автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка и исследование способов интенсификации операций чистовой товарной обработки по критерию шероховатости поверхности

ГОСУДАРСТВЕНЕН КО;,МТйГ СССР ПО НАРСДЮ .У ОБРАЗОВАНИЮ Московский ордена Дешша, ордзни Октябрьской Реводанзш и ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет имени Н.Э.Баумана

На правах рукоппсн

АБИШЕВ Ерзан АНтжшович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ

ши'анаш-псди-м операций чистовой

токарной обработки по кштевю шегсхозл'11/Сги швЕкаюстп

Специальность:

05,02.08 - Технологи машиностроения 05.03.01 - Процессы шханическо., ч

£ШИКО-ТехЦПЧеСК0й ОбрпбОТ! станки и iiHCTp.yi.WHT

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стелет! кандедата технических наук

Москва - 1220

Работа выполнена в .Московском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революция и ордена Трудового Красного Знамени государственном техническом университете имени Н.Э.Баумана

Научный руководитель - кандидат технических наук, доп^чт Р.К.Ыедеряков

Официальные оппоненты -Д.т.н. ,проф. В.С.Камалов

к.т.н.,доц. В.В.Плешаков Ведущее предприятие - 1.!осковс1Шй инструментальный

завод п

Защита диссертации состоится " 1А " 19^ г,

на заседании специализированного совета К 053.15.15 в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана по адресу:. 107005, Москва, Б-5, 2-я Бауманская ул., дом. 5.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке МГТУ имени Н.Э.Баумана.

Ваш отзыв на автореферат в одной экземпляра,.заверенный почать», просим направлять гю указанному аддасу.

Автореферат разослан " ¿4 « 199 г.

Ученый секретарь совета, кандидат технических наук,

доцент * РМли^х^ .. ""J^. к. Мещеряков

Подл, к печ.,?#/Й^Зак. ¿C7JÍ' Объем I п.л. Тир. 100 экз. Типография ШТ/ им.Н.Э.Баумана

• • ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

¡л."/..п...,' Актуальность проблемы. В соответствии с последними ропюнитли """Йрахзтвльства СССР намечается более ускоренное развитие мапипост-роптольной отрасли. Взят курс на повшганив ее технического уровня, качества машиностроительной продукции, глк Еапаюймего фактора интенсификации экономики. Пути решения этих задач связаны с вложением прогрессивной технологии, где немалую роль играют надежное обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин.

Б настоящее время ряд эксплуатационных свойств деталей машин в первую очередь определяются параметрами шероховатости поворч -ности (ПЛИ). Поэтому возможность технологического управления (ГЕЯ!) в достаточно широких пределах, а соответственно их нэдедное обеспечение является насущной задачей. Вместе с тем, на практике металлообработки нередки случаи, когда в качестве окончательно" операщи п:н обработке деталей тина тел вращения используит токарную обработку вместо процесса шлифования, из-за наличия некоторых недопустимых недостатков, присущих ей (пр;п:оги, микротромшш и т.д.). Однако и этому методу обработки присущи определенные недостатки. Прездо всего, высокая трудоемкость из-за стромлония к применению достаточно низких значений подач. Вместе с тем, при чистовом точешш твердосплавными инструментам! наблюдается стремительное сниг.енпо технологической стойкости резца по шероховатости поверхности детали (ТСШ), как правило, на участке начального износа. Это происходит при обработке материалов, склонных к образовании так называемого канапочного износа на верашни инструмента. Образование таких капаЕок с опредзлонной глубиной Аь (достигавших до 20 ккм) и является главной причиной низкой ТСШ, Передки случаи, когда из-за этого приходится прерывать процесс резания дач;е при обработке одной детали для замены инструмента, т.е. имеет место низ.ля эффективность использования твердосплавного инструмента.

Позтоод исследовагая, направленные на разработку новых и совершенствование существующих способов повышения ТСШ и производительности при чистовой и тонкой токарной обработке, являются актуальными.

Целью работц является разработка способов управление условиями работы технологической системы в начальный и установившийся периоды, обеспечивающих енкхонио трудоемкости и пов:ыегп:п технологической стойкости резца по пероховатосги поверхности дет.х:и

при чистовой токарной обработка.

Методы пасла'loramitt. В работе применялась производственные, теоретические ц экспериментальные исследования, Исследование и разработка математических моделей процесса, отражающие физические закономерности формирования микрогеометрии поверхностного слоя, базируется па освовншс положениях технологии машиностроения, теории резания и методах математического планирования эксперимента. При обработке экспериментальных данных и оценках их достоверности* использованы методы матоматичг-жой статистики с ш-^риш использованием с>НЛ. Экспериментальные исследования проводились на станках I6K20TI, I6K20ÍI, ФТ-II с широким использованием современной контрольно-измерительной я регистрирующей аппаратур. Определение эффективных условий чистового точения с учетом производительности и надзпгости обеспечения требуемых ГШ осуществлялось методами нелинейного мате-■матичсского программирования.

