автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение стойкости токарных резцов, оснащенных эльбором-Р, путем оптимизации параметров паяного соединения

РГ8 ОД

„ ■ БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

- I ШОП 1093 ПОЛИТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

типах оуютт

ГРИЩЕНКО Кикоягй Аяскегядрсгич

ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ТОКАРНЫХ РЕЗЦОВ, ОСНАЩЕННЫХ ЭЛЬБОРОМ-Р, ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ

05.03.01 -Процессы механической и.физико-технической обработки, станки и инструмент

Автореферат диссертации: на соискание ученой стопами кандидата технических наук .

Минск 1993

Работа дополнена на кгфедр© "Иетшшорезкущке стскки ы инструменты" Ыогклевского машиностроительного института

Научный руководитель -доктор технических наук,

профессор ХОДЫРЕВ В.И.

Официальные оппоненты: -доктор технических наук,

профессор БЕЛЯЕВ В.И.

кандидат технических наук, доцент ШАТУРОВ Г.Ф.

Ведущее предприятие -Оршанский инструментальный

завод

Защита диссертации состоится - 1/НУ/-г$ в /¿?~ часов на заседании специализированного совета К 056.0207 Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г.Минск, проспект Скорины, 65, корп. 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусской государственной политехнической академии.

Ученый секретарь специализированного совета, £ Кандидат технических наук, доцент

В.И.КЛЕВЗОВИЧ

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современном • иапиностроеиии одним из наиболее перспективных инструментов, применяемых для операций получнстовой и чистовой обработки в автоматизированном производстве на базе станков с ЧПУ, многоцелевых и специальных скоростных станков, автоматических линий, гибких производственных модулей и систем, является режущий инструмент, осяадеяный сверхтвердыми материалами (СШ).

.Надежность и качество инструментов, оснащенных СИЛ, обусловлены в значительной степени характеристиками узла крепления режущих элементов. К основному, перспективному метолу создания конструкций инструментов следует отнести механическое разьеггяое соединение многогранной ила круглой пластинки с ре-яупей частью из СИЛ. Такой способ крепления позволяет увеличить число периодов стойкости инструмента (4-х гранная пластинка может быть использована 8 раз, 6-и гранная - 12), упростить технологии изготовлевия'и устранить опасность образования трещин, которне мохуг быть при пайке, заделке способом порошковой металлургии и других способах. Кроме того, обладая достаточно высокой надежностно, такой способ закрепления поз' валяет многократно использовать державку инструмента.

аресте с тем не потерявзпши актуальности к широко применяемыми способами крепления (7ПЛ в лезвийной инструменте является различные-виды пайки. Проведенные в последнее время многочисленными исследователями работы по изучению смачиваемости, контактного взаимодействия, напрданно-деформированного состояния в паяных • соединениях ста со сталями позволили достигнуть высокой надежности закрепления режущих элементов г паяном лез-вийнси инструменте. Это повлекло sa собой значительное повше-вке эффективности процесса механической-обработки с применением паяного лезвийного инструмента, оснащенного CTtA. —

Неиспользованным резервам для дальнейшего погашения эффективности применения дадигого инструмента является оптимизация параметров паяного соединенна в режущем инструменте путем расам трения его влементов, цречноеишх и динамических харак-. теристик , как составлящих комплексной системы связей в процессе механической обработки.

Цель работа. Создайте гхьборовнх токарных рез-- цов поваленной стойкости путем оптимизация параметров паяного

соединения поликристалла эльбора-Р с корпусом инструмента.

Научная новизна. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено,.что задача повышения стойкости токарных ре адов, оснащенных эльбором-?, может быть решена путем оптимизаций параметров паяного соединения по критериям жаропрочности и виброусгойчивости.

Аналитически определена зависимость предельно-допустимого усилия на рекутаий элемент в процессе резаная от геометрических параметров режущего элемента эльбора-Р, параметров припоя ,и от его предела прочности на срез при температуре, соответствующей условиям эксплуатации.

Разработана математическая модель поведения динамической системы "резцовая группа - поликристалл эльбора-Р - деталь" и ее программная реализация. Модель позволяет предсказать поведение динамической системы и ее подсистем в заданном факторном пространстве на стадии проектирования инструмента с учетом • динамических свойств узла крепления поликристалла.

Разработаны и защищены авторскими свидетельствами способ пайки ревущего инструмента, оснащенного сверхтвердыми материалами, а припой для его осуществления.

