автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка и исследование высокопроизводительного метода сложноконтурной резки пластин из хрупких труднообрабатываемых неметаллических материалов

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи Для служебного пользования

ЭКЗ.Й

ПАНОВ ДШИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

■ УДК 621.923.666.3

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ШСОКОПРОИЗВО/ОТШЬНОГО МЕТОД» ■ (УЮЗНОКОНТУРНОЙ РЕЗКИ ПЛАСТИН ИЗ ХРУПКИХ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ , НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.02.08 - технология • шшиностроешш

.АВТОРЕФЕРАТ

дкосортацан на сопспаниэ учопой стоаонн кандидата технические назгс

ЛзЕшгрэд 1991 г,

-23 08 3/

/S и tf. сDess&e.''

^бота выполнена в Доптшрадсжш-Госудзрот'пшшом тставргевкам ушшорситоте.

Научный руководитель: доктор технических наук, проф.-Филимонов Л

Официальные оппоненты: доктор технических наук, проф. -Глаговский Б.А., кандидат технических наук, доц.- Зыков A.A.

Ведущая организация: НПО "Кварц", Ленинград.'

Защита состоится " " О S 1991 г. в / У часов на заседали: -специализированного совета Д.063.3с. 16 Ленинградского Государственного технического университета по адресу: I9525I, Ленинград, Политехническая „л.,2S, I учебный коргус, ауд.41.

С диссертацией, можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ■ института.

Автореферат разослан " 2 ^ и О 3 jggx г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

доцент Сенчило И.А.

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Интенсивное развитие СВЧ кшш привело ч использования в приборах слояноконтурных диэлех'.тричсских полосковых волноводов, изготавливаемых из хрупких труднообрабатываемое неме-таллпчесхск: материалов (Х.Т.Н.М.). Потребность в волноводах велика, благодаря их акроким функциональным возможностям. Это обусловило требование высокой производительности к технологии изготовления волноводов.

Кроме того, для обеспечения низкого уровня потерь при прохождении сигнала то волноводу предъявляются высокие требования к качеству поверхности и точности изготовления контура (+0,02 мм).

Проведенный сравнительный анализ отечественных и зарубежных литературных данных и патентного фонда по способам изготовления сложноконтурных деталей из Х.Т.Н.М. показал отсутствие разработанных технологических процессов, удовлетворяющих всем вышеперечисленным требованиям. Наиболее близким является метод слояноконтурной резки вращающимся проволочным алмазным инструментом, но он имэет сравнительно низкую производительность и мало изучен.

Схема установки для проволочной резки показана на Рио.1а, Проволочный инструмент (I) концами' закреплен и натянут в двух пневмошпинделях (2), закрепленных на скобе (3) соосно о возможностью синхронного вращения. Скоба с пневмопшиндолями перемещаете;: по контуру обработки, и осциллирует для компенсации изьоса инструмента. Деталь (4) закреплена неподвижно. Б зону резки подазтея • COS.

На основании изложенного можно считать, что .разработка и исследование высокопроизводительного я точного метода изготовления слояноконтурных деталей предотавляет собой актуальную задачу.

Целью данной работы является повниениа производительности и качества алмазной проволочной слоасноконтурной резки деталей ип Х.Т.Н.М. путем налояепия на инструмент низкочастотных колебаний, а талао разработка рекомендаций для управления и автоматизации этого процесса.

Научная новизна. Разработана физическая модель сроцессе. проволочной резки о налогешхем на шетрукент даполнат&шшх шюкочао-тотннх колебаний, отличительной особенностью которой является уточ-

нение механизма разруонид материала детали: дополнительные колебания проволочного инструмента в направлении подачи приводят к образования предразру^енного слоя с ослабленной структурой и его последующего удаления путем хрупкого разрушения. Такой характер разрушения позволяет интенсифицировать скорость удаления материала, сохраняя неизменной силу прияика инструмента к заготовке.

Впервые на основе решения уравнения поперечных колебаний про-волочього инструмента получены аналитические зависимости, которые даит возможность рассчитать кинематические и динамические параметры в системе "проволочный инструмент - обрабатываемая деталь", обеспечивание перевод резки в режим хрупкого разрушения.

