автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Системный анализ и оптимизация стружкообразования при точении

Р Г 5 ОЛ

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛ|ТЕХН1ЧНИ,1^УН1ВЕРСИТЕТ

СИСТЕМНИЙ АНАЛ13 ТА ОПТИМ13АЦ1Я ПРОЦЕСУ СТРУЖКОУТВОРЕННЯ ПРИ ТОЧ1НН1

Спец1альн1сть 05.03.01 - Процеси механмноТ обробки,

верстати та шструмент

АВТОРЕФЕРАТ дисертацй на здобуття наукового ступеня доктора техжчних наук

на правах рукопису

ШВЕЦЬ Станюлав Володимирович

Одеса- 1996

Дисертац1я е рукопис

Робота виконана в Сумському державному ун1верситет1

Науков1 консультант:

Доктор техннних наук, професор Астахов В1ктор Павлович Доктор техннних наук, професор Анельчик Дмитро Свгентович

Офщмн1 опоненти:

Доктор техннних наук, Дрожжин Володимир 1ванович професор

Доктор техннних наук, Олмник Микола Васильович

професор

Доктор техннних наук, Розенберг Олег Олександрович професор

Провщна оргажзафя - УкраТнський науково-дослщний ¡нститут верстат1в та ¡нструменту, м. Одеса

Захист вщбудеться " 07" . 10 . 1996 р. на засщанн1 спе-ц1алЬованоТ вченоТ ради Д 05.06.06 в Одеському державному полп"ехн1чному ун1верситет! за адресою: 270044, м. Одеса, просп. Шевченка, 1, ОДПУ

3 дисертац1сю можна ознайомитися в б1блютец1 Одеського державного пол'ггехннного университету, просп. Шевченка, 1

Автореферат розюланий __1996 р.

Вчений секретар спец'1ал1зовано1 вчено! ради

/"ч

Оборський Г.О.

>

! /

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнють I ступЫь дослщженност1 тематики. Для вир1шення проблеми прогнозування та забезпечення надмносгп рмучого ¡н-струменту, необхщно, перш за все, мати вичерпне уявлення про умови його використання, тобто про стружкоутворення. Проте, складнмсть в т1м, що теор1я рйання (як зазначив А.М.Розенберг) "являе собою не що ¡нше, як зб1рку експериментально одержаних та досконало перев1рених фаю1в, пов'язаних ланцюгом емтричних залежностей, яю з бтьшою чи меншою повнотою охоплюють ви-кладене питания, тобто суцтьну емшрику, без будь-якоТ солщноТ теоретичноУ бази".

Але досягнення в галуз1 деформування твердого тта, нов1 розрахунков1 методи та можливосл ЕОМ, ефективна методика органЬацн та аналюу результате дослщження (теор1я систем) в сполученж ¡з створеною працею великого загону вчених експери-ментальною базою знань, дозволяють зробити внесок в розвиток етапу розробки теоретично'! основи процесу рЬання. Тому систем-ний анал1з стружкоутворення е надзвичайно актуальною тематикою.

Мета ! основы завдання дослщження. Мета роботи: розробка нового методу розрахунку витрат ресурсу працездатносл та стм-кост1 лез.

Поставлена мета визначае основы завдання дослщження:

1. Дослщити мехаыку процесу рЬання для теоретичних узагаль-нень та розробки единого мехажзму стружкоутворення.

2. Дослщити роботу зовнкинж та внутр1шых сил, законом1рност1 руху та перетворення енерги у зоы р1зання.

3. Проанал1зувати взасмодш системи р1зання з оточуючими пщ-системами, яю забезпечують необхщы параметри м функцгавання.

4. Розробити комплексы критерм ощнки ефективносл процесу рЬання.

Теоретична шннють. 1. Науково обгрунтована структура системи рйання. Створена структурнолопчна схема теорм р1зання, що конкретизуе напрямки дослщжень термодинам1чно'| системи р'юан-ня та розмежовуе и завдання 1 завдання ¡нших дисциплм машино-буд1вного циклу в цтому.

2. Запропоновано единий мехажзм утворення уЫх вид1в стружок, який пояснюс причини закручування стружки, послщовнють утворення м прир1зцевого шару, формування деформацмного та напруженого пол1в у зоы рЬання.