Научная новизна. В результате теоретических и экспериментальных исследований установлены закономерности, определяющие совместное влияние геометрических параметров инструмента, режима резания и физико-механических характеристшс используемых материалов"на низкую ТСШ. На базе выявленных закономерностей разработаны способа управления процессом резания (A.C. M49I659). Установлены их технологические закономерности и область применения. Разработана методика оптимального назначения варьируемых подач для реализации вщеотмеченных способов управления.

Обоснован нетрадиционный подход при нормировании микророльефа поверхности, сформированной резцом с дополнительной кромкой (РДК) параллельной оси центров. На основе теоретических и эксперимонталь-ных исследований получены зависимости, определяющие влияние технологических и геометрических факторов на ПШП.

Практическая ценность. IIa основании проведенных теоретичзских и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по технологическому обеспечению требуемых ПШП деталей, в виде пакетов прикладных программ, которые позволяют повысить эффективность использования ронущого инструмента и производительность чистового точения.

Роалпзатая работы. Результаты исследований использовались при выполнении научно-исследовательской работы, направленной па-п:'п:м:ан;га ТСШ при чистовой точешш и приняты, к внедрению ¿'осковсюш ипструменгйяъншл заводом. Ожидаемый годоеой экономический эддект

составит 4258 рублей.

Апробация работы. Основные положения диссертации домалывались на научных семинарах кафедры "Технология автоматизированного механосборочного производства" !.ГТУ им.Н.Э.Баумана в 1985—1290 гг; на Всесоюзно;! научно-технической конференции "IIhtoi. Л1ф;п:ан;ш технологических процессов механической обработки", Лсниград, 1286г.; на краевой научно-технической кон;еренции "Повышение производительности и качества продукции в условиях автоматизации иазляостропто >:ь -ного производства", Барнаул, 1985г.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 печатное работы, в тон числе I авторское свидетельство на изобретение.

Объем работы. Диссертация изложена на ISO страницах глопино-I..юного текста п состоит из введения, шести глав с выводами и общих выводов по работе. Содержит 112 рисунков, список литературы пз Hi нии.юноганпП, 5 приложений.

СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ '

Во ввекевли обоснована актуальность теш, приведена характеристика ео направленности и научной новизны, сформулированы дри-ло.~еняя, выносит,но на защиту.

В первой главе рассмотрено современное состояние прсблга.ти обеспечения ПШП деталей типа тол вращения, обоснован выбор объекта и поставлены зада .и исследования.

В качестве объекта исследования принята операция чистового точения деталей типа тел вращения тцордосштгтп.ш рсзда;ли. Исследовались получающиеся при этом 1Ш. В их число пипли наиболее значимые для большинства эксплуатационных свойств деталей калил

Анализ проведенных ранее исследован" '' показал, что и:лек достаточно больше резервы в плане эффективного использования, твердосплавные инструменты не нашли широкого применения на практике чистоеого и тонкого точения. Вппсте с тем, чистовая токарная обработка на тех рзгсимах резания, которые обычно используется тгл практике, имея ряд преимуществ (в плане обеспечения бол:с окоге диапазона' 1Ш1ГГ) над абразивной обработкой, но гхгсет пока пцгзс'тть ее на фишпшых операщшх в силу наличия опррделвпш'х нсдост ;vkoii (низкая производительность, тяжелые условна работы п т.д.). /е:а-

а

новлено, что одшш из главных недостатков, проявляющихся при этом, является нцз;;ое значение 'ГСШ. Причем, ото имеет ьвето только при обработке материалов, склонных к образованию канавочного износа, который в свою очередь и является причиной низкой ТСШ. Канавочный износ предполагает наличие канавок на вершине резца глубиной с шагом расположения равным той подале S , на которой происходит процосс резандя. 1.1е;эду глубиной канавок Ьк на резце и высотными ШП существует тесная корреляционная сеязь. Если учесть, что своего максимального значения достигает, как давило, на участке начального износа (начальный период работы технологической системы) и в дальнейшем практически не изменяется, то вполне объяснимы низкие значения 'ГСШ. .

Анализ исследований, посвященных проблема обеспечения 1ТШП такяе показал, что практически всем применяемым на практике окончательным методам обработки деталей типа тол вращения присущ общий недостаток - узкий диапазон технологически обеспечиваемых ПШП.

Вмести с тем, результаты многих работ указывают на улучшение условий обработки по мере увеличения значений подач.

IIa основании проведенного анализа, исходя из поставленной цели, были сформированы следующие основныо задачи:

I. Выявить экспериментальным путем физические закономерности протекания процессов формирования системы ШП в связи с условиями работы инструмента.

'¿, Разработать технологические способы управления ПШП в широко?.: их диапазоне. Проведение экспериментальных исследований с целью определения оптимальных условий токарной обработки.

3. Разработать математическое, программное обеспечение для оптимального управления формированием ШП технологическими спосо- ■ бами.

