точения и качества обработанной поверхности при использова-ши ОПД определяется режимами и условиями комбинированной обработки, войствами инструментального и обрабатываемого материалов.

6. Разработаны математическая модель и программа для ЭВМ, описывающие закономерности формирования шероховатости при точении с ОПД по об-абатываемой поверхности и традиционном точении, позволяющие прогнозиро-ать получаемую величину параметра Яа обработанной поверхности и, тем амым, определять прирост эффективности процесса резания, вносить соответ-твующие коррективы в базовый технологический процесс.

7. Рентгенографические исследования обнаружили повышение эксплуата-ионных характеристик выпускаемых деталей при точении с ОПД по сравнению

традиционным резанием, обусловленное улучшением напряженно-еформированного состояния поверхностного слоя за счет уменьшения величин акопленной скрытой энергии деформирования и„ относительной деформации

ристаллической решетки и напряжений II рода ап.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих 11 ра-отах (из общего числа 21 печатной работы):

Монография:

1. Эффективные технологии дорнования, протягивания и деформирующе-ежущей обработки: коллектив, моногр. / С. К. Амбросимов, А. Н. Афонин, . Р. Ингеманссон, А. Н. Исаев, А. В. Киричек, Д. В. Крайнев, А. Р. Лебедев,' . Ф. Макаров, А. В. Морозова, П. А. Норченко, Ю. Н. Полянчиков, Д. Л. Со-вьев. - М.: Издат. дом «Спектр», 2011. - 328 с.

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

2. Ингеманссон, А. Р. Повышение работоспособности режущего инструмента и точении коррозионно-стойких сталей с опережающим пластическим дефор-

ированием / А. Р. Ингеманссон // Металлообработка. - 2011. - № 6. - С. 10-15.

3. Математическая модель формирования шероховатости обработанной по-рхности при точении с опережающим пластическим деформированием корро-онно-стонких сталей / А. Р. Ингеманссон, Н. Г. Зайцева, Ю. Л. Чигиринский, . В. Крайнев // Металлообработка. - 2012. -№ 1. - С. 11-15.

4. Положительное воздействие опережающего пластического деформиро-ния на формирование шероховатости поверхности, обработанной резанием /

Ю. H. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон В. В. Амельченко, А. В. Раздрогин // Изв. ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные тех нологии в машиностроении». Вып. 6: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волго град, 2010.-№12. -С. 41-43.

5. Получение оптимальных характеристик поверхностного слоя деталей npi резании по методу с опережающим пластическим деформированием 1Ю. Н. По лянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, Г. В. Геронтиди, А. Р. Ингеманссон / Известия ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2009. - № 8. - С. 31-33.

6. Приспособление для токарной обработки с опережающим пластическим де формированием /10. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, А. Р. Ингеманссон, С. О. Щед риков // Изв. ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» Вып. 7 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград 2011. -№ 13. - С. 3942.

7. Улучшение обрабатываемости резанием сталей с различным строением npi опережающем пластическом деформировании / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон // СТИН. -2010. -№ 10. - С. 28-30.

8. Улучшение параметров шероховатости при обработке резанием с опере жающим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон // Вестник СГТУ. - 2010. -№ 1. - С. 67-71.

9. Эффективность применения безвольфрамового твёрдого сплава ТН 20 при резании нержавеющих сталей с опережающим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчиков, Д. В. Крайнев, П. А. Норченко, А. Р. Ингеманссон, С. О. Щедриков, А. С. Иночкин // Изв. ВолгГТУ. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении». Вып. 6 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - № 12. - С. 43-45.

Патенты и свидетельства:

10. Пат. 2399460 РФ. МПК В 23 В 1/00. Способ обработки деталей резанием с опережающим пластическим деформированием / Ю. Н. Полянчиков, П. А. Норченко, Д. В. Крайнев, А. Р. Ингеманссон, JI. А. Качалова, Л. С. Анге ловская; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - №2009111702/02; заявл. 30.03.2009; опубл. 20.09.2010, Бюл. № 26. 6 с.

11. Свид. о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2012611474 РФ. МП1 (нет). Расчет величины среднего арифметического отклонения профиля обработанной поверхности при точении с опережающим пластическим деформированием и традиционном точении / Ю. Н. Полянчиков, Ю. JL Чигиринский, Д. В. Крайнев, А. Р. Ингеманссон, Н. Г. Зайцева, А. В. Раздрогин; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - №2012611474; заявл. 14.12.2011; опубл. 8.02.2012.

Подписано в печать 07.03.2012г. Заказ № 155. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета.