Практическая' ценность. На основании результатов исследований разработаны научно обоснованные рекомендации по промышленному использованию паяных резцов, оснащенных эльбором-Р с оптимизированными параметрами паяного соединения. Разработана методика, опытно-экспериментальное' оборудование г практически осуществлена технология оптимизации параметров паяного соединения режущего инструмента, оснащенного эльбором-Р по кратергшы жаропрочности и виброусгойчивости на примере резцов паяных оригинальным.способ ом пайки разнородных материалов и припоем для его осуществления .

Р е а л и з а Ц.-2 й работы. Применение резцовых вставок, оснащенных эльбором-Р с оптимизированными параметрами паяного.соединения на Могилевском ремонтном заводе, позволило получить в 1989 году годовой экономический эффект 4360 рублей. Произведена опытно-промышленная проверка инструмента на Киевском заводе им. Лепсе производственного объединения "Киевтрак-тородеталь".

Апробация работы. Материалы работы были доложены и обсуждены на научно-технических конференциях. Моги-4 '

хсвского кззгоссгроительного гпстатуга з I9SS, 1990, 1991 г., га республзкаяскоЗ пзучно-тетаичеспо?. г.оифзрокцпп "Прочность, лластпчяостъ arc. риалов г погне процессы sz. получения и обработки", г.Мтпск, 1990 г.; научно-тегпЕческой кон^юренаяа "По-ггггенгг э^фзктаэноога прсгззодствз '.тшЕцострогтельных лрзд-црглгяй", г.Хутгж'е, 1290 г.; республиканской научно-техня-чьснсй гопфзргцпсл "Виокоэффектявяое оборудование к техноло-гзческле прсцеосы упрочнения рзхздах янируиеигов в деталей г-^гн", г.?.:сг2лев, 1330 г.; респубяшшспсй каучно-техничес-ко2 кгн-рорещия "Ссвергеясгвоваше суааствгпхцзх а созданке но-srx ресурсосберегагплз ¡технологий к оборудования в макиностро-сварочном арсйззодствг г сгрсгтггльсгвз", г.Могплав, 1991.

Розсоше вотзекв, осэдэннае эяьбороя-Р с пайкой на глро-лротшх лрзпсяг зксзспяровалпсь на областной гнсгавне (г.Иога-лез) з 1590 году а белорусско-польской вцставяе-ярг.эряе "Бз-ларусь-Подьса - S2" (г.!,1клск) в 1992 году.

II 7 б л г л а п п s. По !гатер2£лам диссертация опублико-вояо G печатнях работ а получено 2 авторски свидетельства.

Структура а о б ь е работы. Дзссер-гадгя состоит гэ введения, пятя глаз, гнводоз.я содеркят 192 с транш 1.Ег:2нспгснсго текста, 9 таблиц, 50 расункоз, спи-сс:с вспользованпнх источников зз 126 лап?енованпД я прялозеншт га 14 с грая щах.

СОДЕЕШШЕ FAEOÏH

Зо з з с л s л а л обоснована антуадьпость работп.

В первой главе рассмотрено соврет-геянсе состояние зопроса исследования эффективности применения гястру» :.:епта пз яубичесяого патрада бора (КНБ), проведеп обзор г анализ методов закрепления резнях элементов аз КНБ в дгсзв^йиом инструменте, дана оценка рлбогесаесобкоогв подлого лозвкЗпого кнсгрукеота, оснсиеяного КНБ, a такзе с^оргудярован! яель в задача исследований.

В современном гззсзостросияп одякм ез ггагболса пзрспевткв-tujx инструментов, щ»з«юи?етг гая операций полистовой s чистовой обработки ¡з аахокзтпзйроааянсм срогзводсуве дз базе ста::-ков с W, ьяогсяелеви -п сяецеальннх сяоросуннх сганяов, авто-катячесянх яэтгай, гпбкзх ароязводсгвешшх модулей и систем, яз-

5

яяется релгуцкй инструмент, оснаденннй сверхтвердом иа?ерга-лаш на основе КНБ.

Благодаря работам М.А.Аранзона, Л.Н.Бердникова, Е.С.Бо-городского, Г.В.Боровского, .Ч.Е.Верегешшкова, А.А.Згноградо-ва, А.Н.Дручинина, Д.Д.Кбавова, В.П.Еедь, Г.С.Еслезнова, Л.П. Захаренко, О.М.Зубарева, В.В. Колонией, В.Л.Коротченко, Г.А. Кулакова, Б.Н.Леонова, Я.А.Лецинера, В.С.Ласанова, Л.Г.Гзрко-вой, С.У.Молодык, Я.А..'. А.?1уК0В08, Д.А.Погосян, 3. "

Сабирова, Н.А.Сингеева, А.Г.Тпмчук, Е.Э.Сельдатейна п других совегскгос и заруОежкьсс ученых достаточно глубоко исследованы особенности процесса резания лезвпГг'.им инструментом, оснащенным КНБ.