Предложены теоретические и экспериментальные зависимости, позволяющие определить параметры технологического процесса, обеспечивающие максимальную объемную производительность минимальную погрешность обрабатываемого контура детали, высокое качество изготовлении: изделий, а также разраС-отать алгоритмы для автоматического управле-. ния процессом резки.

Практическая ценность и реализации результатов таботн в тоо'.гишленно с ттл.

Разработан новый технологический процесс резки с наложением колебаний. - "Вибрационная проволочная резка" (В.П.Р.), позволяющая за счет наложения на инструмент дополнительных низкочастотных колебаний, увеличить производительность резки в 1,6...6,1.раза, повысить стойкость проволочного инструмента (непрерывное время работы до обрыва) в 2...2,5 раза, уменьшить высоту шероховатости обработан ней поверхности на В...25%. Для бесконтактного наложения колебаний спроектирован и изготовлен специальный блок названный магнитным вибратором (М.В.).

Полученные алгоритмы автоматического управления процессом резки и разработанный на их основе пакет прикладных программ позволяют осуществить В.П.Р. конкретных деталей в производственных условиях в автоматическом режиме.

Спроектирована и изготовлена установка дая В.П.Р.: автоматическая система управления процессом разработана на базе УЧПУ • 2М43-55 н реализована на модернизированном контурно-доводочном станке модели МА4462 ФЗ. Модернизация заключается в дополнительном освещении станка М.В., датчиками измерения технологических парамет-

в

ров, сигналы которых передаются в УЧПУ для корректировки управления процессом и исполнительными органам ее осуществляющими.

Результата работа прошли прокзводстзеннук проверку и внедрены в КИИ "Локон".

Атгсобаиич Основные положения работы доложены "а Все-

союзной научно-технической конференции. "Разработка к промышленная реализация новых механических и физико-химических методов обработки", Москва, 1988, на конференции "Прогрессивные процессы механической обработки неметаллических материалов", Алушта, 1Э90 г.

Публикации. По теме диссертация опубликованы 7 печатных работ и 6 авторских свидетельств.

Структура и объем работа. Диссертационная работа азлонена на 193 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литература ( из 74 наименований) и приложения. 3 работе имеется 76 рисунков и 14 таблиц.

Основное содетгеание -работы

Первая глава содержит анализ теоретических и экспернментаяъ-ных исследований процессов изготовления сло&ноконтурных деталей из Х.Т.Н.М., выполненных в СССР и за рубежом.

Результаты анализа существующих представлений по этолу вопросу, можно изложить в виде следующих выводов:

1. Одной из наиболее перспективных является сложнокозтурнс!'-: резка вращающимся проволочит,I алмазным инструментом, которая позволяет получить на пирокой гамме обрабатываемых материалов достаточно сложный и точный контур с приемлемыми показателям качества роза.

2. Недостаточная изученность физико-механических явлений, возникающих при проволочкой резке, не позволяет полностью использовать технологические возможности этого метода. 3 частности, мало изучены такие вопросы ^ак. . особенности механизма микрорезания и износа инструмента, формирование обработанной поверхности и др.

Перечисленное не позволяет сформулировать научно-обоснованные рекомендации по оптимизации процесса.

3. Не репены задачи описания и формализации процесса алмазной проволочной резки, что не дает возможность ее автоматизировать.

4. Есть основания полагать, что недостаточная производительность, наблюдаемая при практическом применении этого метода, молят быть существенно увеличена путем наложения на каиемат'ку процесса

п

о

/

дополнительных колебаний бесконтактна.: способом. Эту меру :.:о;е:о рассматривать как нозук идею, не подтвержденную теоретическими и

• эксперикенташшж исЬладоьаниями.

Результаты анализа позволили сЛордулирогать сдедуядао задаст работы:

1. Разработать и отладить специальное устройство для наложения низкочастотных колеогякй бесконтактным образ«.: на зращаэскйся алмазный проволочный кнетрумгнт.

2. Исследовать особенности процесса резки Х.Т.К.;.'.. проволочным алк&еныы инструментом с залокенисм низкочастотных колебаний.