3. Створена схема руху енерги у систем'! р1зання, з якоТ вихо-дить, що сталють системи рЬання залежить вщ потенцмноТ енерги леза.

4. Визначено параметр, який обмежуе час ¡снування системи рюання, Це чисельне значения ресурсу працездатност1 леза. Створена методика його визначення. .

5. На пщстав1 доведено! можливост1 чисельного визначення ресурсу працездатносл леза та вперше в теорП' рЬання використа-ного поняття коефщ1ента корисноТ дн створена теор1я розрахунш швидкост1 р1зання та стмкост1 леза при використанж таких ¡нстру-ментального та оброблюваного матер1алщ, як1 нколи раыше разом не дослщжувались.

6. Доведено, що термодинампна система р1зання не пщлягае динаммному керуванню. Вектор и стану стаб'т1зуеться на час сш-кост1 леза ще при проектуваннк

Практична Ыннють. 1. Одержана залежнють для визначення питомоТ роботи стружкоутворення, що дозволяс пор1внювати енергоспоживання при обробщ р1зних матер1ал1в.

2. Створено методику визначення коефщ1ента корисноТ дн системи рЬання, що дозволяв провести оцтку ефекгивност'| про-цесу р1зання та доцшьност1 його оптимюацп.

3. Встановлено критерн оптимЬацп термодинаммноТ системи р1зання.

4. Розроблено споаб визначення оптимально'!' швидкост1 р1зання (а.с. СРСР N0 1703254).

5. Створено програмне забезпечення для ЕОМ, яке дозволяс моделювати стмкюш випробування, аналЬувати силов1 та температуры! характеристики процесу точЫня, оптимюувати режим рюання, що скорочуе трудомютю експериментальж роботи.

Наукова новизна. 1. Вперше визначена цшь термодинамнноТ системи рЬання I науково обгрунтована и структура.

2. Вперше запропоновано единий мехажзм стружкоутворення.

3. Вперше введено поняття коефщ1ента корисноТ дн системи рюання.

4. Вперше доведена та визначена функцюнальна залежнють м'!Ж зношенням ¡нструментального матер1алу та витратами ме-ханмноТ енерги.

5. Вперше в теорн р1зання створена методика розрахунюв режиму р1зання та стткост1 леза при використанж таких ¡нструмен-

тального та оброблюваного MaTepianiB, яю нюоли разом не до-слщжувались.

РеалЬашя та впровадження наукових розробок. OchobhI положения роботи знайшли застосування в учбовому процеа в Сумському державному ужверситетг Видана монография i 8 мето-дичних вказшок, що використовуються студентами при вивченж курсу "Teopta р1зання та Tennoei процеси в технолопчних системах". Результати роботи впроваджеж також в учбовий процес в Одеському державному полггехннному уыверсител, Concordia University (м. Монреаль, Канада), на Сумському виробничому об'еднанж "Електрон" та на завод! ковальсько-пресового облад-нання (ст. Роздтьна, ОдеськоУ облаем) при конструюваны р1жучого ¡нструменту, на Сумському машинобудюному виробничому об'ед-нанн1 ¡м. Фрунзе при автоматизацм технолопчноУ пщготовки. Ефект Bifl запровадження розробок складае 29,6 тис. союзних карбованца та 22150 тис. украТнських карбованце в 1994 р.

Апробашя роботи. OcHOBHi результати i положения дисертацн доповщались на науково-техычних конференцтх: "Проблеми якосл механмних передач та редуктор!в" (м. Леншград, 1991 р.); "Перспективи розвитку систем д!агностики i надйност! р1жучого ¡нструменту на верстатах з ЧПК" (м. Севастополь, 1992 p.); "HoBi TexHonori4Hi процеси в механмнм обробцГ (м. Одеса, 1992 р., 1993 р.); "1нтерпартнер, висою технологГГ (м. Алушта, 1993 р.); "Сучасж технологи змщнення, вщновлення i механмноУ обробки деталей з покриттям" (м. КиТв, 1993 р.); "2-й м1жнародний сим-no3iyM украТнських ¡нженерю-механМв у ЛьвовГ (м. Льв1в, 1995 р.).