Надежность в качество инструментов, сснкенных КН? обусловлены в значительной степени характеристик узла крепления режутзях 8леменгов.Анализ научно-технической литера туря по данному вопросу показал, что основным направлением разработки конструкций инструментов пэ СГ.! считается создание резцов к фрез с механическим креплением различных типов плас-

тин. Однако пгроко прпменяеглми способами крепления КНБ б лезвийном инструменте являются различные $сды пайке. Проведенное в последнее время многочисленным! исследователями (А.Н.Голу-бева, Н.С.Друй, Г.А.Колиниченко, А.С.Коненковяч, З.С.Лысанов, И.А.Лаврпненко, Ю.З.Найдич, В.Л.Пртаачук, Б.П.^анов, Л.И. Фельдгун к др.) работы до изучения ю/лчиваемосги, контактного взагалодействня, налряяенно-дефо^мврованного состояния в паяных соединениях КНБ со сталями позволили достигнуть внеокой кзденности закрепления режуцех элементов в паяном лезвийном инструменте. Это повлекло за собой значительное повшенсе эффективности процесса механической обработки с применением паяного лезвийного инструмента, оснаценного КНБ.

Неиспользованным резервом для дальнейпего повшения эффективности применения данного инструмента является оптимизация параметров паяного соединения в режущем инструменте путем рассмотрения «го элементов, их прочностных и динамических характеристик, как составляющих комплексной систе:.ш связей в процессе механической обработке.

Исходя из анализа подходов различных исследователей к опенке узла крепления рекутдего элемента к корпубу реяущего инструмента, а гакке учагквая специфические особенности инстру-

мзнта, осяащснного ЮТ, необходимо оценивать (с точка арония удертйвапсей способности режущего элемента из К1Ш в инструменте, устойчивости его к колебаниям в процессе резания) прочностные я динамические характеристика соединения с учетом температурного воздействия на паяный нов.

Учитывая изложенное вшиа, задачами настоящей работы была определены:

1. Разработка методики ч определение критериев оптимизация паяного соединения ревущего инструмента, оснащенного элъ-бором-Р с целы» повышения его эффективности.

2. Установление внутренних аункцяокальшпе связей между параметра:.:!! паяного соединения режущего инструмента, оснащенного эльбором-Р, к характеристиками его прочности. На этой основе произвести разработку конструкции элъборового паяного ревущего инструмента поваленной э'^фентишостп.

3. Разработка методики исследования влияния параметров паяного соединения реяущего инструмента, оснащенного элъбором-Р, на динамику процесса механической обработки резанием. Применение для этого методов математического моделирования с целью универсализации исследования.

4. Осуществление программной реализация разработанной математической модели на ЭШ для 'оптимизации параметров паяного соединения инструмента.

5. Рассмотрение эффективности режущего инструмента, оснащенного эльбором-Р способом пайки с оптимизированными параметрами паяного соединения, путем сравнительных экспериментальных . исследований с аналогичными инструментами различных, конструкций.

.6. Разработка рекомендаций" по промышленному применению разработанного режущего инструмента из зльбора-Р о оптимизированными параметрами паяного соединения.

Во второй главе производилось теоретическое обоснование выбора методики оптимизации параметров паяного соединения элъборового инструмента по прочностной характеристике и ее практическая реализация.

Вывод аналитической зависимости предельной нагрузки на паяный шов инструмента, оснащенного СЯМ, в .процессе резания проводится из условий неравномерного нагрева паяного пва по площади. 3 качестве критерия прочности паяного соединения при-

еято предельно допустимое усклге срева ка налный сов. Пр« вывода расчетной 5авнси.:остй балл прснята следуецяе дспутца-пт:

1) процесс резаная счдтаэтся установившемся;

2) а качества источника тепла принят точечный источник, непрерыв!-:о действующий в неограниченном теле;

3) козфзадиенга теплопроводности зльбора-Р я припоя не зависят от температуры.