Во второй главе излояены методика проведения исследований и обработки опытных данных, применяемая аппаратура, результаты . экспериментального изучения причин низкой ТСШ при чистовом точении. Дано описание использованных приборов. В качестве материала инструмента использовались твердые сплавы - MCIIII (PIQ-lSQ); Î.ÏC24I (KI5-IS0); TI5KS; Т30К4; ВК6; ВК8; MC3I8 (K20IS0); PI8. Геометрические параметры'инструментов (с^уЗ,^, У5, ^ ) изменялись в достаточно широтах пределах. В качестве обрабатываемого материала в основном использовались стали трех различных групп - 45,

А ' ' . .

Э8ХНЗМА, 40X13.

Для получения статистически приемлемых результатов количество опытов принято равным 20-ти. Обработка полученных данных осуществлялась общепринятыми методами математической статистики с использованием критериев Стыодента, Фишера и др.

Проведенные эксперименты подтвердили положение о том, что причиной низкой ТСШ является обра^вание канавочного износа, представляющего собой ряд вертикальных параллельных мсяду 006011 канавок на вершине резна. Причем шаг их расположения равен рабочей подаче -5о. Мелсду глубиной этих канавок¡1к и высотными ШП существует тесная корреляционная связь. Коэффициент корреляции при этом достигает высоких значений (/" =0,905-0,940), причем его значения увеличиваются по мере интенсификации режима резания. Установлено, что значение /V в значительной степени определяется подачей 5 , скоростью резания I/ и физико-механическими характеристикам», обрабатываемого и режущего материалов. Причем, изменение значения Нк по времени описывается функцией гиперболического тангенса и своего максимального значения достигает в начальный период раооты технологической системы. В зависимости от величины требуемых высотных ПШП деталей, значения во всех случаях не прсвшалп 20;£-ЗСГ' от, периода стойкости Т, что говорит о низкой эффективности использования твердосплавного инструмента при чистовом точении. Вместо с том, экспериментально установлено, что геометрические параметры резца У, V/ практически но влияют на образованно кана~-

вочного износа.

В третьей главе на основе результатов теоретико-экспериментального исследования образования канавочного износа разработаны способы управления процессом резания с целью повышения ТСШ.

Экспериментальное подтверждение получило ранее выдвинутое рядлч авторов положение о том, что канавкч на вершине резца образуются преимущественно за счет истирания наклепанными остаточным! гребешками (микровыступами) на поверхности детали, которые образовались в результате пересечения дугообразных "следов" вершины резца радиусом $ . Лшнпм подтверждением этоцу служит то обстоятельство, согласно которому существует некоторое граничное значение подачи (5^0,17 мм/об), при провыпенли которого из происходит образования канавочного износа. Т.е. в этом случае теряется контакт остаточных гребслков с г.ораиг.ой розца.

С делю сгягешьздшя вольообрцэиого ..роил ьоралпо ранца, образующегося с результата появления канавочиого износа, бит щюводз-ы; акоперимонты, суть которых заключалась в следувдои» Сначала не км рсацоц с радиусои при вершине п -1,1 км велась обработка на никоторой ¡¡одачз -0,08 г-н/об до образования отчетливого канавочиого износа на кержак» резца в В1Щ0 чотцрох канавок, что ошю зафиксировано фотографией: Зато;.1., при тех х;е услоышх сбрабогш бил осуществлен переход па другую подачу 5г 4),14 мл/об, поело чего вердина рззиэ (уже с шестью канавками), так;^ была сфстогря^ироЕ^а. %;атолык>с сравнение шо тог рафии п 2зш1шсе наложило двух прс^алой позволило "выде-«ь" отчетливые следы канавок кик от первой (в количество 4-х), так ¡1 от второй (в количестве 2-х) подач. Образования трзтьей канавки от

по произошло, т.к. отсутствовал контакт остаточного грзбешка (шкровыстуна) с вершиной инструмента. Причем расстояние между двумя первы й! канавка!,ш, образовавшихся соответственно после работы на 5* и 52 равно юс разности, зе.4 5 5 5г~ • Аналогачшя закономерность иолу чти э^спершлштадьиоа шдхг;редокзо пол использования и других комбинаций иодач. ¿>ьш описанная закономерность явилась основой для разработки способа управдания процессом резания ( подтворядешти ;.люго числе кныш экспораконтаки), заключающийся ^ след" _щем, Вначало новым резцом имеющим опродолешшй радиус при вершине осуществляли процесс резания на некотором пути резания с начальной подачей $„«(0,05-0,1 цм/об) до устойчивого образования канавочиого азгоса на х:ааш;1И8 резца с максимальной глубиной канавок Лко • Затем, не прерывая процесс ризания производилось ступенчатое увеличение подачи (с тагом равным дискрете механизма продельной иода'.л станка) до максимально возможного значония5^(0,17-0,13 м./об), при дальней-иш прзвыгенпи которого на происходило образоващщ канавочиого износа. Причем работа на каждой варьируемой подача водотся до тех пор, пока глубина канавок/)^ , образующаяся ной работе на соответствующей подаче 51-ги;-не сравняется по величине с Лагд > соответствующая Ъьач •

В результате такого варьирования подач произошло "сглаживание" воох выступов образовавшихся на вершке резца поело работы па 5ЧД, и сортировалась дополнительная кромка длиною , параллельная оси цокгров. Т.е. резец перешел в новое качественное состояние, т.к.' отсутствуют такие его геометрические параметра как и I? Ото умовне позволяот вести чистовую обработку на повышенных подачах, что щмктичоскн искшчвио при работе обычными резцами, имеющими ра-

дяус при рерзше R . Этот способ беснрепятстлзнно ро::ллг=опги! в случае работы па стайках с ЧПУ, т.к. они имеют бесступенчатую коробку годач.