Матер1али роботи розглядались на кафедрах "РЬання MaTepianiB та р1жучий ¡нструмент" Харювського державного по-лп"ехн!чного ужверситету (1996 р.), "Металор1зальн1 верстати та ¡нструмент" Сумського державного унюерситету (1991 р. - 1994 р.), "МеталорЬальж верстати" Одеського державного пол1техн!чного ужверситету (1994 р.), "Технолопя машинобудування" Джпропет-ровськоУ державно! металурпйноУ академи УкраУни (1994 р.), у ¡н-ституп надтвердих MaTepianiB HAH УкраУни (м. КиУв, 1996 р.)

ПублкацП'. По TeMi дисертацн опублжовано 34 роботи, серед них 1 монограф!я та 4 винаходи.

Структура та обсяг роботи, Дисерта^я складаеться ¡з вступу, восьми роздтю, заюнчення, списку л1тератури та додатку.

У першому роздт! визначеж протир1ччя теори стружкоутворен-ня i недолги ¡снуючих математичних моделей мехажчноУ обробки.

Вщм'маеться початок системного руху. Сформульована мета ро-боти i завдання дослщження.

У другому розд'т1 наведена методолопя та методики дослщження об'еютв. Встановлеж ознаки та структура системи р1зання. Наведеы особливост'1 реал1зацП' методу инцевих еле-мент1в (МКЕ) при моделюванн! пружно-пластичного стану в систем'! рвання, характеристики метода обробки результалв експе-римекпв, використаж матер1али та обладнання.

У третьому po3flmi дослщжено мехажку процесу р1зання. Про-аналюовано утворення, властивост! та вплив пластично! облаем бтя вершини леза на взаемод1ю елеметтв системи р1зання. Виз-начеж умови руйнування в оброблюваному матер1ал, утворення прир1зцевого шару стружки та и' закручування. Створено уза-гальнюючу схему стружкоутворення.

У четвертому роздт1 йдеться про роботу зовнкижх сил та внутр1шню енерпю системи р1зання, вплив тепла на характеристики елеметчв системи р1зання, pyx i перетворення енергм.

У п'ятому po3flini проанал1зовано оточення системи р1зання, яке забезпечуе необхщы умови и ¡снування.

У шостому роздЫ визначен'1 умови оптимального управлшня системою р1зання.

У сьомому po3flini наведена структура анал1тичноТ модел1 тер-модинам1чно'| системи рЬання. Розглянута методика ктькюного визначення ресурсу працездатност1 леза. Введене та дослщжене поняття коефщ1ента корисноТ ди системи рюання. Створеы нов1 методики визначення витрат ресурсу працездатностт лез, Vx стм-KocTi, оптимюацн режиму р1зання.

У восьмому po3fl'mi наведеш ochobhI результати роботи та висновки.

Додаток мютить акти впровадження.

Робота мае 285 сторЫок основного тексту, 78 малюнюв, 9 таб-лиць, список лггератури з 208 найменувань. Загальний обсяг -361 стор1нка.

Автор захищае. 1. Hoei теоретичы положения, як'| пояснюють створення передумов та здмснення направленого руйнування при pi3aHHi: узагальнена схема струкоутворення; мехажзм утворення та форма niHii", що розд'тяе облас^ пружного та пластичного cTaHie перед лезом; причина розриву зони високих напружень з масою стружки; розподтення напружень по передый поверхж леза; законом1рност1 формування напружень та деформацм у зоы

рюання; цшгснгсть та одночасжсть ¡снування bcíx областей дефор-мацмного поля; причини закручування стружки.

2. Hobí теоретичн1 положения про pyx i перетворення енергп в систем! р!зання: схема руху енергн, ланцюги оберненного зв'язку, мехажзми формування потенцмно!' енерг» леза, стружки, критично!' енергП' руйнування.

3. Результат« анал!зу взаемод» системи р1зання ¡з структурою технолопчно!' системи процесу та пщсистемами металор1жучо-го комплексу.