Теплопередача в паяном лезвийном инструменте, осхацея-ном ГОЛ, рассматривается как распространение тепла в многослойной стенка (ркс.1). Тепловой поток Евтенсявностью £ преодолевает трехслойную стенку, состояцдто' из элъбора-Р с толщиной , пршоя с толщиной 8„ в корпуса с толгздной о„ . Теплопроводность эльбора-Р, припоя в корпуса соответственно А,, Л„ , Лк . Предельное усилие среза на паяный шов получаем суммируя прочности элементарных площадок по всему параметру паяного шва (рас.2). Это.усалке зависят от температурной чувствительности пркпоя, геомгтрЕческсх параметров паяного шза, заточки инструмента е эквивалентной теплопроводности-паяного соедннепЕя:

. /I/

где с( - диаметр режущего элемента эльбор-Р;

4 - общая длина режущего элемента; ' -

¿0 - среднг.- длина рабочей части режущего элемента;

1 - безразмерная интегральная функция, определяемая ез соотношения геометрических параметров ревущего элемента: _

Кг- ксвффЕцаект теплового разукрашгенкя: пршоя:

к Тл - . = я

^ - интенсивность теплового потока, направленного в ро-■вудай элемент в процессе резаная.

Исследование температурного воздействия на паяный шов инструмента включало изучение полей температур паяного шва, влияния длительности нагрева опытных образцов на прочностные

характеристика, временя установления стационарного температурного регюэ для различных гидов припоя и скоростей резания. •

Теплопроводность в паяном инструменте, ■'

оснащенном эльборои-Р

Расчетная схема для определения прочности паяного соединения п.тъбора-Р в металлорежущем янструмевте при неравномерном нагреве паяного газа

I - поликристалл эльбора-Р; 2 - припой; 3 - корпус . Рно. 2

Известно, что при пайко регущшс элементов (в том числе е эльбора-Р) в металлорежущем инструменте формирование паяного соединения происходят под влиянием большого числа различных факторов. В конкретном случае получение соединений с заданными свойствами может лимитироваться любы?* из процессов участвующих в формировании паяного соединения (рас. 3). В связи с бтем оптимизация параметров паяного соединения должна рассматриваться как комплексной процесс.

Взаимосвязь факторов и процессов при формировании паяного соединения ельбора-Р

Рис. 3

Основываясь на принципе комплексной оптимизация параметров паяного соединения практически определялся химический состав пргаоя, термичесхий цикл пайки на электронно-лучевой сварочной установке 7-250-А, толщина паяного ива, конструкция соединения при пайке припоем состава Т1 - .

3 третьей главе выполнено теоретическое обоснование выбора методика оптимизации параметров паяного соединения эльборового инструмента по критерии вибро-устойчивосги режущего элемента эяьбора-Р и ее практическая реализация.

Проведенный анализ динамических процессов, происходящих при резании инструментом, оснащенным эльбором-Р показал, что с точки зрения повышения эффективности за счет оптимизации параметров паяного соединения несмотря на двойственный характер влбраций интерес представляет не столько характеристики колебаний, сколько условия (параметры паяного соединения), при которых колебания не возникают, т.е. условия устойчивости заданных движений.

Для исследования устойчивости заданных движений использовался частотный критерий устойчивости Найквиста.-Для реализации частотного метода анализа система представлялась в виде трех сосредоточенных масс М1 (подсистема резцовой группы, исключая ренущий элемент), '.'2 (подсистема режущего элемента злъбора-Р), МЗ (подсистема деталь-опора), соединенных с неподвижным основание:* и друг с другом с помощью пружин 2 демпферов с характеристиками ясосткости С1, С2, СЗ и коэффициентами демпфирования Д , Лг , Ьг . Взаимное влияние масс происходит в процессе резания (С) при- взаимодействии детали с полшфисталлом эльбора-Р (рас. 4),

Модель технологической системы резцовая группа-поликристалл эльбора-Р - деталь

Рассматриваемая динамическая система, расчетная схема которой изображена на рис.4 на основании принципа д* Адамбера и закона сохранения анергии описывается системой интегральных дифференциальных 'уравнений второго порядка:

где у,, , Уз - упругие перемещения резцовой грушш

(для токарного станка: тело резца - резцедержатель - суппорт), режущего элемента эяьбора-гР и детали соответственно;'' т,,т1,т^,Ь,,И1,Ьг,С,1С1,С3 - приведенные массы, козф$ициентн сопротивления и жесткости резцовой группы, ревущего элемента к детали соответственно; Р„ - возмутцашдая сила;

сила резания; г - постоянная времени стружкообразована; Ке - жесткость резания. '. Используя известное преобразование Лапласа, т.е. используя операционную форму записи путем замены заданной функции времени уШ (оригинала) соответствующей функцией комплексного переменного (изображением) к вводя обозначения в№:

-С,,

!>(&) = + +СЛ>

получены передаточные функция по воэмуиейюэ система, связывание силовое воздействие Fe{S) с выходили параметрами

siW .