Вместе с тем, реализация в таком влдо этого способа ("гтятосту-пепчатого") ип лпхли некоторых недостатков. В частности, этот способ трудно роата:!огать на угсшорсалышх станках, викду отсутогвп«: гоздаотости подиокретного парьиро: анич подач. -Кроме того, анализ вкюсппсаняой закономерности показал, что могло резко сократить пр:-мя варьирования подач за счет назначения минимального количества п"--дач, которых будет достаточно для сгла-гагання канавок на repjnno резца.

Прзгдз чем решать такую оптимизационную задачу иообходаью гдг'о „ „брать цолевуп функцию, а затем и методику ее решения. С этой гпц.п волнообразный профиль ворвинн резца образовавшийся поело раоотк ::а бщ бил аппроксимирован синусоидальной йункцией вида

У^А (/- (i)

гдо/( - амплитуда кривой, равная глублие канавок Ик ; (А,- частота шкдаи, Wч = 2т/Sл ; Рп - показатель степо:ш, характеризующий разновидность формы профиля.

За счет изменения показателя Рп. удается аппроксимировать всю raw.gr волнообразную просмей вергетня! резца, которые встречаются па практике чистового точения.

Ввиду того, что при обработке ГДК па повылошшх подачах очечь высока степень коппруемссти ее коровпоехзй на поверхности дотали, :ч> главной задачей при варьировании дополнаточьной кромки розца янгяо-;-ся придание ей такого характера неровностей, высотные Р?,,^,у) и' шаговые параметры ( Sp, Smp ) которой соответствовал'; бй аналогичным требуемым ГШШ в виде зависимости:

где Rp - параметр неровностей на дополнительной кромке розна, Rd - параютр шероховатости поверхности детали; 1Со - попр.>вдч;л:.* коо,;,(.,иштент, зависящий от условий обработки (материал заготовки, ::'им резания 'I т.д.; 0,95...0,6).

Пса оля из гылюизлоеснного, г качестве нелепой hkiuu i« п- iz<r: при-'ишмышн мокзт быть принят минимум плоцади Пр , заюячоилкй д.,' танце": впадин, лроходгаць?} по дну образовавшихся канавок, к от,у х-

тирующей кривой, полученной пересечением нескольких кривых описываемых функцией (I). Тогда отношение такой площади Пр к длина дополнительно и кромки Д.- , есть не что иное как среднее арифметическое отклонение микропрофиля на дополнительной кромке Ка^. Целевой функцией в этом случае будет:

Вместе с тем, эта цеяевая функция (3) нашляется абсолютно универсальной, т.е. пригодной для всех случаев обеспечения эксплуатационных свойств деталей машин.Например, в случае обеспечения требуемой коррозионной стойкости деталей монет сложится такая ситуация, когдабудет минимальна, но на дополнительной кромке ¿а- могут остаться один или два резких выступа, что. оставит соответствующий след на поверхности детали. Поэтому, для такого случая целевой функцией может служить максимально допустимая высота выступа на дополнительной кромке резца$та.хр, т.е.

/?гпйур -ГЫп . (4)

¡.¡етодика аналитического решения подобной оптимизационной задачи, где целевой функцией является (3) заключается в следующем. Сначала на базовую кривую У0 с периодом равным начальной подаче 5на у , производится поочередное "наложение" других кривых У1 ,Уз ...^¿с периодами, равными соответствующим подачам. Причем их число равно числу подач из имеющегося набора, при работе на которых имеет место образование канавок. В результате такой "операции", в качестве первой оптимальной выбирается такая подача5олГ( , соответствующая кривая которой У/ , пересекаясь с базовой кривой У0 образует результирующую кривую Ч'=У0-У1 , площадь ¿Г/^ под которой будет самой минимальной, т.е. соблюдалось условие л.

ТРс + Я*-;; , , , т^п —гп(п , <5>

где Рп - площадь образованная двумя отрезками кривых Уа и У/ •л .линией впадин заключенная манду двумя точками пересечения и П. - количество ресрезанных выступов.