400005, г. Волгоград, ул. Советская, 35

61 12-5/3092

Министерство образования и науки РФ Волгоградский Государственный Технический Университет

Ингеманссон Александр Рональдович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОЧЕНИЯ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ ФЕРРИТНОГО, МАРТЕНСИТНО-ФЕРРИТНОГО И МАРТЕНСИТНОГО КЛАССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Специальность 05.02.07 Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

на правах рукописи

УДК 621.91

Научный руководитель доктор техн. наук, профессор Ю. Н. Полянчиков

Волгоград-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......................................................................................4

Глава 1. Анализ способов повышения эффективности обработки металлов резанием, в том числе с опережающим пластическим деформированием (ОПД). Постановка цели и задач исследования.........................................................7

1.1. Анализ способов повышения эффективности обработки металлов резанием......................................................................................7

1.2. Анализ способов обработки резанием с ОПД..............................30

1.3. Постановка цели и задач исследования.....................................35

Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований.............37

2.1. Описание экспериментальной установки...................................37

2.2. Выбор обрабатываемых материалов, режущего инструмента..........38

2.3. Методика осуществления ОПД...............................................42

2.4. Определение температурной напряженности процесса резания и теп-лофизических характеристик обрабатываемого материала..................47

2.5. Получение и исследование корней стружек.................................53

2.6. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований....................................................................................57

Выводы по главе 2....................................................................59

Глава 3. Исследование физических процессов в зоне резания при точении с ОПД...........................................................................................60

3.1. Особенности контактного взаимодействия в зоне деформирования..61

3.2. Механизм стружкообразования при резании с ОПД......................91

3.3. Влияние характера ОПД на выходные параметры процесса обработки.........................................................................................106

Выводы по главе 3..................................................................115

Глава 4: Повышение работоспособности режущего инструмента и производительности обработки при точении с ОПД.........................................117

Выводы по главе 4..................................................................132

Глава 5: Повышение качества и производительности обработки при точении с ОПД........................................................................................134

5.1. Улучшение параметров микрогеометрии поверхностного слоя деталей, обработанных точением с ОПД.............................................134

5.2. Математическая модель формирования шероховатости обработанной поверхности при точении с ОПД и традиционном точении................152

5.3. Особенности напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя деталей, обработанных точением с ОПД..........................174

Выводы по главе 5..................................................................181

Глава 6: Практические рекомендации по обработке точением с ОПД.........183

Выводы по работе........................................................................189

Список использованной литературы.................................................191

Введение

В современных экономических условиях машиностроительное производство должно отличаться высоким уровнем эффективности. Конкуренция на российском рынке с участием иностранных представителей обусловливает наличие комплекса задач, стоящих перед промышленным предприятием. Выпускаемая продукция должна отличаться необходимыми надежностью и качеством, а деятельность производителя должна быть экономически целесообразной. Представленные проблемы решаются на различных стадиях: проектирование конструкции, подготовка производства к выпуску, изготовление и реализация изделия. Изготовление продукции является одним из важнейших этапов. Поэтому современный технологический процесс должен отличаться значительной степенью эффективности. На сегодняшний день механическая обработка материалов остается доминирующим способом формообразования поверхностей, причем основная доля выполняемых работ относится к операциям лезвийного резания. Последние отличаются технологической гибкостью, способностью обеспечивать качество в определенном диапазоне требований, осуществлять съем материала относительно больших сечений и др. В частности, точение является главным способом изготовления деталей типа тел вращения.

Изготовленные точением детали должны соответствовать требованиям, предъявляемым к геометрической точности размеров, формы и расположения поверхностей, параметрам микрогеометрии получаемых поверхностей, напряженно-деформационному состоянию поверхностного слоя. При этом обработка должна характеризоваться экономической эффективностью. Необходимо обеспечивать высокую работоспособность режущего инструмента. Так, в отчетах об испытаниях выпускаемых режущих инструментов производители отмечают размер партии деталей, обработанных одним лезвием до его замены. Важно реализовывать резервы повышения производительности. На-

пример, по данным одного из лидеров мировой инструментальной промышленности - компании «8ап<М1с СоготапЪ> (Швеция), повышение скорости резания на 20% позволяет снизить себестоимость детали на 15% [165].

Технологический процесс точения сопряжен с существенными сложностями при резании труднообрабатываемых материалов. Такие стали и сплавы характеризуются наличием особых физико-механических свойств (коррозионная стойкость в различных средах, жаростойкость, жаропрочность), позволяющих производить детали, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками. Процесс точения данных материалов отличается значительной температурно-силовой напряженностью, осложненной высокочастотной цикличностью стружкообразования, что обусловливает пониженную работоспособность инструмента, качество обработки и производительностью операций.

