автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение производительности обработки деталей из труднообрабатываемых материалов путём высокоскоростного точения с предварительным охлаждением

На правах рукописи

СЕДОВ Дмитрий Игоревич

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЁМ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ТОЧЕНИЯ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2011

005009097

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

„ доктор технических наук, профессор

Научный руководитель: „ „ 3 у ^ 1

Насад Татьяна Геннадьевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Давиденко Олег Юрьевич

кандидат технических наук, Кирюшин Денис Евгеньевич

Ведущая организация: Тольяттинский государственный

университет

Защита состоится « 26 » декабря 2011 г. в 15°° часов на заседании диссертационного совета Д.212.242.02 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, корпус 1 ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан » ноября 2011 г.

Автореферат размещен на сайте www.sstu.ru « «&^~»ноября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А.А. Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Непрерывное повышение требований к качеству современных машин и агрегатов, их долговечности и надежности вызывает необходимость широкого применения новых конструкционных материалов, обладающих высокой механической прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью. В связи с этим на передний план выходят сплавы, обладающие рядом особых химических и физико-механических свойств, однако такие материалы характеризуются низкими показателями обрабатываемости резанием, и специфическими особенностями механической обработки.

В настоящий момент машиностроение сделало огромный скачок в сфере обработки труднообрабатываемых материалов с использованием прогрессивного режущего инструмента, из новых инструментальных материалов улучшенной геометрии и повышенной стойкости, применением различных способов комбинированной обработки с внесением дополнительных потоков энергии и новых кинематических схем. Однако нельзя сказать, что проблемы изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов полностью решены. Динамичное развитие экономики и конкурентная борьба в условиях рынка требуют постоянного совершенствования технологий производства с учётом высоких характеристик, предъявляемых к качеству продукции и скорости изготовления при обязательном снижении энергозатрат, отходов производства и уменьшения экологических рисков как в замкнутых производственных системах, так и для экологии в целом.

Наибольшей эффективностью при резании труднообрабатываемых материалов обладают комбинированные методы, рассмотренные в работах Д.Г.Евсеева, В.Б. Есова, Е.У.Зарубицкого, Ю.Г.Кабалдина, Т.Г.Насад, Л.В.Окорокова, A.C. Верещака, В.Н.Подураева, Л.А.Резникова, А.Н.Резникова, H.H. Рыкалина, С.С.Силина, В.К. Старкова, Н.В.Талантова, М.В.Шатерина и др. Их применение позволяет существенно повысить производительность обработки, улучшить качество поверхности, сократить технологический цикл обработки, обеспечить приемлемую стойкость режущего инструмента и т.п., однако подобные методы обладают рядом существенных недостатков: высокая стоимость дополнительного оборудования, высокая энергоемкость, сложность в обслуживании, в ряде случаев - возникновение дефектного слоя и, как следствие, необходимость применения дополнительных финишных операций и т.д.

Одним из наиболее перспективных методов обработки, отвечающим современным требованиям производительности и качества деталей из труднообрабатываемых материалов, является предложенный метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в

условиях предварительного низкотемпературного охлаждения заготовки для изменения физико-механических свойств обрабатываемого материала, облегчающего процесс стружкообразования.

Цель работы: повышение производительности обработки деталей из труднообрабатываемых материалов путём высокоскоростного точения с предварительным охлаждением, обеспечивающего высокое качество поверхности за счет совершенствования схемы обработки.

Для достижения этой цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи:

1. Разработка и исследование метода комбинированной обработки, сочетающего высокие скорости резания в условиях дополнительного низкотемпературного охлаждения заготовки.

2. Создание теплофизической модели процесса высокоскоростной обработки (ВСО) с дополнительным охлаждением обрабатываемой поверхности, учитывающей распределение тепловых потоков, влияние параметров режимов резания и степень охлаждения заготовки.

3. Определение закономерностей температур в зоне резания на основе анализа процесса стружкообразования, влияющего на производительность и качество обработки.

4. Исследование качества поверхностного слоя деталей из труднообрабатываемых материалов после высокоскоростной обработки с низкотемпературным охлаждением.

5. Расчёт рациональных режимов резания высокоскоростного точения с предварительным охлаждением.

Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием соответствующих разделов теории резания материалов, процессов механической и физико-технической обработки, математической статистики и теории вероятности, методов математического моделирования.

Производственно-экспериментальные исследования проводились на ОАО «Энгельсский завод металлоконструкций», ЭПО «Сигнал» и в лабораторных условиях кафедры «Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки» ЭТИ СГТУ.

Экспериментальные исследования проводились по разработанным методикам с использованием специального стенда, изготовленного на базе токарно-винторезного станка модели 16К20.

Научная новизна:

1. Разработан и исследован метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в условиях дополнительного низкотемпературного охлаждения с выявлением уровня низких температур заготовки, режимов резания, геометрии режущего инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого материала для повышения производительности обработки труднообрабатываемых сплавов. 4

2. Разработана и обоснована теплофизическая модель процесса высокоскоростного точения, с предварительным низкотемпературным охлаждением учитывающая распределение тепловых потоков, влияние параметров режимов резания и степени охлаждения заготовки.

3. Получены экспериментально-аналитические модели, отражающие зависимости производительности и качества обработки от температур в зоне резания на основе анализа процесса стружкообразования, шероховатости обработанной поверхности от скорости резания и степени охлаждения заготовки.

Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в создании метода обработки на основе изменения физических свойств обрабатываемого материала при низких температурах (в виде применения комбинированного метода резания), а также в разработке рекомендаций по конструированию и модернизации технологического оборудования для реализации данного метода.

Определены рациональные режимы резания применительно к ВСО с предварительным охлаждением, обеспечивающие заданные параметры качества поверхности в сочетании с высокой производительностью.

Результаты работы переданы на машиностроительные предприятия ЭПО «Сигнал», ОАО «Завод Металлоконструкций», ОАО «Бош Пауэр Тулз» и др. для внедрения в производство. Производительность данного метода: увеличение скорости резания в 1,5 3 раза, с 5 - 40 (м/мин) до 80 -120 (м/мин); снижение уровня шероховатости в 1,5 ? 2 раза (табл. 1). Предполагаемый годовой экономический эффект 1,2 млн. руб.

Таблица 1

ИгСмКМ)

Марка стали V 80 (м/мин) V 100 (м/мин) V 120 (м/мин)

293 К 250 К 293 К 250 К 293 К 250 К

(+20°С) (-20 °С) (+20°С) (-2 0°С) (+20°С) (-20°С)

30ХГСН 12,7 10,4 12,0 8,6 10,9 7,5

ВТ2-1 7,5 6,7 6,0 5,0 5,6 4,7

Отдельные научные положения работы приняты к внедрению в учебный процесс подготовки инженеров и бакалавров по специальности «Технология машиностроения» кафедры ТЭМ Энгельсского технологического института (филиал) ФГБОУ ВПО «Саратовский государственний технический университет».