4. Розроблеж критери оцшки ефективнос™ системи рЬання та способи Tí оптим1зацП": вперше введене поняття коефщюнта корис-но!' ди системи р1зання; математичну залежнють для визначення питомоТ' роботи деформування при рЬанж по коефщ1снту потов-щення стружки; метод пом'якшення протир1ччя пщсистеми д1агностики процесу р1зання (прагнення повного використання ресурсу працездатносл та виключення критичного руйнування леза); критерн оптим^ацм системи р1зання (стмкють леза та величина споживаноТ енергп"); положения про статичне попередне керування системою р1зання.

5. Розроблену орипнальну методику розрахунку витрат ресурсу працездатност1 та ctmkoctí ¡нструмента, визначення оптимально!' LUBHflKocTi р1зання та прогнозування критичного руйнування.

Bei науков'| результати, що виносяться автором на захист належать йому повнютю i розроблеж ним особисто.

Характеристика методологи i метод1в дослщжень об'еюмв. За-гальною методолопчною основою е системний niflxifl. Об'ект наукового дослщження - система р1зання, взаемод'т Tí з навколиш-hím середовищем. Основою виконаних доотджень е анал1тичне моделювання процесу стружкоутворення з використанням МКЕ. Для цього розроблеж i програмно реал1зоваж спец1альж алго-ритми. Використовувались ЕОМ типу ОС БЕСТА 33/8М/160М та ПЕОМ 386 SX 33/2М/40М. Одержан! висновки ежветавлеж з результатами експерименлв на верстатах моделей 2А715, 1К625, EMU-200. Поле л1жй ковзання в зож р1зання вивчалось на MÍKpo-CKoni MIM-7 по вщпол1рованим та протравленим кореням стружок, яю одержан! в спефальному пристроТ з допомогою вибуху. 3m¡hh зони стружкоутворення дослщжувались з допомогою швидкюно! юноз'йомки камерою СКС-1. Середня температура контакту в зож р1зання вимфювалась з допомогою натурально!' термопари. Сили р^ання визначались динамометром УДМ-600. Для створення

твердих когпй змЫ температури I сил, застосовувався свлтюпро-меневий осцилограф Н117/1. Зношення по заднм поверхн'| р1жучих пластин вимфювалось з допомогою БМ1.

Результати ст'мк'ютних випробувань оброблен'| з допомогою метода математичноТ статистики. Граф1чне зображення залежно-стей одержане з допомогою програмних продукт СЯАРНЕН, ЗИМРИЕРОРМША та спец1ально створених програм. Узгоджен-н'ють висновк1в з механжи стружкоутворення перев1рялась з допомогою ашмацм. Виконаы теоретичы та експериментальш дослщ-ження базуються на положениях теорП' рюання, технологи маши-нобудування, опору матерев, математики. Використаж основи проектування ¡нструменту, верстат, пристроТв, програмування.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ

Застосування методологи системного пщходу. Складнють 1 р1зноманп"нють явищ, що супроводжують процес р1зання, сприя-ють використанню положень теори систем. Але для цього необх'щ-но мати методику, яка однозначно дозволяе видтити ¡з навколиш-нього середовища об'ект досл'щжень - систему р'юання. Анал'|з багаточисельних визначень рЬних систем дозволив встановити основы ознаки системи:

- цт1;

- стал'ють;

- мМмалЬна складнють.

Головна ознака це цт'|. Ознаки сталост'| та м1н'1мальноТ склад-0 носл контролюють' процес видтення. "Сталють" показуе, що до-слщжуеться реальна система. "МЫ'гмальна складнють" дозволяе визначити чи вЫ елементи враховаж при реал1заци цтьового простору, чи не розглядаються таю, яю не сприяють досягненню цтей системи.

Проблему визначення ц'тей системи можна розв'язати, вра-ховуючи визначення процесу р1зання та те положения, яке займае цей робочий процес в технолопчному процеа.

По ГОСТ 3.1109-82 рЬання, це утворення нових поверхонь ви-даленням шару металу з утворенням стружки. При цьому, ыяких вимог до утворених поверхонь не висуваеться.

3 ¡ншого боку, в"|дпов'1ДНо до ¡ерархп ц'тей технолопчноТ системи процесу (рис. 1), система р1зання, це р1вень переходу. Тут треба зр'1зати якнайб'тьше металу, забезпечуючи максимальну

стмкють леза та найменше споживання енергм. Тому дв1 ¡нол озна-ки системи р1зання (сталють та мммальна складнють) також на-повнюються конкретним змютом: стап'ють - визначаеться стмшстю леза; мммальна складысть - впливае на зменшення енергоспо-живання.