Пзредаточная фпэдцяг подсистеш поликристалл эдьйора-Р -деталь:

w eii-Jblïk

VtSt-y*)*- Fc ~ (A(3)-f7t$-Ct)l<K,+£(S)C(S))(£(S)£(S)+

. Передаточная функция подсистема поликристалл эль<Зора-Р -резцовая группа:

и/ /S) - _-АЫ)

f=c ~ (Al&)-hlS-Ci)[(K,+£(£)ÛtS)l(B(S}>

'E(SJ+Kf)-KÏ ]-ElS)(ht% *Ct)l(Hf *E(S)0(ST)

Ea основе анализа физических: процессов, протекших в технологической системе, построена структурная схема система резцовая группа - поликристалл эльйора-Р - деталь, доказываю-, иая взаимовлияние масс рассматриваемой модели и взаимосвязь их перемещений.

В передаточные функции (S) . и (s>

входят: коэффициент' несткоста резания Кл , постоянная времени Тр , а также жесткость и коэффициент сопротивления стыка поликристалл эльбор-Р - корпус инструмента, связывающие под-■ системы.П9ликристалл эльбор-Р и эльбор-Р - резцовая.группа. Кроме того, е каждая из ветвей структуры входят передаточные-функции, 'содержащие параметры, присущие этим' подсистемам. Со- ■ ответственно,, имеет место их взаимовлияние при йотировании перемещений. - -

Полученное математическое описание позволяет комплексно оценить поведение системы резцовая группа - поликристалл эль-бора-Р - деталь в процессе обработка а определить влияние кал-лого элемента система на динамику процесса«

Параметра динамических характеристик-упругих систем резцовой группы и детали определялась по известным соотношениям:

где - податливость с -го узла;

£ - собственная частота колебаний ¿'-го узла;

- логарифмический декремент затуханий ( -го узла, определяемый по формуле:

где ^ , . - амплитуды свободных затухающих колебаний, отстоящие на п периодов друг.от друга.

Определение параметров динамических характеристик упругих сис.тем резцовой группы и детали производилось с использованием экспериментальных методик и описаны в гл.4.

Динамические характеристики процесса резаная, входящие в последнее уравнение системы уравнений (2) находились аналитически с учетом актуальности влияния углов округления при вершине на усадку стружки и через ширину стружки (6 ) на несткость резания ( кр ).

00 устойчивости системы судила по критерию Байквиста, в результате чего определялся коэффициент запаса устойчивости по построенной на комплексной плоскости безразмерной амплитудно-фазовой частотной характеристике. Ба рис.5 представлен алгоритм суждения об устойчивости процесса резания кнструмен-том, оснащенным- элъбором-Р.

Согласно данного алгоритма с помощью ЭВМ ЕС-1020 производился расчет коэффициентов запаса устойчивости процесса точения стали Х12М на станке 16К20Т1 режущим инструментом, оснащенным эльбором-Р с экспериментальными припоями состава

Т1-Ре . Пак следует из результатов машинного эксперимента припои, обеспечивающие большую жесткость соединения эльбора-Р с корпусом инструмента при повышении скорости и глубины резания более эффективны с точки зрения вяброустойчивости системы. Изменение подачи не оказывает существенного влияния на запас устойчивости при точении эльбором-Р-практически вне зависимости от параметров паяного соединения рассматриваемых инструментов.

14 -

Алгоритм суждения об устойчивости процесса резания инструментом, оснащеншгм эльборок-Р

Рис. 5

В четвертой главе - описана методика экспериментальных исследований.

Методика исследован^ температура нагрева паяного соединения основана на применении искусственной 'Шхатинородий-пла-

тешовсй тершшара. При етоы пспытнвалнсь резцовые вставки, оонащепныа вльбором-Р с паяные пргаюяян ЛбЗ, АС-ТН в ПСр-40.

Для исследования гаропрочносги паяного соединения с целью опгшизбцин «го шрамегров была создана экспериментальная установка по устройству и принципу действия адекватно отражавшая псдученнуи аналитически зависимость (I), которая является штекатической моделью созданной вкслериыентальной установка.