Следующим приемом в этой "операции" будет поочередное "налояе-¡Ши" кривых Ус (за вычетом уае отобранной кривой) ужо на вновь

образовавшуюся результирующую кривую У - У. ■ У, »В результате этого в качестве второй по счету оптимальной будет выбрана та подача 5ОПг2, соответствующая кривая которой Уг пересекаясь с результирующей кривой У образует токе гибридны!'; профиль У = У- , пло :,адь2ТГ • под которой будет самой минимальной. Выбор оставшихся оптяма 1ьных подач ¿спг ! осуществляется в таком ко порядке, как две предыдущие (¿опг, и £опг2 )• Этот процесс поиска продолжается до тех пор, пока но будет достигнуто требуемое значение высотного параметра . В этом случае, когда целсаой функцией является (4), то после аналогичного "наложения" на базовую кривую 'У. других кривых У, , У2 ... Уп , оптимальной будет та подача50пг4- » соответствующая кривич которой образует с У0 результирующий профиль У' с минимальным значением высотного параметра Кт\х0 . В остальном дальнейший ход поиска оптимальных подач аналогичен предыдущему случая.

Ввиду громоздкости и сложности аналитического решения такой оптимизационной задачи с использованием элементов математического анализа, были использованы численные методы ремонт. Была разработана программа nR^ztc " для ее решения на ЭВМ, позволяющая не только получать оптимальны! значения подач, но и наблюдать графическую шьта-страцию всего процесса формирования дополнительной кромки рпцп. Отдует добавить, что численные методы ра.-имшя подобцоП задачи имеют ряд существенных преимуществ над аналитическими, что пх пр:пгенен,ю становится но только целесообразным, но в ряде случаев, да;,се единственно возможным.

Назначение оптимального количества подач, которых будет достаточно для образования дополнительно:! кромки резца с трзбуемыг.ш высотными параметрами ее неровностей резко сокращает путь резания

va.fi (эквивалентный времени обработки) па участке варьирования додач в впшоотмоченном способе управления процессом резания. Если в предыдущем случае О..елг.оступенчагый''закон варьирования подач) эта величина составляла ¿1.™.^-(1,2,.,2,511.т, то в данном случае (крутсету-пенчатый4 закон) она на превышает в зависимости от ус-

ловий обработки. Подобный выигрыш в трудоемкости обработки имеет место.благодаря резному сокращению количества И варьируемых подач во втором случае.

Проведенные эксперименты подтвердили достоверность разработанного математического обеспечения для назначения оптимально варьируемых подач.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния технологических

ï'.u.topob на кокплекс ШШ пр. чистовой обработке iüHK.

Кик у"-:о от1?»чалось, в результате реализации разработанных способов управления процзссог: роз-лнля образуется дополнительная кромка кис с неудалмшым нервна .уступом, так и без него. Это обстоятельство плодило необходимость четрццгпюляого подхода при нормировании микрорельефа, образованного , ->оли работу тахшля розцами. Если обработка производится РДК с удало. чнм первым выступом, норшрошшю осуществляется как обычно, всего m:l •;опро.;нля. »1ри работе РДК с неудаленным первым выступом жест .место два подхода в нормировании мпкронеровпос-те;1. 3 перг-ом случае норшрошиив подлежит микрорельеф только на опорной площадке ("плато"), -адогачеиная между "шеляшш кан-штка" на поверхности доташ в виде следов от иеудалвиксго Wí'-iwtT' PDfttym РДК, расстояние между которыми равно рабочей додочо » íassMl вчркант характерен для чистовой обработки РДК ¡ iiwuY-iiVx, mvi\û

и.-, ,п-сш"'от-ашоннве свойства дета те R ju,^.? в ««(г.Нкпл игадоодогонхн на "плато". Дяя вняеоппоашюго, з-ли назжю^Хч» раздельного «прш-Р'.гшшя применялась методика ¿ШЛ'ДД

Несколько иначе обстоит г^а прп jv,.1otc ГШ-1 ч» Г.Д1\ де» "злых подачах, характерных для частеього точмны 13 svtcm

случае ширина "плато" настол>,1,;о Wna, Veo К?

никак не могут бить определяй^;;.:,;' для mvc^v'it.v.wii'iiffi of'MQïv леи. Поэтому, здесь осувдотъмхск кэ^шг^инс П'/ЗчЧ'Ц. »чя

обыч:: .

В качестве исследуемых ШЗ! полольш'Р^оъ -тяло-п^чп--с (ГОСТ 2739-73), так п несгаццарг«зу!^итл>, i- П.» í\v h;n •

я.;щпз на эш1луатациошшв свойства дотяой «лиач,

В качестве наглядней шшостра; чя в раб'-нт ¡un«:;.-ufe cj-wv'w.» дпух способов чистовой токарной обработки. 4 ock-ft« ç.ijfn.-tRS i> v^ ч.-т-во исследуемого выбирался такой материал, при wio.íív вчэ-

ло мосто образование канавочного износа. Снача^та оЗрцбочтл ; v—ась т«гу способом, которая обычно применяется на пракгяке, т.е. щ j„pí> IC4KO малой, достоянной подаче ( 5 -0,08 мм/об) .При этом характер изменения параметра Ra по времени аналогичен параметру h к , т.е. ici начальном участке пути резания (Ln^ =2000+3000 м) происходит г.трс-.дгельякИ рост параметра i?a , где и достигнув своего максимального йяачоют (Ra. »1,0...4,8 нш) стабилизируется. )-ричигой такого акта /¡"оллетсл образование канавочного износа (глава 3).