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 8 печатных работах, три из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, пять - без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 92 наименований. Объём диссертации 158 страниц, в том числе 61 рисунок, 80 таблиц и 3 приложения.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 3 конференциях различного уровня: «Молодые ученые - науке и производству» (Саратов, 2008-2011), «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, 2009), «Синтез инноваций: направления и перспективы» (Саратов, 2009), «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (Саратов, 2009), а также на заседаниях кафедры «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в машино- и приборостроении (КИМО)» СГТУ, «Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки» (ТЭМ) ЭТИ СГТУ в 2009-2011 гг.

Положения, выносимые на защиту:

• метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в условиях предварительного низкотемпературного охлаждения заготовки, для повышения производительности обработки труднообрабатываемых сплавов.

• теплофизическая модель процесса высокоскоростной обработки (ВСО) с предварительным охлаждением обрабатываемой поверхности, учитывающая распределение тепловых потоков, влияние параметров режимов резания и степень охлаждения заготовки.

• экспериментально-аналитическая модель шероховатости обработанной поверхности, устанавливающая зависимость величины микронеровностей от скорости резания и температуры заготовки.

• Экспертиза работы и внедрение на предприятии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы; сформулированы цель работы; научная новизна; приведены задачи исследования, практическая ценность; реализация результатов работы; апробация работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализированы физико-механические характеристики труднообрабатываемых материалов, влияние свойств на процесс резания и стружкообразования. Рассмотрены способы и методы обработки труднообрабатываемых материалов, позволяющие повысить производительность и качество формируемой поверхности.

При анализе использованы работы авторов: W.L. Finlay, I.A. Shyder, R.L. Jaffee, H.R. Ogden, D.J. Maykuth, Д. Кумабэ, А.Д. Макарова, В.Б. Есова, Б.Б. Чечулина, А.Н. Резникова, В.А. Сипайлова, Т.Г. Насад,

В.Н. Подураева, Л.С. Мороз, В.А. Кривоухова, И.Г. Жаркова, В.Б. Есова, К.О. Климочкина, В.Г. Солоненко, С.Я. Рябчикова и др.

Анализ научно-технической информации показал, что поиск путей высокопроизводительных методов лезвийного резания

труднообрабатываемых сплавов идёт в основном по следующим направлениям:

- введение в рабочую зону дополнительных потоков энергии с целью облегчения условий резания (источников нагрева, охлаждения, вибраций и т.д.);

- изменение физических свойств обрабатываемого материала;

- повышение скоростей резания до V = 100 ... 150 м/мин в сочетании с тщательной оптимизацией параметров резания с целью повышения стойкости инструмента.

Введение в рабочую зону дополнительных потоков энергии вызывает снижение механической прочности обрабатываемого материала и позволяет проводить обработку с более высокими значениями подач и глубины резания.

В исследованиях Д. Кумабэ были выявлены следующие закономерности при резании углеродистых сталей и цветных сплавов в условиях низких температур. У углеродистых сталей с объемно-центрированной кристаллической решеткой (ОЦК), наблюдается существенное снижение главной составляющей силы резания Рг при температуре (+30° ч- +10°С) равна 510 Н, с понижением температуры до (-20°С) она составляла 380 Н (скорость резания 2,4 м/мин, передний угол 18°, ширина среза 2 мм, толщина среза 0,2 мм). Подобные тенденции сохраняются и для радиальной составляющей силы резания. Шероховатость поверхности снижалась с Я1ШХ=15мкм при (+10°С) до Кща*-1 мкм при (-20°С). Этот эффект объясняется низкотемпературной хрупкостью материала, температура, при которой возникает данный эффект - порог хладноломкости (-18° + -20°С), у материалов с гранецентрированной кристаллической решеткой (ГЦК) подобного эффекта не наблюдается, однако содержание примесей в сплавах может повлиять на величину хладноломкости материала.

Дальнейший анализ применения низких (криогенных) температур в машиностроении и горнодобывающей отрасли показал, что в основном характер исследований направлен на повышение стойкости режущего и породоразрушающего инструмента отражено в работах Е.А. Кривоноса, В.Г. Солоненко, С.Я. Рябчикова. В работах В.Б. Есова и К.О. Климочкина предложена система охлаждения ионизированным воздухом, позволяющая производить охлаждение до (-70°С) с высокими параметрами качества обработанной поверхности 1^=0,32... 2,5 мкм.

Таким образом, наиболее эффективным методом обработки деталей из труднообрабатываемых материалов является комбинированная обработка. Ее отличительная особенность состоит в сочетании

7

низкотемпературного охлаждения с высокоскоростной обработкой, базирующейся на теплофизической модели процесса высокоскоростной резания (ВСО) с дополнительным охлаждением обрабатываемой поверхности, что позволяет эффективно точить титановые сплавы и другие труднообрабатываемые материалы.

Вторая глава посвящена теплофизическим исследованиям условий процесса высокоскоростного резания в условиях низких температур.

Принимая во внимание основные проблемы, возникающие при резании труднообрабатываемых материалов, проведены следующие теоретические исследования: расчёт мощности и тепловой напряженности процесса точения в зависимости от температуры заготовки и скорости резания. При охлаждении свойства материалов, а именно ав (напряжения, соответствующие наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению, -временное сопротивление), изменяются, что влияет на процесс резания. Непосредственно влияние отражено на коэффициенте, учитывающем влияние физико-механических свойств обрабатываемого материала:

где Кг характеризует группу стали по обрабатываемости, п, - показатель степени по обрабатываемости

В исследованиях Резникова Л.А., Резникова А.Н., Боброва В.Ф., Козлова Г.А., Насад Т.Г. и других авторов, было установлено, что при определённом соотношении интенсивностей теплообразующих источников (?,/<г0 и величины машинного времени г,//0 дополнительное поступление температуры в режущий инструмент, вызванное повышением скорости резания, существенно уменьшается из-за сокращения времени обработки. Следовательно, в этом случае общий температурный режим работы инструмента оказывается более благоприятным.

На рис. 1 изображены зависимости мощности процесса резания от скорости и температуры заготовки.

При аналитическом исследовании теплофизическая задача решалась с применением метода источников теплоты. Схема теплообмена показана на рис. 2.

В структурной схеме теплообмена стружка, образующаяся при резании, представляет собой элементную, поэтому в модели она представлена в виде бесконечного стержня. Источник возникающий на плоскости сдвига СЖ, принят распределенным равномерно. Он движется внутри стержня (стружки), располагаясь наклонно к оси последнего. Угол ц = ф - у имеет значения ((1 » 8... 15°). Максимальная плотность тепловыделения может быть рассчитана из соотношения

вшФ

а = -,

Чд д аЬ

где а - толщина среза, мм; Ь - ширина среза, мм, Ф - угол наклона плоскости сдвига.

ВТ2-1

N (кВт)

?