Образцы для испытаний представляли собой телескопическое паяное соединение поликристалла вльбора-Р со стальной гильзой, в котором по условиям вксперимента варьировали процентный соотношением компонентов к припое состава - Ре , либо величиной зазора между поликристаллом и корпусом. Пайка образцов производилась на электронно-лучевой сварочной установке типа У-250-А в вакууме не ниже ПО""4 ш рт.ст. При этом весь цикл технологического процесса пайки образцов, параметры исходных заготовок соответствуют аналогичный при пайке металлорежущего инструмента.

Методика определения параметров динамических характеристик упругих систем основана на анализе флукгуади2 резцовой группы, детали при их импульсном возбуждении. Анализируя записанное осциллограммы затухающих колебаний при импульсном возбуждении определялись аначеккя гас собственных частот 4 •

в логарифмических декрементов затуханий Л, , Л3 . По. датливость систем детали и резцовой группы оценивалась традиционный методом вагрухения системы в статическом состоянии и "цроизвэдствеаннм" методом при резании.

Коэффициенты, характеризующие жесткость (С2) е диссипацию внергии (Ьг ) система рехущего элемента альбора-Р, традиционными средствами измерений определять не удалось. Поэтому определение атих величин производилось методом дцухакспозици-онной голографичесной интерферометрии. Динамические характеристики систем резцовой грушы и детали определялись экспериментально для-станка о 407 16Е20П повшенной точности ври точении заготовки из стали П2 диаметром 80 ми, длиной 200 им.

Адекватность математической модели проверялась экспериментально цутем сопоставления результатов машинного эксперимента я подученных осциллограмм, характеризуйте устойчивость процесса резания. В целом данные дата экспериментов, сщенка

rra их основания границы области устойчивости качестгенпо достаточно хоропо согласуются меяду собой, хотя полного количественного совпадения достигнуть пе удалось, особенно в области етсоетх скоростей раэанпя. Еогр^кцость несоответствия расчетных и экспериментальных данных составила в излом около . а з scire более высоких скоростей обработки (болсо 1,5м/с) погреляссть составила 10...16$.

3 сгойяссгешс исследованиях пспользопзллсь проходные токарные резцы, ociiasemme резцовыми Еставкпмя, у которых соединение эльбор-Р - корпус было выполнено различным;: способами: ?.гехаиическое об.татке (способ Томилинского завода алмазного инструмента); залавка расплавленным металлом латуни Л63 (способ ЕЯМИ); горячее спекание в шеей порошков гэлеза, никеля, олова (способ Ленинградского инструментального завода "Ильич"); Еакуу?!яая пайка адгйзиспно-актившпГ сплавом с твердофазным паполпягелем АС-ТН (способ института пороговой металлургии АН УССР ИШпИШ); вакуумная пайка разработанным кароярочным припоем с оптимизированными параметрами паяного соединения.

Стойкостяые испытания состояли из двух этапов: установление периода стойкости прз равной величине износа по задней поверхности h3 = 0,4 i?.t; оценка износа инструмента па равном пути резания при варьировании параметрами скорости и твердости обрабатываемого материала.

Эксперименты по установлении слияния вида закрепления реяуцего элемента из эльбора-Р па пероховагость обработанной поверхности, проводили на основе однофакторного планирования ■экспериментов. Высоту минронеровностей измеряли' на цифровом электронном профилометре мод.296.

В процессе стойкостннх испытаний и исследований влияния вида крепленая рекуаего элемента из эльбора-Р на шероховатость обработанной поверхности работа велась та токарном станке I6K2OTI с ЧПУ повышенной точности без охлаздеяпя. Осаовнымя обрабатываемыми материалами были закатанные с галл 45 /мпс, 45/ и XI2W .'hrc3 45...62/. Сечепяе дерзавки во всех опытах было постоянным и составляло 16x20 ил, вылет резца из резцедержателя равнялся 30 мм. Геометрические параметры рехуцзй части гставок: передний угол 2С = -Ю°, задний угол Л = 10°, главный угол в плане у - 45°, вспомогательный угол в плане у> - 15°, угол наклона главной рекущей кромки Л = 0.

Режимы резания: скорость резания 1,3...3 к/с, глубина резания £=0,2 ил, подача 3=0,04 ил/об.

В пятой гладе рассмотрена эффективность резцов, оснеденныг эльборои-Р и оптимизированными параметрами паяного соединения.

Представленные в главе сгойкостные зависимости при различных методах крепленая эльбора-Р с корпусом инструмента доказывают прек.туще с тво разработанного режущего инструмента перед аналогами на повышенных скоростях резания и при обработке материалов высокой твердости.