Объектом настоящего исследования является обработка труднообрабатываемых коррозионно-стойких хромистых и сложнолегированных сталей ферритного, мартенситно-ферритного и мартенситного классов (группа 2 по классификации [101]). Данные материалы применяются для изготовления деталей, работающих в условиях ударных нагрузок, в среде газов, агрессивных сред, повышенных (до 800°С) и пониженных температур. Стали представленного класса применяются при производстве валов, осей, втулок, цапф, фланцев, дисков и др. Детали из этих материалов используются в паровых турбинах, компрессорных машинах, гидравлических прессах, узлах основного оборудования АЭС и др. Повышение эффективности точения данных труднообрабатываемых сталей предполагается за счет обеспечения повышения работоспособности инструмента, производительности процесса и качества получаемых поверхностей.

Благодаря исследованиям отечественных и зарубежных ученых, инженеров накоплен значительный опыт в области улучшения обрабатываемости материалов резанием. Перед данной работой стоит задача комплексного по-

вышения эффективности обработки коррозионно-стойких сталей ферритно-го, мартенситно-ферритного и мартенситного классов. Для ее реализации используется способ точения с опережающим пластическим деформированием (ОПД) по обрабатываемой поверхности [77].

Данное исследование должно установить возможность и характер повышения работоспособности режущего инструмента, производительности и качества обработки при использовании ОПД. Необходимо определить характер явлений, протекающих в зоне резания, выявить условия повышения эффективности процесса и предложить практические рекомендации по точению с ОПД.

Исследования, представленные в данной диссертационной работе, являются частью проблемы «Исследование физических основ процесса резания и повышение эффективности механической обработки», разрабатываемой на кафедре «Технология машиностроения» Волгоградского государственного технического университета.

Глава 1. Анализ способов повышения эффективности обработки металлов резанием, в том числе, с опережающим пластическим деформированием (ОПД). Постановка цели и задач исследования

1.1. Анализ способов повышения эффективности обработки

металлов резанием

Исследователями, как отечественными, так и зарубежными, велись и ведутся работы по совершенствованию процесса резания металлов и сплавов, улучшению обрабатываемости и повышению качества обработанных деталей машин.

Вопросам интенсификации процесса резания и неразрывно связанными с ним проблемами исследования механизмов и закономерностей стружкооб-разования, контактного взаимодействия инструмента и обрабатываемого материала посвящены труды таких ученых, как В. Ф. Бобров, Г. И. Грановский, Н. Н. Зорев, Ю. Г. Кабалдин, В. С. Камалов, Т. Н. Лоладзе, А. Д. Макаров, В. Н. Подураев, А. Н. Резников, А. М. Розенберг, В. К. Старков, Н. В. Талантов и многие другие.

В работах Н. Н. Зорева [37] рассматривается взаимосвязь характеристик процесса резания и их влияние на процесс механической обработки. Труды А. Н. Резникова [103] посвящены исследованиям тепловых явлений, протекающих в процессе резания. Работы В. Ф. Боброва, А. Д. Макарова, Ю. Г. Кабалдина [12], [55], [130] посвящены рациональному выбору режимов обработки, материала и геометрии режущего инструмента и описанию закономерностей процесса резания. Вопросом повышения обрабатываемости сталей, в том числе, путем подогрева обрабатываемого материала, занимался Н. В. Талантов [126], [91]. Исследованиями процесса резания с использованием ультразвука и вибраций занимались Э. А. Сатель, В. С. Камалов, А. И. Марков [91] и другие.

Повышение эффективности обработки материалов резанием реализуется в нескольких направлениях: увеличение эффективности технологических средств осуществления процесса резания (станочного оборудования, режущих инструментов, технологической оснастки); оптимизация и автоматизация процесса резания; интенсификация процессов механической обработки (высокопроизводительные процессы резания, процессы резания с особыми кинематическими и физическими схемами обработки, комбинированные методы обработки).

Одним из традиционных путей повышения эффективности обработки металлов резанием является совершенствование применяемого станочного оборудования. На сегодняшний день отечественными и зарубежными исследователями, сотрудниками инженерных подразделений станкостроительных предприятий накоплен значительный опыт в области создания высокоэффективного металлообрабатывающего оборудования. Продукция данной отрасли выпускается фирмами из России, Японии, Германии, Китая, Италии, Южной Кореи, США, Швейцарии и др. Современные станки обеспечивают повышение эффективности обработки за счет увеличения производительности процесса резания и улучшения качества получаемых поверхностей. Среди основных тенденций при создании металлорежущего оборудования можно выделить следующие [137], [58], [31]:

- повышение уровня автоматизации станков за счет применения современных устройств ЧПУ, систем оптического распознавания объектов и информационных систем, обеспечение возможности подключения оборудования к локальным (Ethernet) и внешним (Internet) сетям;