6 5 4 3 2 1 О

20

о 6-7 и Б-6 ■ 4-5

120 "3-4 а 2-3 100 . 1-2 V (м/мин)-о-1

_а

ВТ5-1

Рис. 1. Влияние температуры заготовки и скорости на мощность процесса резания

Угол наклона плоскости сдвига определялся по известной формуле: . ^ СОБЧ

эш Ф = - ---

(д/к2 - 2кэхпу+ 1)' где к - коэффициент усадки стружки.

Рис. 2. Структурная схема теплообмена при ВСО с предварительным охлаждением в зоне резания

Используя схематизацию процесса и источников, представленную на рис 2, определим расчётные формулы для нахождения температуры в детали и стружке:

0с(х,О) = (1 + с)0л + 0„{л-,О)-0] (х.о), где к,0 - координаты точки; Од, 0|7. - повышение температуры,

вызванное теплотой трения; 0,(х,0) - снижение температуры в результате теплообмена стружки с резцом; с - коэффициент, учитывающий подогрев поверхностных слоёв материала, из которых образуется стружка. Для обычного резания с = 0,05...0,15.

В данном случае ВСО с дополнительным охлаждением обрабатываемого материала (-20°С) коэффициент с принимается в диапазоне с = 0,01-^0,05, поскольку на распределение тепла между стружкой, деталью и инструментом главное влияние оказывают механические и теплофизические свойства, при ВСО происходит снижение тепловой нагрузки почти в два раза.

В работах Усачёва Я.Г., Резникова А.Н., Подураева В.Н. и др., было установлено, что наибольшее количество тепла переходит в стружку (для стали 60 - 80% от общего количества тепла). С увеличением скорости резания доля тепла, уходящего в стружку, увеличивается, а её средняя температура растёт. Распределение тепла существенно зависит от X -коэффициента теплопроводности обрабатываемого материала, а увеличение скорости резания приводит к возрастанию доли тепла 10

отводимого в стружку. При охлаждении материала заготовки коэффициент теплопроводности может принимать значения, в 2-2,5 раза отличающиеся от среднего, поэтому необходимо учитывать характер его изменения в зависимости от температур.

Расчёт интенсивности итоговых потоков теплообмена между

стружкой, резцом и деталью определялся <

где 0Д - температура детали, со - коэффициент температуропроводности, X - коэффициент теплопроводности, к - коэффициент усадки стружки, 11 -длина контакта стружки с передней поверхностью инструмента^ -скорость резания, я - интенсивность тепловыделения.

Расчёт интенсивности итоговых потоков теплообмена для стали 45, 30ХГСН, ВТ2-1 производится в программе МсНЬСас! 14 (табл. 2).

Таблица 2

ВТ2-1

293 К (+20°С)

Ум/ми н С= 0,1 С=0,05 С=0,01

ч» 42 41 42 Я2

80 -2.796x108 7.928x108 -5.815x10й 2406x10й -5.8х108 2.399x10й

100 -3.663x10* 4.54x108 -2.726х108 5.48x10й -5.253x10й 1.023x10й

120 -2.35x108 5.06x108 -2.918x108 8.962x10й -5.06x10й 2.34x10й

273°К (0°С)

80 -2,817x10 8,56x10 -5,531x10й 2,310x108 -5,49x10й 7,521x10й

100 -5,086x108 2,244хЮ8 -5,097x10е 2,249x108 -4,81x10й 2,174x10й

120 -4,884x10й 2,282x10" -4,872x10* 2,276x10й -4,863x10й 2,27x10й

250°К (-20°С)

80 -5,24x10 2,215x108 -5,228x10й 7,73x10й -5,215x10й 2,205x108

100 -5,123x10й 2,262x108 -5,102хЮ8 2,252x10й -2,728x10й 1,595x108

120 -4,695x108 2,12x10" | -4,591х108 2,175х108 -2,95x10й 1,734x10й

На рис.3 показаны зависимости итоговых потоков теплоты от температуры заготовки и скорости резания. Из графиков видно, что охлаждение заготовки до температур -20°С и ниже способствует общему снижению тепловой напряженности в среднем на 200...250 °С.

Разработанная теплофизическая модель учитывает: детальную схематизацию твердых тел; характер концентрации теплоты в

поверхностных слоях заготовки в условиях ВСО; зависимость коэффициента теплопроводности от температуры охлаждения, степень охлаждения заготовки; особенности формообразования в условиях ВСО с предварительным низкотемпературным охлаждением.

10ХГСН в °С ВТ2-1

Рис. 3. Расчётные температуры для сплавов: а - ЗОХГСН; 1 - без охлаждения, 2-е охлаждением; б - ВТ2-1; 1 - без охлаждения, 2-е охлаждением

В третьей главе представлены методика и экспериментальные исследования тепловых процессов в зоне резания в условиях ВСО с дополнительным охлаждением с целью подтверждения работоспособности теоретической модели, теплофизики исследуемого процесса. Также в данной главе представлены результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение закономерностей влияния процесса на производительность - повышение скорости резания в 1,5 -гЗ раза и шероховатость обработанной поверхности.

Для подробного изучения предложенного комбинированного метода обработки следует разбить его на ряд составляющих подсистем, схема приведена на рис 4.

Система I Исследование тепловых процессов при ВСО с предварительным охлаждением заготовки

Система 2 Исследование тепловых процессов при ВСО с предварительным охлаждением инструмента

Система 3 Исследование тепловых процессов при ВСО с интенсивным охлаждением зоны резания с

использованием жидкого азота

Рис. 4. Схематизация поэтапного исследования метода ВСО с дополнительным охлаждением

Приведенная на рис 4 схематизация необходима для более полного изучения процессов, происходящих в каждом элементе системы резец -деталь - стружка. В системе I исследуется воздействие предварительного охлаждения заготовки на процесс резания. В системе 2 исследуется влияние предварительного охлаждения инструмента на процесс резания. В системе 3 исследуется влияние интенсивного охлаждения зоны резания с использованием жидкого азота в качестве СОТС на интенсивность и распределение тепловых потоков. Для построения температурной модели в системе 3 необходимо определить тепловые процессы, протекающие в системах 1 и 2.

Экспериментально исследованы тепловые процессы через изучение термоЭДС (рис.5, 6). Исследованы пары Т15К6 - Ст45, Т15К6 - ЗОХГСН, Т15К6 - BT2-I. Точение заготовок диаметром 35 мм, 60 мм, 90 мм и длиной 150 -н 300 мм из сталей Ст45, ЗОХГСН, ВТ2-1 проводили в патроне с поджатым задним вращающимся центром на токарном станке 16К20. Использовали стандартные прямые резцы с механическим креплением режущих пластин.

шпшяв^имшяж« г.: .......аяшим

Рис. 5. Экспериментальное исследование процесса ВСО с предварительным охлаждением заготовки ВТ2-1

Исследования проводили в следующем диапазоне режимов: скорость резания V = 80 -=- 120 м/мин, подача 8 = 0,2 м/об, глубина резания I = 0,5 мм, температура заготовки Т = (-28°С) - (+20°С).