3. Проанализировать динамические явления, возникающие при нало-кении на инструмент низкочастотных колебаний к их влияние на выходные параметр:; резки.

4. Исследовать влияние износа проволочного инструмента на его стойкость ь выходные параметры процесса резки.

5. Разработать исходные данные и рекомендации по автоматизации . процесса резки слояноконтурных деталей из Х.Т.Н.М.

6. Разработать практические рекомендации по применению процесса резки проволочным ашазным инструментом с налонением низкочастотных колебаний.

Во второй главе выполнен теоретический анализ и обобщены существующие представления о съеме материала при .обработке алмазным , инструментом конструкционной керамики, в результате которого '• установлено, что удаление материала происходит из-за его деформиро-; вания алмазными зернами инструмента, причем деформация в зависимости от глубины резки кокет происходить в "мягком" режиме (когда

• преобладают упрутопластические деформации от касательных напряжений) или "кесткоц" режиме (при преимущественно хрупким разрушением от сдвиговых напряжений). "Жесткий" режим обеспечивает существенно

': больпую производительность.

Главным условием перехода к "жесткому" режиму является увеличение силы щишша проволочного инструмента до 1,5...1,6 Н.

Увеличение силы прижима приводит в пропорциональному увеличению отклонения - прогиба инструмента и соответствующему уменьшению , его стойкости, т.е. работа до момента обрыва проволочной основы. Экономически аффективная работа может быть осуществлена только при силе прижима 1,3 Н (величина прогиба при этом 0,6 ми), что соответ-

ствует "мягкому" режпму резки. Повышение силы натяжения проволочного инструмента, может привести к "заклиниванию" пневмошшшделей, в которых закреплен инструмент.

В работе установлено, что переход в "жесткий" режим может быть осуществлен путем наложения низкочастотных колебаний бесконтактным способом, которые обеспечат импульсное увеличение силы прията инструмента к детали без повыг^ния его натяжения. Ашюттуда колебаний в месте контакта с деталью должка быть не кен&г 0,3 шкм.

Для наложения колебаний используется магнитный вибратор (М.З.) ¿1,2,3}. В работе синтезщ^ваны три схемы М.В., обеспечивающие наложение на проволочный инетрллент поперечных, изгибных и поперечных и крутильных колебаний. Анализ пространственного распределения магнитных полей и направление сил магнитного взаимодействия позволил считать оптимальной схещу дак наложения поперечных и крутильных колебаний (см.Рис. 1а). Схема включает один подвижный дисковый двухполюсный магнит (5), жестко закрепленный на проволочном инструменте I и четыре неподвижных магш—'а (6), расположенных попарно симметрично относительно подвижного магнита. Положение плоскости поперечных колебаний определяется осью инструмента и направлением силы прижима инструмента к детали. Из аналига решения уравнения движения проволочного инструмента определ-отся следующие параметры. Допустжгй эксцентриситет подвижного магнита, его оптимальная масса, кихтл^тг силы магнитного взатгадейсдзия, обеспечивающая амплитуду колеЗскнЗ в зоне контакта 0,3 инм, зна^зньв резонансных частот вращстчч инструмента, характер распространения амплитуда колебаний в еест£г~ кенте.

Движение проволочного чнструткпта с наложением сопсречпэ-колебаний описывается дифферзндиаяьншд уравнением:

, £> Ц. ccstiOi) + £í Щс/к cost'M *Г.)

где: У - перемещение инстпутзягга из-за попорочных колебаний;

с!ц- длина элементарного участка проволочного инструмента; -погонная масса инструмента с гчетш веса подвижного магнита; f- сила натяяекия инструмента; оО _ частота его вращзния; t - время; /С - коэффициент пропорциональности; С - коэ^фициопт

5.

пропорциональности; С - коэффициент демпфирования; % - фазовый сдвиг; Сс - ашлитудное значение силы магнитного взаимодействия; р - центробежная сила подвижного магнита.

' Решш уравнение, получаем выражение для определения амплитуды колебаний инструмента в месте контакта с даталью:

К-и)1 е

v i^cosl^l - ГГ}'и>гШп(Щй.) 1 • 4/Г

для уцрощения расчетов принято г JJ С- эксцентриситет подвижного магнита; I =1,2,3... О .