ерарх1я цтей технолопчнох системи

Рис. 1

Якщо виходити ¡з наведеного визначення процесу р1зання та цшей переходу, то система р1зання мае одну мету: направлене руйнування металу. Ця мета досягаеться при наявност1 леза, XV, стружки, Х2; заготовки, хз.

Структура системи р1зання:

Я = РС Е,Т},хеХ, ее Е, т е Т, де г - вщр1зки часу;

е - взаемодП' в систем'! р!зання (ei - мехажчна робота; ег - теп-лова енерпя).

Математичне моделювання системи р1зання можливе ттьки при наявност! такоюТ теорп, яка дозволяе подати множину взаемодм Е в вигляд1 анал1тичних виразю. Структура такоУ теорп:

М = {В, Р}, be В, ре Р,

fíe Ь- завершен! теоретичж блоки;

р - лопчн! зв'язки м!ж ними. Звичайно, що е cnmbHi цш"| у Teopíi р'юання, у е Утр, i у технолопч-ноТ системи, у е Уте. Звщси:

3 у: [(у е УтР; та (у е Yic)] Утр о Уте

Tofli:

В = {[Ь: Ь= f(y), у е (Утр n Yic)] та [b: b= f(x), х е X]}

Р = {[р: р= f(y), у е (Утр о Уте;; та [р: р= f(e), е е Е]}

Отже, для створення математичноТ модел1 системи рЬання необхщно створити лопчну структуру теорм р1зання на niflCTaei додаткових дослщжень взаемодм в систем! р!зання. Дослшження мехажки процесу р!зання. Вщомо, що вщносний зеув o6'cmíb металу, руйнування с наслщком дП" дотичних напру-жень. Тому характер Тх розпод!лу в 3ohí р|зання впливае на до-сягнення мети системи р!зання. Аналиичне дослщження дотичних напружень виконане по розрахунковш схем! МКЕ, яка вщповщае р!занню з подачею S=0,12 мм/об та глибиною í =1 мм. Властивост! оброблюваного матер!алу вщповщали стал! 45, а ¡нструмен-тального - Т15К6. Дослщжувалась повед!нка системи р!зання при р!зних значениях переднього кута (в межах в'щ -18 до +18 гра-дуав). Рух леза вщтворювався пер!одичним збтьшенням наван-таження на 250 Н.

Графнне сум!щення noniB лУй ковзання деформацм стиску та вигину дозволило одержати загальне поле пластичних дефор-мацм при р!занн! (рис.2). Розрахунки дотичних напружень в систем! р!зання (рис.3) повн'ютю сп!впадають з цими результата

бзасмод!я ьах елекентй системи йзоння

Рнс-,' 3

ми та результатами металографмних досл!джень. KpiM того, саме така форма меж! мЬк пружним та пластичним станом спо-стер1гаеться на коренях стружок, одержаних при pi3aHHi пружно-пластичних матерюлю.

Розрахунки та зйомки швидюсною биокамерою доводять, що при вщсутност) руху металу по передне поверхж леза схема деформування вщповщае стиску, а цей вид деформацн не викли-кае стружкоутворення. Щоб почався процес рюання необхщно створити умови для змЦення вздовж передньоТ поверхн1 деякоТ консол1, що утворилась в результат! концентрацм напружень б!ля вершини леза. Цей метал не може вилучатись ¡з зони р1зання без активного контакту з лезом, тому стружка впливае на формуван-ня деформацш i напружень.

При pi3aHHi матер^лт, яю мають пластичж властивост!', бтя вершини леза створюеться пластична область. Бона не може пе-ремшуватись та роздтятись подано piflHHi. Bei об'еми и рухають-ся т1льки вздовж niHin ковзання. Зняття навантаження спричиняе nepexifl ¡з пластичного стану в пружний i утворюеться тверде т!ло на noeepxHi леза, яке називають наростом. Розрахунки евщчать, що Л1нп ковзання в пластичжй облаем можуть перетинати площи-ну риання. Тому HapicT може виступати за задню поверхню леза. BiH виступас не тому, що тверд1ший за оброблюваний матер!ал i може рюати, а тому, що таким чином сформувались л|'ни ковзання (рис. 2) i руйнування можливе ттьки по траекторП' дп дотичних напружень. Вщносно рЬкучих властивостей наросту, то вони спростовуються такими досл'щами: добре сформований м'щний HapicT на лез! одразу руйнуеться при поновленж процесу р!зання (HaBiTb якщо його перед цим заточити), при змЫ режиму р1зання.