На основании проведенных экспериментов была выявлена зависимость температуры зоны резания от режимов резания и температуры охлаждения заготовки, полученная методом планирования экспериментов с преобразованием исследуемого параметра и факторов.

В результате уравнение линейной регрессии, выраженное через действительные значения исследуемых параметров, будут иметь вид

Ст 45: 0= 779 х х V15'4 (2)

ВТ2-1: О р = 203 х 0 ^ х V 9'8 (3)

30ХГСН: © р = 430 х 0 ^ XV12'7 (4)

где ©)) - температура в зоне резания, ©„*,, - температура заготовки, V -скорость резания.

В процессе исследований было выявлено, что во всех случаях с охлажденной заготовкой происходит снижение температуры резания. В среднем значение температуры при комбинированной обработке на 20 % ниже температур при обычном резании (точении), что позволяет использовать форсированные режимы резания.

Рис. 6. Показания осциллографа С8-2 при исследовании процесса ВСО с предварительным охлаждением заготовки ЗОХГСН, без охлаждения - слева, с охлаждением - справа

Для исследования качества поверхности разработана методика экспериментальных исследований шероховатости обработанной поверхности после высокоскоростного точения с дополнительным охлаждением. В методике проводимых экспериментальных исследований описаны объекты и средства исследования, методика измерений и обработки экспериментальных данных.

На основании проведенных экспериментов была выявлена зависимость шероховатости поверхности от режимов и температуры заготовки, полученная методом планирования эксперимента с преобразованием исследуемого параметра и факторов. В результате уравнение линейной регрессии, выраженное через действительные значения исследуемых параметров, будут иметь вид

Ст 45: Я, = 14,96 х х V (-°-05) (5)

ВТ2-1: д; = 11,63 х е ш> х V <-°м 1 (6)

ЗОХГСН: Я, = 16,3 х 0<;,0'07> х V ('°т (7)

Метод с предварительным охлаждением можно использовать на получистовых и чистовых операциях, обеспечивая шероховатость поверхности 2,5-1,6 (11г 5 -М2) мкм в зависимости от марки материала и режимов резания.

Известные зависимости, выражающие численную величину различных структурных составляющих профиля шероховатой поверхности, от различных факторов при традиционных способах механообработки не позволяют применять их для расчета, поскольку имеет место изменение механических свойств обрабатываемого материала. В работах Степанова Г.В., Насад Т.Г. и др., приведён анализ высокоскоростного резания, при котором был выявлен эффект охрупчивания. В работах Кумабэ Д. и др. по исследованию низкотемпературного резания был подтверждён эффект низкотемпературного охрупчивания у углеродистых сталей (ОЦК-решётка) при (-18°С) (-20°С). Согласно исследованиям, результатом охрупчивания стало уменьшение доли пластической деформации при формировании шероховатой поверхности при резании с высокими скоростями, также и при резании с низкими температурами, о чем свидетельствует уменьшение доли случайной составляющей.

Анализ высокоскоростного резания, при котором был выявлен эффект низкотемпературного охрупчивания у углеродистых сталей (ОЦК-решётка) при температурах предварительного охлаждения (-18°С) (-20°С) показал, что результатом охрупчивания стало уменьшение доли пластической деформации при формировании шероховатой поверхности в условиях резания с высокими скоростями и низкнми температурами. Это привело к уменьшению доли случайной составляющей и снижению шероховатости в 1,5-2,0 раза.

На рис. 7 приведены зависимости шероховатости от скорости резания и температуры охлаждения заготовки.

На величину температуры обрабатываемой детали наибольшее влияние оказывает скорость резания V, и температуры заготовки 0з. При резании на критических скоростях (титан 40 -г 65 м/мин) происходит локальное разупрочнение металла, в месте сдвига вызванное местным выделением тепла и образованием высоких температур в узкой зоне. При обработке сталей с предварительным охлаждением ((-18°С)ч-(-20°С) -порог хладноломкости большинства углеродистых сталей) снижается ударная вязкость металла, что вызывает эффект низкотемпературного охрупчивания.

В четвёртой главе определены рациональные режимы резания для исследуемого метода и предложены практические рекомендации по внедрению метода на производстве. Математическое определение оптимального режима обработки производилось на ПЭВМ в программе, созданной в МаШСАО 14.

Егикм ВТ1-1 ЕЬмкм ЗОХГСН

Рис. 7. а) Зависимость шероховатости от скорости и температуры заготовки для ВТ2-1: 1 ♦♦♦ - без охлаждения 2 А А А - с охлаждением, графики 3,4- апроксимации; б) Зависимость шероховатости от скорости и температуры заготовки для ЗОХГСН 1 ♦♦♦ - без охлаждения 2 А А А - с охлаждением, графики 3, 4- апроксимации

Для обработки сплавов на основе титана, таких как ВТ2 - 1 рекомендуется использование диапазона скоростей V = 75 -ь 110 (м/мин), при использовании скорости 120 -4- 135 (м/мин) минимальная глубина резания должна составлять 0,5 > I > 0,2 (при уменьшении глубины происходит возгорание в прирезцовой зоне), при увеличении глубины резания происходит быстрый износ режущего инструмента, также условия возгорания зависят от марки обрабатываемого титана, рекомендуемая подача Б = 0,2 -г 0,32 (мм/об).

Расчёт экономической эффективности традиционной обработки и метода ВСО с предварительным охлаждением показал, что себестоимость одной детали при использовании высокоскоростного метода с предварительным охлаждением снижается в 1,5 3 раза.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан и исследован метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в условиях дополнительного низкотемпературного охлаждения заготовки для обеспечения эффективности обработки труднообрабатываемых сплавов.

2. Получена теплофизическая модель процесса высокоскоростного точения труднообрабатываемых материалов для задачи баланса теплоты между контактирующими телами и расчёта температуры в детали и режущем инструменте с учетом предварительного низкотемпературного

охлаждения обрабатываемой детали, на основе которой обеспечивается снижение тепловой мощности процесса резания.

3. Разработана экспериментально-аналитическая модель теплового поля при ВСО с предварительным охлаждением заготовки для оптимизации температур резания для различных материалов.

4. Идентифицированы процессы в технологической системе, связанные с формообразованием, на основе теоретико-экспериментальной модели, направленной на организацию и управление качеством поверхностей деталей при ВСО с предварительным охлаждением, позволяющие снизить уровень шероховатости 1,5-2 раза.

5. Установлены рациональные режимы резания при ВСО труднообрабатываемых материалов с предварительным охлаждением поверхности заготовки.

6. Разработаны практические рекомендации по внедрению метода высокоскоростного точения труднообрабатываемых материалов с предварительным охлаждением в производство.

7. Результаты исследований переданы для внедрения на ОАО «ЗМК», ЭПО «Сигнал», г. Энгельс, при обработке деталей «тел вращения» из труднообрабатываемых материалов. Предполагаемый годовой экономический эффект составляет 1,2 млн. руб.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Седов Д.И. Повышение эффективности обработки титановых сплавов за счёт предварительного охлаждения / Д.И.Седов, Т.Г. Насад // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №1 (52). С. 88-96.