Задаваясь 0,3 мкм получаем выражение для определения

силы магнитного взаимодействия: 2

К2 со ft Л I /

л

CosLm.) (2)

-==-„—р

- т'юг дм i^l)

После подстановки в (2) численных значений (хд = 0,6 м) параметров получены следующие результаты: существуют критические частоты вращения, при приближении к которым резко увеличивается сила магнитного взаимодействия (см.рис.2) и могут возникать биения. При превышений критической частоты, Ре становится отрицательной величиной, происходит самоцентрирование магнита. При увеличении пассы подвижного магнита критические частоты уменьшаются. Увеличение эксцентриситета подвижного магнита приводит к увеличению силы, магнитного взаимодействия 4 . Амплитуда колебаний имеет

максиг,да в месте крепления подвижного магнита и уменьшается до нуля на его концах (cm.Pec.I6) (I).

Для определения собственных частот колебаний- проволочного инструмента с закрепленным магнитом, приравняв правую часть уравнения (I) нулю, решаем полученное уравнение, решение имеет вид:

А "ут' ¿а ' т> с с<г( ¿. / ¿<

Подстановка численных значений показывает, что даже первая собственная частота значительно вьле рабочих частот вращения, следовательно, резонансные биения инструмента возникать не будут.

Полученные результаты рясчета различных параметров движения инструмента, при наложении на него дополнительных колебаний, позволяют после экспериментальной проверки и уточнения определить зоны устойчивой работа инструмент? и рекомендовать оптимальные параметр! М.В.

Решение гравнения крутилыга колебаний показало, что ими можно пренебречь вследствие боль-ой жесткости на кручение проволочного инструмента.

Результаты анализа физической и математической моделей проволочной резки с наложением коле"анкВ показали, что процесс резки осуществляется в два полупериода по полоборота каждый. В первом полупоркодэ при увеличении силы прижима инструмента к детали реализуется "жесткий" режим резки, образуется зрадразрушенный слой-с ослаблгчной структурой и микротрещинами. Во втором полупериоде при уменьшении силы прижима этот слой удаляотся о существенно меньшими силами резания и контактными напряжениями.

Такое изменение характера резки при наложении колебаний мож^т привести к повышению производительности и стойкости проволочного ■ инструмента.

Дополнительные колебания проволочного инструмента, направленные вдоль поверхности реза, дол лены приводить к уменьшению гасоты шероховатости обработанной поверхности.

Сравнительный расчет объемов материала детали, удаляемого за один оборот инструмента, шполненной по известной методике, показал возможность увеличения производительности резка поликора в 3/> раза.

В третьей главз изложена методика экспериментальной проверки

разработанных физической и математической моделей процесса В.П.Р., а также достигаемого повышения производительности резки, стойкости инструмента 'и улучшение качества обработанных поверхностей при наложении дополнительных колебаний, по сравнению с обычной проволочной резкой.

Разработана методика исследования влияния параметров процесса В.П.Р. на производительность, погрешность полученного контура и качество обработанной поверхности.

Методики созданы с использованием современных, методов статистического анализа результатов экспериментов и современных средств измерения и приборов. \

В данной главе представлен план модернизации контурнодоводоч-ного станка модели МА 4462 ФЗ для осуществления на нем В.П.Р. В главе приведены описания индукционного и оптико-механического датчиков , используемых для измерения частоты вращения и отклонения проволочного инструмента.

В четвертой главе представлены результаты исследования магнитного вибратора, которые показали, что в его неподвижной магнитной системе необходимо использовать магните из самарийкобальта,подвижный магнит из феррита марки 2ICA320. Допустимый эксцентриситет магнита составляет 0,04 мм, оптимальный наружный диаметр 3,5 ми, высота 3\8 мм, расстояние места крепления от верхнего шпинделя 25 им, обрабатываемую деталь необходимо располагать на возможно меньшем расстоянии от магнита. При этой сила прижима инструмента к детали изменяется с периодом равный обороту инструмента и амплитудой 1,6 Н, что соответствует главному условию перехода резки в производительный "жесткий" режим. Торец ре за полученный при "жестком" режиме имеет, как и предполагалось, следы преимущественно хрупкого разрушения в виде диспергирования материала и крупных выколов, которых на 20-30$ больше, чем на торце обработанном в "мягком" режиме упруго пластического деформирования при обычной резке.