Црл использовании предлагао;,пго (второго) способа, процесс ро-

L')

запдо па начальном участке пути р&заняя ведется, ашиогцчьо -лг-зди-дуцему, с постоянней подачей (.Ь 43,03 ш/об>, Сразу по оиенчлтео этого участка начинается варьирование подач по закону льЛ'/тлчиллл.;./ программой "í?CZüC ". В это врзш, как у кап клалось ранее, мро.»С/:лднт "сглаг.ппзание" неровностей на перлине резца и оерцюпашгз копоишпчль -ной кромки -Ск параиелыюП оси шитгев. В результате этого проихл-ло резкое сшплние анрикегра Ра до уровня первоначального (<а .-0,8--1,й5 мкм), ¡-¡осле окончания варьирования подач спя осуществлен переход на яовизопнуо пода-у (S-0,5 мм/об), на котором обработка вкчаоь до окончания периода стойкости. При этом параметр остался сон изютюшя ( к«. =0,8-1,25 »лзл). ТСЛ новтаается при атом в ¿...5 раз.

Аиатаз эксперял' -та-швя результатов показал, что при работа «ЯК и« пшп в наибольшей стопоня елтеэт такчо технологические (Гакторл гак подача S , гесткость технологической еистемл J л ¡»см.ацИйИт не г í-крытил К ~ Íte/S „ Било установлено, что гаиболео благоприятна!) ru-.-чешш ГШ получаются при работе в диапазоне неднч ( S¿».-0,25-0,75:: /„■■■>) с еоблпцениоы Kjj=I,05, Все значопля работах подач Sр , не вкодга^« в отот диапазон, и Кд> I.C5 приводе? к ухудаошю Ш1, врачом та::сИ о;а"..окт тем разительное, чем .мельче / , Б ро комару ек-м дяанаяено рабочих подач в.дошз остальных технологических .¡актеров )

практически отсутствует,

Обкоизвостпо, что ряд эксплуатационных сксйстк д^алеЯ зандзлт в первую очередь от иараштров, хариктзризуацпх ¿ерму . глкровиотупол, а затем yj.ee от вцеотинх ШП. йоэтоку а этой гяавз оздоко продсгдллс-ш результаты но определению влиянии ооиоешзс тсхцо.._сглчосглл лето-ров па аарокай спектр параметров, которые характеризуя? topiry влету-лов микрорельефа поверхности детали при обработка с использстнлил рдк,„!ногсобразг.о подобных параметров обусловлено i-оы, что для очник» различных форм „ыкровисгупов встречавшихся на практике метал ivcóp ь-ботки недостаточно только лимь одной характеристики.

11(0 одн:вл преимуществом F¿K с шуд—шшш! uo;-?uu вкстунсл,: является то, что ого использование позволяет создавать па uor-opxuoaru дотаял так называемые "масляные карданы", удо.чъшщ объем которого К./ можно регулировать технологическими способами, что видно из селы:

и- и^М (в)

Vjf ti- SP

где начальная подача, усггаш.-лизаимая в перибд Гл;рмл1'<;;-,атш

дополнительной кромки; И к - высота неудаленного первого выступа;

ЬР- рабочая подача; 17 - количество канавок на единице длины детали. Использование РДК позволяет отказаться от некоторых комбинированных методов обработ!си с целью создания "масляных карманов".

В этой главе рассмотрены альтернативные предлогеиному способы повышения эффективности.чистового точения. Одним из них является обработка резцами Утесова. Однако наличие ряда недостатков сдерживаем их применение при чистовом точении. Во-первых, из-за высоких значена длины дополнительной кромки (£к-1,0...8,0 мм), соответственно увели^ чивается и диапазон варьирования коэффициента перекрытия (1^=1,1 -- 6,0), что резко увеличивает вероятность обработгси с вибрациями. Во-вторых, проведенные эксперименты показали, что г. ^актированная баи вибрационная обработка этиш резцами возможно лишь при Б »1,4 мм/об. Пр.. этом минимальные значения высотного параметра составляют не г-спео 4 ыш. Поэтому, этими розцаш не момот проводиться чистовая обработка. В-третьих, микрорельеф, формирующийся при этом, обладает очекь высокой степенью иррегулярности.

Вторым альтернативным способом была обработка резцами с "искусственно" созданной (абразивной заточкей) дополнительной кромкой, длина которой не превышает 1,5 мм. ¿ормированио такой кромки связано" со значительными трудностями, из-за стремления максимально привести ее в соответствие с дополнительной кромшй, полученной "естественным" путем, которая в свою очередь имеет нестабильность радиуса закругления кромгл р по длине -Ск . Обработка резцами искусственно созданной кромкой имеет ряд существенных недостатков (выкрадывание, нарушение целостности кромки), которые рез7» снимают надежность обеспечения требуемых ПИП. Главным нодос-чтком этого способа является трудоемкость установки резца, из-за необходимости надежного обоспе'тлшя строгой параллельности искусственной кроят оси центров, т'.е. придания углу установи: значения раипого 0. Лобоз значешае £ ^"приведет к резкому увеличению высотных ГШЯ1, а в случае< 0°могут возникнуть дат.о СК1ЫШЗ вибрации из-за лесрозанкя юэшшаеЯ дополнптелг, ной глубины резания ¿л,,',, , которая в свою очо^дь соизмерима с радиусом занруглешш кромки. Следует добавить, что при работе РДК,"полу-, чепнол "естественным" путем угол установки равен нули (=0"), т.к. она (рор!.-:руется непосредственно в процессе обработки. • -