2. Седов Д.И. Качество обработанной поверхности при высокоскоростной обработке с низкотемпературным охлаждением / Д.И. Седов, Т.Г. Насад // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №2 (56). С. 126-129.

3. Седов Д.И. Экспериментальные исследования процесса высокоскоростной обработки с низкотемпературным охлаждением / Д.И. Седов, Т.Г. Насад // Вестник Саратовского государственного технического университета.-2011. №2 (56). С. 129-134.

Публикации в других изданиях

4. Седов Д.И. Повышение эффективности обработки трудноднообрабатываемых материалов / Д.И. Седов II Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. С. 188-191.

5. Седов Д.И. Высокоскоростное резание с дополнительным охлаждением / Д.И. Седов // Молодые ученые - науке и производству: материалы конф. молодых ученых. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. С.192-195.

6. Седов Д.И. Повышение эффективности высокоскоростной обработки труднообрабатываемых материалов / Д.И. Седов // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. конф. молодых ученых: в 2 т. Т.2. Саратов. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. С. 62-64.

7. Седов Д.И. Высокоскоростное резание с дополнительным охлаждением / Д.И. Седов // Синтез инноваций: направления и перспективы: материалы конференции. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. С.12-15.

8. Седов Д.И. Повышение эффективности обработки титановых сплавов с дополнительным охлаждением / Д.И. Седов // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. С. 183-184.

Подписано в печать 23.11.11 Формат60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 309 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.ru

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

1.1 .Анализ свойств сплавов на основе титана

1.2.0брабатываемость сплавов на основе титана

1.3.Методы повышения эффективности обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов с внесением дополнительных потоков энергий

1.4.Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

2.1.Механические свойства титановых сплавов при низких температурах

2.2.Теплофизический анализ исследования методов обработки с дополнительными потоками энергии

2.3.Теоретические исследования мощности и тепловой напряженности процесса точения в зависимости от температуры заготовки и скорости резания

2.4.Схематизация процесса резания

2.5.Балансовая задача при ВСО титановых сплавов

2.6.Вывод ы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ И ШЕРОХОВАТОСТИ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ОБРАБОТКИ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

3.1 .Исходные данные

3.2.Модель полнофакторного эксперимента температур в зоне резания

3.3.Исследование шероховатости деталей после высокоскоростной обработки с дополнительным охлаждением

3.4.Модель полнофакторного эксперимента шероховатости

3.5.Вывод ы

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ ТОЧЕНИЕМ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

4.1 .Оптимизация режимов резания высокоскоростного точения труднообрабатываемых материалов с дополнительным охлаждением 128 4.2.Экономическое обоснование применения высокоскоростного резания с дополнительным охлаждением

4.3 .Выводы

Непрерывное повышение требований к качеству современных машин и агрегатов, их долговечности и надежности вызывает необходимость широкого применения новых конструкционных материалов, обладающих высокой механической прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью. В связи с этим на передний план выходят сплавы, обладающие рядом особых химических и физико-механических свойств, однако такие материалы характеризуются низкими показателями обрабатываемости резанием, и специфическими особенностями механической обработки.

В настоящий момент машиностроение сделало огромный скачек в сфере обработки труднообрабатываемых материалов с использованием прогрессивного режущего инструмента, из новых инструментальных материалов улучшенной геометрии и повышенной стойкости, применением различных способов комбинированной обработки с внесением дополнительных потоков энергии и новых кинематических схем. Однако нельзя сказать, что проблемы изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов полностью решены. Динамичное развитие экономики и конкурентная борьба в условиях рынка требует постоянного совершенствования технологйй производства, с учётом высоких характеристик предъявляемых к качеству продукции и скорости изготовления при обязательном снижении энергозатрат, отходов производства и уменьшения экологических рисков, как в замкнутых производственных системах, так и для экологии в целом.

Наибольшей эффективностью при резании труднообрабатываемых материалов обладают комбинированные методы, рассмотренные в работах Д.Г.Евсеева, В.Б. Есова, Е.У.Зарубицкого, Ю.Г.Кабалдина, Т.Г.Насад, Л.В.Окорокова, A.C. Верещака, В.Н.Подураева, Л.А.Резникова, А.Н.Резникова, H.H. Рыкалина, С.С.Силина, В.К. Старкова, Н.В.Талантова, М.В.Шатерина и др. Их применение позволяет существенно повысить производительность обработки, улучшить качество поверхности, сократить технологический цикл обработки, обеспечить приемлемую стойкость режущего инструмента и т.п., однако подобные методы обладают рядом существенных недостатков: высокая стоимость дополнительного оборудования, высокая энергоемкость, сложность в обслуживании, в ряде случаев возникновение дефектного слоя и как следствие необходимость применения дополнительных финишных операций и т.д.

Одним из наиболее перспективных методов обработки, отвечающим современным требованиям производительности и качества деталей из труднообрабатываемых материалов является предложенный метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в условиях предварительного низкотемпературного охлаждения заготовки для изменения физико-механических свойств обрабатываемого материала облегчающего процесс стружкообразования.

Цель работы: повышение производительности обработки деталей из труднообрабатываемых материалов путём высокоскоростного точения с предварительным охлаждением, обеспечивающей высокое качество поверхности за счет совершенствования схемы обработки.

Для достижения этой цели в работе сформулированы и решаются следующие основные задачи:

1. Разработка и исследование метода комбинированной обработки, сочетающего высокие скорости резания в условиях дополнительного низкотемпературного охлаждения заготовки.

2. Создание теплофизической модели процесса высокоскоростной обработки (ВСО) с дополнительным охлаждением обрабатываемой поверхности, учитывающей распределение тепловых потоков, влияние параметров режимов резания и степень охлаждения заготовки.

3. Определение закономерностей температур в зоне резания на основе анализа процесса стружкообразования, влияющего на производительность и качество обработки.

4. Исследование качества поверхностного слоя деталей из труднообрабатываемых материалов после высокоскоростной обработки с низкотемпературным охлаждением.

5. Расчёт рациональных режимов резания высокоскоростного точения с предварительным охлаждением.

Научная новизна:

1. Разработан и исследован метод комбинированной обработки, сочетающий высокие скорости резания в условиях дополнительного низкотемпературного охлаждения с выявлением уровня низких температур заготовки, режимов резания, геометрии режущего инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого материала для повышения производительности обработки труднообрабатываемых сплавов.

2. Разработана и обоснована теплофизическая модель процесса высокоскоростного точения, с предварительным низкотемпературным охлаждением учитывающая распределение тепловых потоков, влияние параметров режимов резания и степени охлаждения заготовки.

3. Получены экспериментально-аналитические модели, отражающие зависимости производительности и качества обработки от температур в зоне резания на основе анализа процесса стружкообразования, шероховатости обработанной поверхности от скорости резания и степени охлаждения заготовки.