Характер изменения ашшгауда колебаний соответствует полученному теоретически. Tas в месте крепления магнита она максимальна, в зоне обработка 0,3 ш, на хонцах инструмента равна нулю: (см.Рис.16 (2) ).

Значения критических частот вращения, уменьшающихся с увеличением касса подвижного магнита, и собственных частот колебаний инструмента соответствуют расчетным.

8

иаолкна

Значения скорости разрезания для различных инструментов и материалов при величине отклонения инструмента Ы = 0,8 мм

А1« Наименование Толщина, Твер- AG32 80/60 ACH 60/40 ACH 40/28

пп материала мм дооть ———————

по ВПР ПР , отно-

Моооу щенке

вед. око-

раз-

ре-

за-

ния

5

мм/мин

I Сапфир 2,0 9 6,5 1.4 6,0 5,3 1.'2 5,6 3,0 -

2 Рубин 2,0 8,5-9 9,2 1.5 6,1 7,0 1.4 5.4 3,5 -

3 Долихор 2,0 7,5-8 14 3,5 4 6,5 2,3 2.8 5.3 1.9 2,8

4 Яшма 2,0 6,5-7 II 3,2 3,4 6,0 2,6 2,3 3.0 1.9 1.6

5 Феррит 2,0 5,5-6,5 10 3,5 3,3 8,6 3,0 2,85 3.5 1.9 1,8

6 Родонит 3,5 5-5,5 22 10 2,2 16,5 8,6 1,9 6,5 3.5 1.9

7 Офиокалыщт 5,0 3-3,5 - - - 6,5 5.1 10 6.5 1.6

ВПР ПР

5

мм/мин

отяо- ВПР ПР отношение шение с ко- ско-роо- рос-тей тей раз- раз-ре- _ ре-за- за-ния воя

мм/мин

г

а. Схема сложноконтурной б. Характер распространения

резки и М.В. амплитуды колебаний вдоль

оси инструмента

1- теоретическая зависимост)

2- экспериментальные

данные

М02и

Силы магнитного взаимодействия при различных частотах вращения инструмента и массах магнитов.

у

Производительность при резке с наложением дополнительных колебаний , по сравнению с обычной (см.Таблицу ) повышается в 2,2...6,1 раза (для инструмента с покрытием АС32 80/63), в 1.3... ...5,6 раз (для инструмента ACH С0/40) и в 1,6...2,3 раза (для ACH 40/28). Причем производительность тем выше, чем больше твердость детали, см.также [4, 5J.

Стойкость алмазного проволочного инструмента при поддержании постоянной величины его отклонения 0,6 мм увеличилась в 2,5 раза, что объясняется уменьшением сил резания и контактных напряжений, действующих на алмазные зерна.

Шероховатость обработанной поверхности при наложении колебаний уменьшается на 8-25/i.

Погрешность контура деталей из материала с твердостью ниже 6 единиц по Моосу уменьшается в 3-4 раза.

Установлено, что объемная производительность имеет максимум при определенной толщине детали. Значения оптимальных толщин различных материалов приведены в работе [ 5J.

В основу, разработанной на базе УЧПУ 2М-43-55, системы автомагического управления процессом В.П.Р. положено условие сохранения зтклокения инструмента и частоты его вращения равными заданным зна-зениям. Система управления применена на модернизированном контурно-поводочном станке МА 44 62 ФЗ. Модернизация станка включает в себя юполнительное оснащение М.В.', оптико-механическим датчиком на фотостаде, индукционным датчиком и шаговым двигателем, управляющим ветчиной давления воздуха, подаваемого на турбины пневмошпинделей.

В пятой главе приведены рекомендуемые технологические режимы, эбеспечивающие устойчивую и эффективную обработку деталей, примеры гспользования научно обоснованных, рекомендаций при изготовлении различных изделий и достигаемые при этом выходные параметры.