Резцовые вставки, оснащенные эльбором-Р с оптимизированными прочностными и динамическими параметрами паяного соединения имеют оптимальную (о точки зрения стойкости) скорость резания в 1,2...1,4 раза выше, чем аналогичные инструменты с традиционными-методами закрепления режуцего элемента.

Анализ закономерностей изменения износа по полученным •сгойкостшм зависимостям проводмся с учетом комплексного влияния сил адгезионного и механического взаимодействия, температурного снижения твердости поверхностей инструмента и обрабатываемой заготовки, а также прочностных и динамических условий. "

Наибольшее влияние на параметры шероховатости оказывает продольная подача инструмента. Проведенные испытания показывают, что при точении закаленной стали Х12М ( нпс^ 60...62) с увеличением подачи возрастает значения параметра Яа , достигая на пределе работоспособности инструмента .( £ = 0,16 ж/ . об) значений 2...2,2 г.:к.-. Однако, для различных способов закрепления режущего элемента эльбора-Р в резцах статистически значимых различий и закономерностей зависимости /?ц - 3 не установлено.

.Увеличение скорости резания от Г,33 до 3 м/с при точении закаленной стали Х12И сопровождается уменьшением шероховатости обработанной поверхности от 1,5 до 4 мш /?а . Снижение шероховатости обработанной поверхности при увеличении скорости резания можно объяснить рядом причин. В первую очередь это связано с повышением температуры в зоне резания,, в результате чего тончайшие контактные слои на поверхности обрабатываемого материала размягчаются и силы трения между задней поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью снижаются . Кроме

того происходят уменьшение сил резания, вследствие чего снижаются колебания системы С1ВД, снижается усадка стружки, что такяе благоприятствует снижению перохозатости обработанной поверхности. Экспериментальные исследования показывают, что на скоростях резания до 2 м/с пероховатость обработанной поверхности практически ле зависит от вида закрепления рекул;его элемента из эльбора-Р. С повышением скорости обработки до 2,5 г.'/с и Еже происходит уменьшение пероховатости поверхности в больней степени в случае обработки поверхности инструментами на адгезионных гарспрочных припоях. Это очевидно связано с различной реакштей узла крепления поликристаллов из эльбора-Р на воздействие температура.

Инструмент, оснащенный зльбором-Р способом вакуумной пайки с оптимизированными параметрами паяного соединения, просел опытно-прокышленнув проверь и испытания на Могилевсксм ремонтном заводе треста ремонтных предприятий государственного агропро:,аллейного комплекса я Киевском заводе им.Лепсэ производственного объединения-"Ккевтрактородеталь".

Применение резцов, осяадешшх эльбором-Р на жаропрочных припоях на Могилевском ремонтном заводе при обработке после восстановления наплавкой котяхяектущих частей двигателя СЩ-52 позволило повисеть производительность процесса в 1,3 раза при одновременном узеляченпя стойкости инструмента в 1,3... 1,5 раза. Годовой экономический эфйект от внедрения инструмента на Могилевском ремонтном заводе составил 4360 рублей. Опыт-но-промыпленная проверка ка заводе им.Лепсе на традиционных режимах резания при точения и растачивании'комплектующих изделий тракторных двигателей показала, что разработанный ретуцяй инструмент, оснащенный эльбором-Р с оптимизированными параметрами патаого соединены имеет преимущество перед аналогами по числу периодов стойкости. •

В работе празеден расчет экономической эффективности применения резцов,- оснащенных эльбором-Р с оптимизированными параметрами паяного соединения. На единицу инструмента по приведенным затратам он составляет 87,75 рублей. • .- По результатам аналитических и экспериментальных исследований я основываясь на результатах опытно-промышленной проверки в работе представлены рекомендации по промышленному применению инструмента, оснаденного эльбором-Р способом пайки с оп-

гшизвровагапшЕ прочностшкз п дпваияческпмп параметрами паяного соединения.

■ ОЩЕ Е1ВЩН

Результата работы позволял? сделать следушие выводы:

1. Повышение офаектпваоотп регуцего инструмента, оснащенного вяьбором-Р, хозмоено за счет оптимизации сляного соединения регуцего инструмента по критериям гаропрочдостп п виброустойчивосги.

2. Аналитически определена зависимость предельно допустит,того усилия на ре^уцай элемент в процессе резаки от геометрических параметров режуцего элемента элъбора-Р, параметров припоя с от его предела прочности на срез при темлерату-рэ, соответствующей условиям эксплуатации. Это позволило разработать опытно-экспериментальную установку для оптимизации паяного ива по критерия Еаропрсчностц, адекватно модели-ртопгто реальные условия работы паяного соединения инструмента в процессе резания.