Практическая ценность работы состоит в создании метода обработки на основе изменения физических свойств обрабатываемого материала при низких температурах (в виде применения комбинированного метода резания), а также в разработке рекомендаций по конструированию и модернизации технологического оборудования для реализации данного метода.

Определены рациональные режимы резания применительно к ВСО с предварительным охлаждением, обеспечивающие заданные параметры качества поверхности в сочетании с высокой производительностью.

Результаты работы переданы на машиностроительные предприятия ЭПО "Сигнал", ОАО "Завод Металлоконструкций", ОАО «Бош Пауэр Тулз» и др. для внедрения в производство. Производительность данного метода увеличение скорости резания в 1,5-^-3 раза, с 5 - 40 (м/мин) до 80 - 120 (м/мин); снижение уровня шероховатости в 1,5 2 раза. Предполагаемый годовой экономический эффект 1,2 млн. руб.

Отдельные научные положения работы, приняты к внедрению в учебный процесс подготовки инженеров и бакалавров по специальности «Технология машиностроения» кафедры ТЭМ Энгельсского технологического института (филиал) ГОУ ВПО «Саратовского государственного технического университета».

Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием соответствующих разделов теории резания материалов, процессов механической и физико-технической обработки, математической статистики и теории вероятности, методов математического моделирования. Производственно-экспериментальные исследования проводились на ОАО «Энгельсский завод металлоконструкций», ЭПО «Сигнал» и в лабораторных условиях кафедры «Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки» ЭТИ СГТУ.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в 8 печатных работах, три из которых в изданиях рекомендованных ВАК РФ, пять — без соавторов.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на 3 конференциях различного уровня: «Молодые учёные - науке и производству» (Саратов 2008-2011), «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов 2009), «Синтез инноваций: направления и перспективы» (Саратов 2009), «Совершенствование техники, технологий и управления в машиностроении» (СГТУ 2009), а также на заседаниях кафедры «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в машино- и приборостроении (КИМО)» СГТУ, а также «Технология и оборудование электрофизических и электрохимических методов обработки» (ТЭМ) ЭТИ СГТУ в 2009-2011 гг.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 92 наименований.

4.3. Выводы

1. В качестве режущего инструмента предпочтительно использование режущих пластин с повышенным содержанием кобальта: ВК8, Т15К10, Т15К6 и др., а также с различными покрытиями обеспечивающих температурную и химическую стойкость такие как TiN и пр.

2. Высокоскоростное точение с дополнительным охлаждением может быть реализовано на оборудовании с мощностью N = 10 50 кВт.

3. Для обработки сплавов на основе титана таких как ВТ2 - 1 рекомендуется использование диапазона скоростей V = 75 -г- 110 (м/мин), при использовании скорости 120 -ь 135 м/мин минимальная глубина резания должна составлять 0,5 > t > 0.2 (при уменьшении глубины происходит возгорание в прирезцовой зоне), при увеличении глубины резания происходит быстрый износ режущего инструмента, также условия возгорания зависят от марки обрабатываемого титана, рекомендуемая подача S = 0,2 0,32 (мм/об).

4. При применении высокоскоростного точения с дополнительным охлаждением рекомендуемая температура охлаждённой заготовки составляет (-18°С) + (-20°С).

5. Для использования данного метода возможна организация производства в особых климатических зонах РФ (Урал, районы Сибири и Дальнего Востока) где отрицательные температуры на протяжении 9 календарных месяцев, тогда затраты на предварительное охлаждение заготовки отсутствуют, для поддержания температуры заготовки рекомендуется использовать жидкий азот или смеси на основе жидкого азота.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований и реализации на производственных предприятиях сделаны следующие выводы:

1. Анализ научно-технической информации по вопросу повышения эффективности обработки труднообрабатываемых материалов показал, что в наибольшей степени увеличение производительности и повышение качества поверхности возможно с использованием комбинирования различных типов энергий за счет совмещения высокоскоростной обработки с дополнительным низкотемпературным охлаждением.

2. Разработана теоретическая модель по определению баланса теплоты, средних и максимальных температур в контактирующих телах на базе двумерных источников и стоков теплоты, целеориентированная на оптимизацию теплового воздействия и управление показателями качества.

3. Исследовано качество поверхностного слоя деталей после ВСО с дополнительными потоками энергии в зоне резания на основе комплекса теоретико-экспериментальных моделей, направленных на организацию и управление качеством поверхности деталей. ,

4. Проведена оптимизация режимов резания при ВСО с дополнительным низкотемпературным охлаждением различных групп труднообрабатываемых материалов с учетом закономерностей протекания в зоне резания термомеханических явлений.

5. Внедрение метода ВСО с дополнительным низкотемпературным охлаждением зоны резания в производство и соответствующие рекомендации по совершенствованию конструкции РИ позволили повысить производительность обработки в 1,5.3,0 раз, качество поверхности с И* 15.20 до!125.7.

1. Finlay W. L., Shyder I. A. Effects of Three Interstitial Solutes. «J. of Met.», 1950, v. 188, N 2, p. 277 - 286.

2. Jaffee R. L., Ogden H. R., Maykuth D. J. Alloys Titanium with Carbon, Oxygen and Nitrogen. "J. of Metals", 1950, v. 188, N 10, p. 1261 - 1266.

3. Бабей Ю. И. Упрочнение поверхностей слоев стальных и чугунных деталей фрикционной обработкой / Ю. И. Бабей, Швец, И. В. Гурей //Вестник машиностроения. 1997. - №10. - С.39-40.

4. Барановский Ю. В. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. / Барановский Ю. В. И др. М.: Машиностроение, 1972. 407 с.

5. Бармин Б. П. Вибрации и режимы резания. М., Машиностроение, 1972. 72 стр.

6. Белоус М. В. Превращения при отпуске стали / М. В. Белоус, В Т. Черепин, М. А. Васильев. -М.: Машиностроение, 1993.-231 с.

7. Бобров В. Ф. Особенности образования суставчатой и элементной стружки при высоких скоростях / В. Ф. Бобров, А. И. Сидельников //Вестник машиностроения. 1976. - №7. - С. 61 -66.

8. Боровской Г. В. Высокоскоростное фрезерование серого чугуна / Г. В. Бобровский, О.Б .Якушева // Станки и инструмент. 1993. - №2. - С. 2932.

9. Варгафтик Н. Б., Филипов Л. П., Тарзиманов А. А., Тоцкий Е. Е. Справочник по теплопроводности жидкости и газов / С74 Варгафтик Н. Б., Филипов Л. П., Тарзиманов А. А., Тоцкий Е. Е. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 352 с. ISBN 5-283-00139-3

10. Гаврилов Г. М. Влияние охлаждения на снижение температуры резания / Г. М. Гаврилов // Теплофизика технологических процессов. Куйбышев: КПТи, 1970. С. 79-85.

11. Глазунов С. Г. Моисеев В. Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974.

12. Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985. — 304 е., ил.