Описана методика составления и даны в приложении программы для 1зготовления полосковых сложноконтурных волноводов из поликора. 1а основе результатов их изготовления получены данные для расчета федполагаемого экономического эффекта.который составил 118 т.рублей.

Основные выводы

I. Анализ существующих методов изготовления сложноконтурных иоских деталей из хрупких неметаллических труднообрабатываемых ¡атериалов показал, что наиболее перспективным является метод ад-

II

мазной проволочной резки вращающимся алмазным инструментом стальной проволокой с' двух-трехслойным покрытием алмазным микропоропгком,однако применение этого метода для резки волноводов и других подобных деталей требует существенного повышения его производительности.

Известно, что увеличение производительности алмазной резки возможно в случае, если процесс хрупкого разрушения материала детали ("жесткий" режим резки) преобладает над упруго-пластическим деформированием ("мягкий" режим).

Главным условием перехода к "яесзжэду" режиму резки является увеличение силы прижима проволочного инструмента ж детали до 1,5..Л,6 Н, но существующее оборудование и усталостная прочность проволочной основы инструмента не позволяют повысить силу натяжения проволочной) инструмента а выполнить зто условие.

В работе предложено осуществить переход в "жесткий"' режим за счет наложения на инструмент низкочастотных (300-1000 Гц) поперечных колебаний бесконтактным способом, которые обеспечивают импульсное увеличение сила прижима инструмента к детали до 1,6 Н без увеличения силы натяжения. Амплитуда колебаний при этом должна составить 0,3 ш

2. Для осуществления дополнительных поперечных колебаний проволочного инструмента бесконтактным способом синтезировано оригинальнс устройство - магнитный вибратор, состоящей из двухполюсного магнита, изготовленного аз магнитотвердого феррита, жестко закрепленного на проволочном инструменте, и системы, взаимодействующих с ним четырех неподвижных магнитов из самарий-кобальта. Взаимодействие магнитов приводит к возникновению периодической силы, действующей на вращающийся проволочный инструмент, к соответствующих колебаний силы прп-тт. инструмента к детали.

3. Полученное при решении составленного в работе дифференциального уравнения движения проволочного инструмента выражение для расчета силы магнитного взаимодействия в вибраторе, обеспечивающей амплитуду поперечшх колебаний 0,3 мкм, в его экспериментальная про верка показали: существуют критические частоты вращения инструмента (см.график на Рис.2 ), при приближении к которым резко увеличиваете сила магнитного взаимодействия в возникав? биения. Уменьшение массы подвижного магнита приводит к увеличению значений критических часто а в случае увеличения его зксцентрясктета сила магнитного взаимодействия увеличивается. В работе тдучени зависимости для определе-

'я силы магнитного взаимодействия, как функции геометрических раз-5ров, массы подзхкного магната и технологических параметров процес-i. Рекомендуемые оптимальные размеры подземного магнита, изгстое-:ккого из феррита марки 21 CA 320: наружный дтаметр 3,5 мл, высота ,8 i.:.:, допустима* эксцентриситет 0,04 мм, расстояние места крепде-гя от верхнего пкеилоашяделя 25 га. Амплитуда поперечных колебаний сеет максимум в месте крепления гоетютого магнита и уменьшается к >нцам ^струкекта до нуля. Такой характер распространения колеба-й позволил рекомендовать расположение деталп на возможно меньшем юстоянии от годвианого.магнита, при этом обеспечивается требуемая .олитуда колебаний 0,3 мкм. Собственные частоты колебанкХ инстру-жта с магнитом выше частоты его вращения, что гарантирует отсут-резонанса.

4. Наложение дополнительных колебаний приводит к изменениям з зханизмэ резания-разрушения материала детали. При увеличении силы эияика инструмента в течение первого полупериода (полупериод равен эловине оборота инструмента) реализуем "яесткий " режим, образуется эедразрупенный слой с микротрецЕнами и ослабленной структурой.

з втором полупериоде этот слой удаляется с существенно меньшими игш резания и контактными напряжениями. Следовательно, на мкащих-I станках появляется возможность при неизменном натяяении и прогибе ютрумента получить значительно большую производительность резки.