- использование прогрессивных конструкций станочных узлов, механизмов и устройств (направляющих, шпинделей, цифровых следящих приводов, в том числе, линейных, быстродействующих устройств автоматической смены инструмента и заготовок, инструментальных магазинов емкостью более 100 инструментов, мехатронных модулей, роботов и др.). Одной из суще-

ственных задач повышения производительности является увеличение скорости перемещений органов станка при обработке, которая решается, например, использованием направляющих качения. Совершенствование конструкций приводов позволяет вести высокоскоростное резание. Другой аспект -повышение точности, реализуется за счет снижения температурных деформаций рабочих частей оборудования в процессе резания. Для этого станки оснащают системами охлаждения шарико-винтовых пар, шпинделя. Кроме этого, для повышения жесткости конструкции станка применяют специальные материалы для станин: стали, чугуны, полимерный бетон, синтегран, обладающие высокими демпфирующими свойствами;

- многофункциональность и высокая концентрация различных технологических операций в одном обрабатывающем центре. Так, различают то-карно-фрезерные, токарно-фрезерно-зуборезные, фрезерно-токарные, фре-зерно-сверлильно-расточные, лазерные комплексы в сочетании с механической обработкой и др. Такое оборудование позволяет получить высокоточную готовую деталь за один установ;

- возможность осуществлять многоинструментальную обработку с одновременным управлением более чем по 10 осям, что позволяет не прекращать работу станка даже при смене инструмента.

Таким образом, совершенствование станочного оборудования позволяет получить комплексный эффект повышения эффективности процесса резания, заключающийся в повышении производительности и качества обработки.

Совершенствование конструкций применяемого инструмента, материалов режущей части и технологий его изготовления обеспечивает повышение эффективности обработки резанием по ряду направлений. Так, формирование условий, способствующих снижению интенсивности изнашивания инструмента, позволяет увеличить стойкость при сохранении постоянства режимов резания, т. е. снизить затраты на обработку или повысить режимы при

сохранении стойкости, т. е. увеличить производительность. Кроме этого, улучшение условий работы инструмента способствует повышению качества получаемых поверхностей. Данное явление рассматривается в работах многих авторов и обусловлено рядом взаимосвязанных причин. Например, снижение размерного износа инструмента способствует увеличению продолжительности времени работы в условиях, обеспечивающих соответствие геометрических размеров получаемых поверхностей техническим условиям на изготовление. Таким образом, совершенствование конструкций применяемого инструмента, материалов и технологий его производства является способом повышения эффективности обработки резанием. Отечественными и зарубежными исследователями велись и ведутся научно-практические поиски в данной области. Среди различных направлений можно отметить:

- совершенствование конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента [91], [9], [128], [166], [110], [108]. При этом условно можно выделить два основных направления таких исследований: повышение эффективности работы режущей (режущего клина) и крепежно-присоединительной (корпусной) частей.

К первой области изысканий следует отнести следующие: изменение формы, количества и геометрического положения режущих кромок и поверхностей, проектирование стружколомающих элементов и др. Например, широко известен резец конструкции В. А. Колесова [91], [9], позволяющий совмещать одновременное повышение производительности и качества обработки благодаря разделению снимаемого слоя металла между основной, переходной и зачистной режущими кромками. В работе [128] предложена конструкция сменной многогранной пластины (СМП), в которой вершина сформирована в виде двух ступеней, одна из которых выполняет функцию срезания припуска (особенности ее геометрии характерны для получистовой обработки - наличие упрочняющей фаски), а вторая (особенности геометрии, характерные для чистовой обработки - острая режущая кромка и большие зна-

чения переднего угла) - функцию формообразования обработанной поверхности; при этом каждая из них работает независимо от другой. Автор работы [128] отмечает, что СМП такой конструкции обладает повышенной виброустойчивостью, обеспечивает стабильное дробление стружки и повышает производительность обработки благодаря объединению получистовой и чистовой операций. Принцип разделения режущей кромки на участки, выполняющие разные функции съема основной величины припуска и формирования обработанной поверхности, активно используется фирмами-производителями режущего инструмента. Так по данным «Sandvik Coromant» [166] зачистные пластины (технология « Wiper») позволяют осуществлять обработку на высоких подачах с хорошим качеством обработки и с сохранением стружколомающей функции.

Ко второму направлению можно отнести разработки, направленные на: повышение точности и жесткости крепления СМП, повышение жесткости инструментальной державки, создание державок с функцией внутреннего подвода смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС), державок для мелкоразмерной обработки, многофункциональных державок, создание конструкций державок для модульных инструментальных систем и др. Например,