Пластична область бтя вершини леза впливае на енергоспо-живання та стапють системи р'оання завдяки створенню там простих механ!зм1в: важтя та похилоТ площини.

Як евщчать розрахунки (рис.3), напруження в пластичжй облает! бтя вершини леза тим бтьил чим ближче до леза. Проте розрив м\ж застмною зоною та стружкою вщбуваеться на деяш вщетаж Bifl леза. Це пояснюеться тим, що причиною руйнування вздовж л!нм ковзання с рух стружки. Наступж (в напрямку перед-ньо'| поверхж леза) шари не тягнуться за стружкою тому, що через пщвищення напружень зв'язки м!ж ними слабшають.

Встановлено, що коли елемент починае рухатись по поверхж зеуву ! зменшуеться реакц!я металу на зусилля з боку леза, тод!

напруження перед лезом падають I розмпри пластично! зони змен-шуються.

Завдяки цьому, траектор1я руху стружки мЫяе свое положения в простор"| таким чином, що чим дал'| п точки знаходяться в'щ вер-шини леза, тим бтыие вони зм'ицуються в напрямку швидкост1 р1зання. Це I призводить до закручування стружки.

Пщ час перемЦення елемента по поверх™ зсуву, завдяки од-ночасному рухов1 стружки вздовж передньоТ поверхж, частина пластично! област'1 витягуеться, заповнюючи собою впадину м1ж цим I' наступним елементами, \ переходить в пружний стан. Завдяки цьому поверхня стружки з боку леза вир1внюеться I здефор-мована набагато бтьше н1ж ¡нал область

Зважаючи на взаемодто деформацм стиску ! вигину, створена узагальнююча схема стружкоутворення, яка пояснюе мехашзм утворення ус1х титв стружок (рис.4). При контакт! леза з металом, бтя вершини створюеться концентрацт напружень. А дал1 все розвиваеться в залежностт вщ механмних властивостей об-робпюваного матер1алу.

Узагальнена схема стружкоутворення

Рис. 4

Якщо матер1ал пружний (рис.4, зона А), то з'являеться тр1щина, яка зростае, збтьшуючи тим самим довжину стружки-консолк При

деякому значены довжини консоль вщламуеться. Якщо ж ма-Tepian не мае змоги рухатись по переднм noeepxHi, то вигин вщ-сутнш, а крихкий матер1ал руйнуеться вщ подальшого стиску.

При pi3aHHi пружно-пластичного матер1алу (рис.4, зона В) бтя вершини леза утворюеться пластична область. Це створюе консоль, що знаходиться в пружно-пластичному стаж. Якщо пщ дюю стиску i вигину критичж напруження виникають на noeepxHi, що ствпадае з положениям небезпечного nepepi3y KOHconi (рис.2,3), то утворюеться елементна стружка. При руйнуванж вздовж об-робленоТ noeepxHi - зливна.

Коли переважають пластичж властивост1 (рис.4, зона С), то стружка не здатна передавати значний вигинаючий момент. Тому руйнування вщбуваеться ттьки по поверхж, що е небезпечним перер1зом консолк Навпъ якщо стружка утворюеться в результат послщовних зсув1в, то це елементна стружка, у якоТ довжина елеменлв прямуе до нуля. Зйомки швидюстною кшокадлерою показують, що, в pa3i неможливост1 руху такси стружки по передне noeepxHi леза, стружкоутворення припиняеться.