5. Расчет объемов материала, удаляемого за один оборот инстру-энта, выполненный для случаев резки поликора без дополнительных элебаний и с колебаниями, показал, что наложение колебаний теорети-эски позволяет увеличить скорость съема в 3,75 раза.

Результаты экспериментальных исследований, выполненных на пециальной установке подтвердили справедливость теоретических вы-здов, в частности, при резке ноликора достигнуто повышение произ-эдательности в 2,8+4 раза в зависимости от зернистости алмазного аструмента.

6. Установлено, что эффект повышения производительности при аложении колебаний различен в зависимости от твердости обрабатываемого материала и зернистости алмазного инструмента с увеличением вердостп и зернистости производительность вибрационной проволочной езки по сравнению с обычной резкой' возрастает тех, например для нструмента с покрытием ACH 40/28 увеличение производительности при

резке материала твердостью 3-3,5 единиц по Моосу составляет 1,6 раза, а для покрытия АС 32 80/63 и твердость 8,5-9 едакиц - 6,1 раза.

7. Уменьшение сил резания и контактных напряжений при вибрационной проволочной резке приводит к уменьшению износа алмазных зерен и повышению стойкости инструментам

Дополнительные колебания инструмента вдоль вновь образованной поверхности реза способствуют сглаживанию микронеровностей и соответствующему уменьшению шероховатости обработанной поверхности. Так, экспериментально установлено, что стойкость проволочного инструмента (до момента обрыва) увеличивается в 2,7 раза, а шероховатость обработанной поверхности снижается на 8-25$.

8. Результаты экспериментов показали, что наложение колебаний уменьтает погрешность изготовления контура детали в 3-4 раза для материалов с твердостью менее 6 единиц.

9. Разработаны основные принципы и получены исходные данные для управления процессом вибрационной проволочной резки в автоматическом режиме. В частности, в основу управления положен принцип поддержания постоянных значений отклонения инструмента от нейтрального положения и частоты его вращения.

10. Автоматическая система управления процессом разработана на базе 7ЧПУ 2М43-55 и реализована на модернизированном контурно-доводочном станке модели МА 4462 ФЗ. Модернизация заключается в дополнительном оснащении станка магнитным вибратором, оптико-механическим датчиком на фотодиоде для измерения отклонения инструмента от нейтрального положения, индукционным датчиком для измерения частоты его вращения и шаговым двигателем, управляющим величиной давления воздуха, подаваемого на турбины пневмошпинделей.

II. Внедрение вибрационной проволочной резки в производственных условиях НИИ "Домен" обеспечило увеличение производительности в 4-5 раз, стойкости инструмента в 2,5 раза, уменьшение брака на 45$. Ожидаемый экономический эффект от внедрения одной установки 118 тыс.руб. при постоянной двухсменной работе.

Литература

1. A.c. СССР 1309453, МКИ В28 Д1/02. Способ резания проволочным инструментом / Панов Д.А., Бердоносов Ю.Д., Ддков Ю.А.

2. A.c. СССР I3946I4, 1Ж В23Д 1/547. Устройство дня резки материала / Панов Д.А., Бердоносов Ю.Д...Чукаей З.И. (ДСП).

3. A.c. СССР 1455500, МЮ1 В23Д31/00. Способ резания проволочным инструментом и устройство для его осуществления / Панов Д.А., Бердоносов Ю.Д. (ДСП).

4. Панов Д.А., Филимонов Л.Н.' Вибрационная проволочная сложно-контурная резка'пластин из хрупких труднообрабатываемых неметаллических материалов // Сверхтвердые материалы. - 1990. № 6, с.67-71.

5. Филимонов Л.Н..Панов Д.А. Высокопроизводительная сложно-контурная резка хрупких неметаллических материалов // НТК Прогрессивные процессы механической обработки неметаллических материалов. Киев, 1990 г. - с.25-27.

Подписано к печати 05.os.9i. Заказ 12-

Тираж 100 экз. Бесплатно

Отпечатано на ротапринте ЛГТУ I9525I, Ленинград , Политехническая ул., 29