В этой ;г.е главе экспериментально до^зана возможность использования ?№ при обработке деталей из .материалов.не склонных к образованно чанаг.очпого износа па зержш резца. С целью подтсервдошт тако-

го положения были проведены эксперименты, содержание которых заключалось в следующем. Сначала в центрах обрабатывалась так называемая "пробная заготовка" (склонная к образованию канавочного износа), ,ча которой производили весь «шел формированию ДКР, с -требуемыми параметрами неровностей на ней, согласно внлеразработанному способу. Затем эта "пробная заготовка" заменялась на обрабатываемую и обтачивалась этим лее резцом при абсолютном соблдцешш т х ае условий обработки. Результаты показала:, что измеренные ПИЩ как на "пробной", так и на обрабатываема." деталях имеют практически одинаковые значения. Разница в показаниях ШШ не превышает (1,0...5,0);;. Этот .диапазон погрешностей на был превышен дешз з том случае, когда искусственно создавалось небольшое радиальное биение (Де<50 мкм).

В пятой глава рассматриваются вопросы эффективности процесса чистсвой обработки РДК па повышенных подачах с точки зрения производительности л условий обработки.

Известно, что ччетовое точение отличается крайне н.гзкой пронз-водитальностью. Такой недостаток кроется в самом гоомотрико-клнема-треском принципе образования млкроххюматриц поверхности, когда стремясь получить ма-.спмально низкие значения высотных ГПШ назначают соотватство.ч-'о низкие значения подачи. Значительной интенсификации процесса резания за счет скорости резания V в этом случае достичь теме не удается из-за судаствовашш диапазона ое оптимальных значений. Глубина резания £ вообще выпадает из числа тают элементов ремш.а резания, т.к. она назначается из достаточно узкого диапазона в условиях чистового точения.

3 разрезе такой проблем был проведен сравнительный анализ, целая которого было обосновать, какой из элементов режима резания наиболее выгодно изменять для повышения производительности чистового точения. В результате этого было определено, что для этого целесообразное и выгоднее увеличивать подачу. Это обстоятельство является существенно значимом при использовании РДК, т.к. они позволяют вести чистовую, обработку на повшаошшх подачах.

Для определения эффективности обработки на повышенных подачах был разработан критерий такой оценю!. Для этого были проанализированы различные характеристики для подобной сценки и выбор был остановлен на такой, как удельная площадь обработанной поверхности, приходящаяся на I мкм превалирующего износа:

п _ (L-U) Sp

/ /у " fL ,nnn , (V)

(h-h»)-iooo '

vrc[L~Lu) - путь резания, соответствующий участку нормального износа; (h-ht,)- износ, соответствующий ее нормальному участку;

Sp- рабочая подача. Главным достоинством этого притерта является интегральность, т.к. сочетает в себе характеристику производительности при чистовой обработке увязанную с ресурсом инструмента, от которых в значительной степени зависит себестоимость детали.

Экспериментально и ;ледовано влияние работы па повышенных подачах РДК в условиях чистового точения на основные характеристики процесса резания, такие как сила резания, тзмпература,'шброустоСчивость, изпис инструмента, производительность обработгл, которые и определяет оптимальность ро.тима резания.

Экспериментально установлено улучшение виброустойчввооти технологической системы при работе РЖ на повьгачпшк подач;«, что хорошо согласуется с данными других исследований.

Для оценки эффективности работы на повыщупшке подачах о точки зрения стойкости инструмента использовался таг называемый относительный износ h0 > П°Д которым понимается провали рущий износ (радиляь-HHii, по задней или передней поверхностям) в I глад при обработке единицы площади поверхности детали. Этот параметр бодмо универсален и информативен, чем часто применяемая характеристика - лишены": относительный износ /?од , т.к. он позволяет объективно соиостоолять ревущие свойства инструментов при любых сочетаниях подач-и скоростей резания.

Результаты экспериментов показали, что увеличение рабочие подач' ( 5р ) приводит к соответствующему уменьшению относительного радиального износаАэ/э и относительного износа по задной поверхности hoj (в 2...5 раз).

Вместе с тем, анализ экспериментальных результатов показал, что наиболее благоприятным, с точки зрения эффективного ведения " процесса чистового точения РДК, является следующий диапазон подач S^-CU,25-0,7) мм/об. В случае работы в гом диапазоне подач, удаль-пая площгдь обработанной поверхности^ увеличивается в 3...0 раз -- при превалировании радиального износа, и в 2...6 раз - при прела-.'шро1.аьии износа по задной поверхности. В в диапазоне^, =(0,05-0,25) nj/об наблюдаются наиболее худшие условия обработки РДК, хотя этот

участок подач является работ? на практике 'потового точения.