3. Экспериментально определены зависимости температуры

в паяном шве от режимов резания, времени нестационарного процесса разаная. Проведена экспериментальная оптимизация параметров паяного соединения по кратериэ гаропрочности на примере двухкомпонеЕтного адгезионного припоя (состав 7} -./> ) • для образцов, изготовленных способом вакуумной пайки. Эго позволило повысить прочность паяного соединения Ери. температурном воздействии соответствуйте!! повышенным реяимаы.рзззнгя этих инструментов.

4. Разработана математическая модель поведения динамической системы "резцовая группа -'поликристалл элъбора-Р - до-таль" г. ее програмг.шая реализация. Экспериментальная проверка результатов расчета.подтвердила адекватность модели. Модель позволяет предсказать поведение динамической системы и ее подсистем в заданном факторном пространстве па стадии проектирования инструмента с учетом динамических свойств узла крепления поликристалла.

5. С использованием разработанной математической модели проведена оптимизация параметров паяного соединения нз примере

двухкомпонентяого сплава припоя 7\ - для операции продольного точения стали XI2M на станке I6K20TI с ЧПУ повышенно!! точности. Показано, что в условиях малого изменения динамических нагрузок на инструмент доминирующим динамическим параметром паяного ива в оптимизации по критерию виброустойчивости является жесткость соединения.

6. Экспериментальные исследования и опытно-промышленная проверка показали, что режущий инструмент, сспчщенный эльбо-рсм-Р с оптимизированными параметрами паяного соединения по критериям жаропрочности и виброустоЁчивости имеет преимущест-ео перед аналогичными промышленными инструментами по стойкости и шероховатости обработанной поверхности при повышенных режимах резания в 1,3...1,5 раза. С повышением твердости обрабатываемого материала эта закономерность становятся более очевидной. Кроме того, разработанный инструмент имеет явное преимущество по долговечности главным.образом за счет увеличения количества периодов стойкости в 1,5...1,7 раза.

7. Разработанные рекомендация по промышленному применению режущих инструментов из эльбора-Р с оптимизированными параметрами паяного соединения обеспечивает практическую реализацию результатов работы.

Научные положения и результаты исследований по теме диссертации изложены в следующих публикациях

1. Гршценко H.A. Влияние прочности закрепления-режущего элемента эльбора-Р на эффективность, паяного лезвийного инструмента.// Высокоэффективное оборудование и технологические процессы упрочнения режущих инструментов'и деталей машин : Тез. докл. респ. научн.-техн. конф. 20-21 ноября 1990 г. - Могилев, 1990. - С.45.

2. Гршценко H.A., .Данилов В.Н., Филиппов H.H. Математическое моделирование поведения.динамической системы режущего инструмента, оснащенного сверхтвердым материалом // Изв. вузов. Машиностроение. - 1990. - JS7. - С Л 09-113.

3. Гршценко H.A., Данилов Ч.Н., Филиппов М.Н. Разработка режущего инструмента, -оснащенного кубическим'нитридом бора, на

жаропрочных припоях с улучшенными динамическими характеристиками // Прочность,' пластичность материалов и ноше процессы

их получения в обработки: Tes. докл. респ. научи.-техн. конф. 29-ЗТ марта 19Э0.г. - Минск, 1990. - C.8I.

4. Ходырев Б.И., Филиппов М.Н., Гриценко H.A., Данилов H.H. Повышение износостойкости паяных лезвийных инструмек-тов, оснащенных (ТГМ, работаицихв условиях высокотемпературного резания // Повышение эффективности производства мапино-сгроигельшп предприятий: Tes. докл. научн.-техв. конф. ¿324 мая 1990 г. - Душанбе, 1990. - С.56.

5. Ходырев В.И., Филиппов М.Н., Грищенко H.A., jjaнилoв В.Н. Повшение прочности паяного лезвийного инструмента, оснащенного кубическим нитридом бора // Шсоко эффективное оборудование е технологические процессы упрочнения режущих инструментов в деталей машин: Tes. докл. респ. научн.-техн. конф. 20-21 ноября 1990 г. - Могилев, 199П. - С.44.

6. A.C. 1609ГЦ5 СССР. ЫКИ'1 В 23К 35/32." Припой для пайка разнородных материалов / Г.П.Куликов, Н.П.Куликова, H.A. Гриценко (СССР). - Заявлено 19.06.89.

Соискатель ¿С«л> ' H.A. 1£шцеако