13. Грачёв Ю.П. Математические методы планирования эксперимента / Грачёв Ю.П. М.: Машиностроение, 1979. 278 с.

14. Даниелян Обработка жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов.

15. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом.-СПб.: Машиностроение, 1986.—184 с.

16. Заковоротный В. Л. Прогнозирование и диагностика качества обрабатываемой детали на токарных станках с ЧПУ / В. Л. Заковоротный, Е. В. Бордачёв // Изв. Вузов. Машиностроение. 1996. - №1-3. - С. 95103.

17. Зарубицкий Е. У. Обработка металлов дисками трения. / Е. У. Зарубицкий // Машиностроитель. 1980. - №7. - С. 31-32.

18. Зарубицкий Е. У. Температура предварительного нагрева при термофрикционном резани / Е. У Зарубицкий, И. Г. Дейнека, И. Н. Носикова // Физика и химия обработки материалов. 1987. -№5. - С. 155157.

19. Зарубицкий Е. У. Термофрикционная обработка сталей : автореф. Дис докт. техн. наук : 05.03.01/Е. У. Зарубицкий. Куйбышев, 1988. - 42 с.

20. Зарубицкий Е. У. Фрезерование плоских поверхностей деталей металлическим диском трения / Е. У. Зарубицкий, Т. П. Костина // Технология и организация производства. 1981. - №1. - С. 32-36.

21. Зарубицкий Е.У. Температура трения стружки о диск при термофрикционном резании / Е. У. Зарубицкий, И. Г. Дейнека // Резание и инструмент. Харьков, 1990. - №4. - 53-56.

22. Заславский И. Я. Исследование некоторых особенностей нагрева инструмента и детали при плазменно-механической обработке / И. Я. Заславский // Физические процессы при резани: сб. тр. — Волгоград, 1986. -С. 75-83.

23. Кирьянов Д. В. MathCad 13. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 608 е.: ил. ISBN 5-94157-850-4

24. Кирюшин Д.Е. Повышение производительности торцевого фрезерования титановых сплавов за счёт применения высокоскоростного резания

25. Кирюшин Е. И. Управление формированием качества поверхностного слоя при высокоскоростном торцевом фрезеровании закалённых сталей

26. Кожевников И. Г., Новицкий Л. А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах: Справочик. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 328 с.

27. Колачев Б. А., Ливанов В. А., Буханова А. А. Механические свойства тана и его сплавов. М., «Металургия», 1974. 544с., с ил.

28. Кошелев П.В. , Моисеев В. С., Никитин П. Н. Влияние олова на прочность и пластичность титана при низких температурах — Пробл. Прочности, 1972, №2, с 68 69.

29. Кривонос Е.А. Солоненко В.Г. Криогенная обработка твёрдосплавных режущих инструментов// Вестник ДГТУ 2007 Т.7 . № 2 С. 200-203

30. Кривоухов В. А. Воронов А. Л. Высокочастотные вибрации резца при точении. Оборонгиз 1956

31. Кривоухов В. А. Обработка резанием титановых сплавов. Кривоухов В.

32. A. и Чубаров А. Д. М.: «Машиностроение», 1970,180 стр.

33. Кумабэ Д. Вибрационное резание: Пер. с яп. С. JI. Масленникова/Под ред. И. И. Портнова, В. В. Белова. М.: Машиностроение, 1985. - 424 е., ил.

34. Лазарев Г. С. Автоколебания при резании металлов / Лазарев Г. С. М.: Высшая школа М, 1971.243 с.

35. Ларин М. Н. О производительности резания закалённых сталей путём электроконтактного подогрева / М. Н. Ларин // Новые методы электрической обработки металлов: сб. мат. -М.: Машгиз, 1955.

36. Лахтин М. Ю. Металловедение и термическая обработка металлов / Лахтин М. Ю. М.: Металлургия, 1983. 362с.

37. Макаров В. Н Термомеханика высокоскоростной лезвийной обработки /

38. B. Н. Макаров, С. Л. Проскуряков //Теплофизика технологических процессов: тез. докл. 8 конфУРыбинский авиационный институт. -Рыбинск, 1992. С.138-140.

39. Марков А. И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1980. - 237 с.

40. Марков А. И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М. Машиностроение, 1968. - 367 с.

41. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапое и др.; Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986.-384 е., ил

42. Механические свойства некоторых а-титановых сплавов при низких температурах / А. Я. Наврицкая, В. Я. Ильичёв, Б. С. Морозов, Э. М. Бельч. Низкотемператур. и вакуум. Материаловедение, 1974, вып. 4, с. 18-21.

43. Могорян Н. В. Электрические методы обработки материалов Кишенёв изд-во «Штинца» 1982.220 с.

44. Мороз Л. С., Чечулин Б. Б. Водородная хрупкость металлов. М., Металлургиздат, 1967.256 е., с ил.

45. Насад Т. Г. Высокоскоростная лезвийная обработка труднообрабатываемых материалов с дополнительными потоками энергии в зоне резания/ Т. Г. Насад, А. А. Игнатьев. Саратов: Сарат. гос. ун-т, 2002.-112с.

46. Насад Т. Г. Высокоскоростная обработка труднообрабатываемых материалов с дополнительными потоками энергии в зоне резания: монография / Т. Г. Насад, А. А. Игнатьев. Саратов : Сарат. гос. ун-т, 2002.-112с.

47. Насад Т. Г. Качество поверхностного слоя закалённых сталей при термофрикционной обработке / Т. Г. Насад, А. А. Шевченко // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. тех. ун-т, 2001. - С. 127-128.

48. Насад Т. Г. Кирюшин Д. Е., Кирюшин И. Е. Высокоскоростная обработка труднообрабатываемых материалов 2009 Саратов

49. Насад Т. Г. Лезвийная обработка сталей с фрикционным подогревом резания/ Т. Г. Насад, Г. А. Козлов // СТИН. 2000. - №12.-С. 27-29.

50. Насад Т. Г. Фрикционно-лезвийная обработка сталей / Т. Г. Насад / Технол. ин-т. Сарат. гос. тех. ун-та. Энгельс, 1999. - 114 с.-Деп. В ВИНИТИ 24.1199, №3463-В99.

51. Николаев В. А. Тонкое точение спеченных материалов. М.: Машиностроение, 1979. - 64 е., ил.

52. Нодельман М. О. Оценка длины контакта стружки с инструментом при резании пластичных металлов / М. О. Нодельман, Б. М. Суховитов // Вестник машиностроения. 1977. - №3. - С. 33-36.

53. Обработка металлов резанием с плазменным подогревом / А. Н. Резников, М. А. Шатерин, В. С. Кунин и др. М. : Машиностроение, 1986.-232 с.

54. Обработка резанием с вибрациями. Подураев В. Н. М., «Машиностроение», 1970, стр. 350.

55. Опыты фирмы Круп. Германский патент № 523594 от 17 апреля 1931 года // Вестник металлопромышленности. 1933. - №10.