В достой главе приведены результаты разработанной метсднпг.

3 качестве практических рокомавдации разработаны программ "5иг/асе" и "Кедтч ". Согласно лергсИ.аосло ввода паичах о Ш, прот-водится проверка каждого из них на предмет возможности его обеспечения РДК. В случае невыполнения этого использовать РдК нельзя, т.е. Нуано применить другой способ обработки. В лроткыгсм случае, олед^и-цшл этапом будет определение рекомендуемых значений тихнолсгичеслвс параметров, использование которых обеспечит требу ошв ШШ. Эти значения определяются из эмпирических зависимзстей метода?"! н 1л:шг-.ппсго программирования. Програнш позволяет определять конкретна!»

зпачокия элементов режима резания на участках с постоянной варьируемой подачами.

Приведена экономическая объективность проведенных иссжугогатгл от внедрзшш резульгатоз в производство.

0БЩ1Е ВиВОДЦ

^Экспериментально установлено, что использование низких подач ( б =0,05...0,15 мм/об) при чистовом точении заготовок из мап,]-налов склонных к образованию канавочного износа, приводит к ро^киму снияеншо технологической стойкости резца по шероховатости поверхности детали и ухудшению зф&ектчвности его использования.

2. Па основе раскрытого механизма нейтрализации канапочпого износа, разработаны способы управления: процессом резаная, ношям»дао получить дополнительную кромку резца, пара .цельную оси центров, ¡'-¡поработала математическая модель оптимального назначения варьируемых ч.-.-дач в виде программы "КеггС " для ЭВМ, с ыслью получения дополнительной кромки с требуемыми ГИД на ней.

3. После сформирован!!,! дополнительней хромки >п рзкомандует«« назначать рабочую подачу в диапазоне ¿нач ? - .0,1 мм/об,

4. При работе резцом, имеющим дсполнигаяыг/ю кромку с ¡мудален-ным первым выступом, на повышенных подачах ( £>г > 0,2 ?,н/об) слздуог нормировать микропрофиль поверхности детали раздельно.

5. Использование резцом с дополнительной г.ромкзй позволяет управлять ПШП в достаточно широком диапазоне и повысить ах техне-магическую стойкость по шероховатости поверхности детали в 2...5 раз, по сравнению с обычными резцами, имеющими рэдиус при верличе-, за счет варьирования технологически/л параметрами.

6. Наиболее благоприятные 1Ш1 и условия резания создаются при

работе в диапазона подан (¿¿,-0,25. ..0,7 ил/об) с соблюдением 1^=1,05, а наиболее худшие в диапазоне малых подач (5^=0.05..,0,25 мм/об) с

Кц > 1,0о.

7. Использование РДК с неудаленншл порвшл выступом позволяет надежно создавать "масляные карманы" на поверхности детали и регулировать их объем, что позволяет отказаться от ныне применяющихся для этой цели комбинированных методов обработки.

8. Обработка резцами с дополнительной кромкой на повышенных по-дзчах приводит к повышению впброустойчивости и жесткости технологической системы в установившемся режиме.

9. В случае обработг" материалов но склонных к образованию кана-вочного износа, дополнительную кромку резца целесообразнее формирован на "пробной" заготовке, а затем уже переходить к нзгоакалению обрабатываемой заготовки.

10. ] цольа повшзпия производительности чистовой токарной обра-бстки наиболее выгодно из параметров режима розанш увеличивать подачу. Наиболее э^октибным критерием оценки различных способов ведения процесса резашш при чистовой токарной обработке является удельная площадь обработанной поверхности ПуД.

11. В случае работы в рекомендуемом диапазоне подач ($Р=0,25 -

- 0,7 км/об) удельная площадь обработанной поверхности Ну увеличивается в 3...8 раз - при прсвалироланл! радиального износа, ц в 2...6 раз- при .■¿>эвали1 звании износа но задней поверхности.

12. На основании проведенных исследований разработаны практические рекомендации по обеспечению тробуолых И!П в виде пакета прикладных програ:,:.! для ЗКД.

Ожвдаемый экономический эадякт от внедрения рекомендаций составит '5258 рублей в год.

Основные положения'диссертации отражена . в работах:

1. Абишев Е.А. Некоторые особенности износа инструмента при токарной обработке // Интенсификация технологических процессов механической обработки: Тез. докл. Всесоюзн.конф.Свкция г.-л,л '. 1985 г. гС.З.

2. Абпиез Е.А. Некоторые особенности работы на повышенных пода-1 чох при чистовой токарной обработке ДазПГ! игл.В.И.Ленина. Ачма-Ата,! ГСоО.-гОе.-Деп. в Газ НЖШТИ 18.07.89, 2784.

3. А.с. 1401353, В23 В 1/100.Способ управления процессом резаная / Р.К. Мещеряков, II. А. Абишев (СССР).-.'.' 4332074/31-00; З.-.гга. 2;.11.37// Открытия. Нзобратеннч - 1У83.- * 25.