56. Пахомов Б .Я. Динамические системы и системный подход / Б.Я. Пахомов, В. И. Большаков // Природа. 1981. - №6. - С. 79-87

57. Петруха. П. Г., Чубаров А. Д., Стерлин Г. А., Данилин Н. Т., Буянова Т. Л. Обработка резанием высокопрочных, коррозионностойких и жаропрочных сталей / Под ред. П. Г. Петрухи М.: Машиностроение, 1980.-167 с. ил.

58. Подпоркин В. Г., Бердников Л. Н. Фрезерование труднообрабатываемых материалов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.¡Машиностроение, Ленинград., отд.-ние, 1983. — 136 е., ил.

59. Подураев В. Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М., Машиностроение, 1977.304 с. С ил.

60. Подураев В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов. Учеб. Пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1974. 587 е., ил.

61. Подураев В. Н. Технология физико-химических методов обработки. — М.: Машиностроение, 1985. 264 с.

62. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник / Я. Л. Гуревич, М. В. Горохов, В. И. Захаров и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986,240 е., ил

63. Резников А. Н. Теплообмен при резани и охлаждении инструментов. М.: Машиностроение, 1963.200с.

64. Резников А. Н. Теплофизика резания «Машиностроение», 1969. стр. 288.

65. Резников А. Н., Резников Л. А. Тепловые процессы в технологических системах. Учебник для вузов по специальностям «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» М.: Машиностроение, 1990.-288 е.: ил

66. Резников А.Н. Температура при резании и охлаждении инструментов / А.Н. Резников. М.: Машгиз, 1963. 200с.

67. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1982. 279с.

68. Резников Жарков производительная обработка нержавеющих и жаропрочных материалов 1960

69. Результаты малоцикловых усталостных испытаний титанового сплава ВТ 1-5 кт и его сварных соединений при криогенной температуре / Н. П. Антропов, И. Ф. Черныш, Е. И. Тавр и др. В кн.: Стали и сплавы для криогенной техники. Киев, 1975, с. 14-15.

70. Рогов В.А. Методика и практика технических экспериментов / В.А. Рогов, Г.Г. Поздняк. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 288 с.

71. Рыкалин Н. Н. Лазерная обработка материалов. М., «Машиностроение», 1975 296 е., ил.

72. Рыкалин H.H. Расчёты тепловых процессов при сварке / H.H. Рыкалин. -М.: Машгиз, 1951.-269 с.

73. Сальников А. Н. Трение шероховатых поверхностей в экстремальных условиях: монография / А. Н. Сальников. — Саратов : Изд-во Сарат. Ун-та, 1987. -136 с.

74. Свойства элементов: Справ. Изд./Под ред. Дрица М. Е. М.: Металлургия, 1985, 672 с.

75. Солнцев Ю. П., Ермаков Б. С., Слепцов О. И. Материалы для низких и криогенных температур: Энциклопедический справочник. СПб: ХИМИЗДАТ, 2008. - 768 е.: ил ISBN 978-5-93808-157-4

76. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. С74 Т. 1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1986. 656с., ил.

77. Старков В. К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве.- М. Машиностроение, 1989.-269С.

78. Теплотехника: учебник для вузов/ А. П. Баскатов, В. Г. Берг, О. К. Вит и др., под общей ред А. П. Баскатова. М.: Энергоиздат, 1982. - 264 с.

79. Технология обработки конструкционных материалов / П.Г. Петруха, А.И. Марков, П.Д. Беспахотный и др. М.: Высшая школа, 1991. - 512 с.

80. Трент Е. М. Резание металлов / Е. М. Трент. М.: Машиностроение, 1980.-263 с.

81. Хакен Г. Синергетика / Г. Хакен. М.: Мир, 1980. - 404 с.

82. Худобин JI. В., Бердичевский Е. Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке. М., «Машиностроение», 1977. 189 с. с ил.

83. Чечулин Б. Б., Ушков С. С., Разуваева И. Н., Гольдфайн В. Н. Титановые сплавы в машиностроении. JL: «Машиностроение» 1977.248 с. С ил.

84. Шифрин высокопроизводительная обработка металлов 1985

85. Шмеляев А. П. Коррозионностойкие, жаропрочные и высокопрочные стали и сплавы: Справ. Изд. / А. П. Шмеляев. И др. М.: «Интермет инжиниринг». 2000.232 с. ISBN 5-89594-028-5

86. Хватов Б.Н. Выполнение измерений параметров шероховатости по ГОСТ 2789-73 при помощи приборов профильного метода: лабораторная работа / сост. Б.Н. Хватов. Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. -24 с. -100 экз.

87. В. А. Потапов Криогенная обработка еще один вариант? vvww.obo.ru

88. Барташев Л.В. Введение в планирование экспериментаЛО.П. Адлер. М.: Металлургия, 1969. 270с.

89. Гамрат-Курек Л.И. Экономика инженерных решений в машиностроении/ Л.И. Гамрат-Курек М.: Машиностроение, 1986. 256с.96. ЖЖЖМюпми

90. Теоретические исследования расчёт в программе "MathCad 13й мощности в зависимости от температуры заготовки и скорости резания.

91. Вводим необходимые для расчётов переменные и присваиваем им значения 72, 54.:

92. Далее для вычисления значений переменных равных выражению, используем символьные операторы в виде:

93. Knv := 0.9 L:= 0-75 0.2 D := 66 Кг := 1 Cp := 300 t := 0.5 no := 630

94. Nv := 1 Ti := 30 Cv := 420 mij= 0.20ев := 600 У := 0.75 n 0.15 xl := 0.15

95. Кфр := 0.94 Кур := 1 yl := 0.20 к Jtp := 171.Р-ПО 1000x у n/т, . — \1 Cv-(Kmv-Knv-Kuv)-Kmv LlO Cp-t -S -v -(Kmp-K({p-KAp-Kyp)j----:--1. Timi-txl.syl1. Nz:=102060

96. Полученные расчётные данные сводим в таблицу

97. Расчетные значения мощности резания в зависимости от скорости итемпературы заготовки

98. Приведена зависимость мощности от температуры Ст. 451. ВТ1-01. N (кВт)1201. V (лл/плин)15.20 ' 10-15 I 5-10 I 0-5т°к293

99. График зависимости мощности от температуры ВТ 1-01. ОТ4-11. ГО(кВт)1. Ю-155.Ю0.51. V (лл/плин)1. Т°К

100. График зависимости мощности от температуры ОТ4-11. ВТ5-11. N (кВт)120 ЮО1. V (лл/мин)8.Ю 6-8 4-6 | 2-4 | 0-2т°к293

101. График зависимости мощности от температуры ВТ5-1

102. График зависимости мощности от температуры ВТ2-1

103. Фотографии кромки режущей пласти.

104. Фото передней поверхности 1X100 (слева), фото передней поверхности 3X100 (справа)

105. Фото передней поверхности 1X200 (слева), фото передней поверхности

106. Фото лунки 4X100 (слева) 4X200 (справа)V