Результати моделювання системи р1зання з допомогою МКЕ (рис. 3) доводять, що не юнуе "первинноТ" та "вторинно'Г зон де-формування. Такий пщхщ порушуе причинно-наслщковий зв'язок. BiH вказуе на те, що частки металу рухаються i попадають в ту чи ¡ншу зону. Проте, насправдЬ не рух часток формуе поле напру-жень, а силове навантаження вщ леза. Тому bc'i матер1альж точки зм1щуються в npocTopi по змЫним траектор1ям пщ flieto сил з боку cyciflHix точок. Умови контакту леза i стружки, пот енерги вщ леза в метал впливають на розподт деформацШ в оброблюваному MaTepiani, створюючи едине нер1вном1рне деформацмне поле. 1з сказаного вище виходить, що вщомий сильно здеформований шар стружки з боку леза е жчим ¡ншим як частиною пластично! облает^ що виникае бтя вершини леза. При pyci стружки по передай поверхж ця область розповсюджуеться на деяку вщстань вщ вершини завдяки тому, що енерпя, яка передаеться через лезо на стружку, створюе в прилеглому до передньо'Г поверхж Luapi металу напружений стан, що вщповщае умовам пластичности

Якщо анал1з (i тим бтьше системний) складаеться ¡з етажв дискретизацм об'екту, аналюу елементш i Тх взаемод'1й та синтезу модел'| об'екту на niflCTaei одержаних нових знань про нього, то лопчним було створення по узагальнюючм схем'1 стружкоутворення

(рис. 4) анмацмного фтьму. Наявнють такого фтьму довела справедливють та узгодженн'ють викладених висновюв з мехашки процесу р|'зання.

Рух енерги в систем! р1зання. Вщповщно до енергетичноУ теори, руйнування вщбуваеться TOfli, коли в заданому об'ем1 матер1алу накопичуеться критична величина внутршньоТ енерги. Анал1з руху та перетворення енерги в систем! р1зання (рис. 5) показуе, що вит-рати ресурсу працездатносп леза пов'язаы з процесом форму-вання в ньому внутршньоТ енерги. Робота р1зання А трансфор-муеться в потенцмну енерпю леза Ал та витрачаеться на внутршне тертя, Qi. Потенцмна енерпя деформаци, Ал, витрачаеться на роботу тертя по передни, Ат 1, та заднм, Лт2, поверх-ням i переходить в потенцмну енерпю стружки, Ас , i тепло, Qs. Дал1 потенцмна енерпя стружки виконуе роботу деформування в оброблюваному метал^ Ад, та поповнюе внутр1шню енерпю в зож руйнування.

Схема руху енерп Т в систем! р1зання

ч Рис. 5

Критична.енерпя руйнування оброблюваного матер1алу до-piBHrae:

р Р Uk = Ар + Qs + Qsa ,

де Ар - мехажчна робота руйнування;

О^э - тепло, яке надходить з найближчого попереднього поло- ження системи рйання;

С^эа - тепло, що накопичуеться в заготовь^ в результат! об-

робки.

В процей дослщження встановлено, що через експеримен-тальж точки залежност1 Р= Рг(У) можна провести синусощу:

Рг =Ро+ Ра §Ь((2я/ V?) ( V + Уо)). (1)

де Ро - середне значения функци Р (V);

Ра - амплпуда;

Уо - початкова фаза ;

Ур - ¡нтервал швидкостей, яга дають сусщж екстремальж значения функцП' Рг = Рг (V).

' Таке явище можна пояснити, прийнявши до уваги, що швид-гасть р1зання може визначати механ1зм додавання мехашчноТ та тепловоУ енерпй. Чим вЫ ефективнишй, тим менше система р1зан-ня потребуе мехажчноТ енергн (при послйному значены С/к), тобто, зменшуеться значения Pz.

Ретельна перев1рка справедливост'| виразу (1) при точжж полягала в прогнозуванж Ра ,Ур та значень аргумента, що надае екстремуми функци (1), в виключенж впливу частоти оберта та д1аметру. Кр1м того, виявилось, що така функцЫ добре сптпадае з вщомими результатами. Так при точЫж стал1 40Х р1зцем з р1жу-чою пластиною ТЫММ160402-Т15К6 при подач1 й = 0,12 мм/об визначено, що Ур и 0,5 м/с. При точЫж стал! 40 (В.Ф.Бобров "Основы теории резания металлов", рис. 160 та рис. 164). перюд функцП' також приблизно дор[внюе 0,5 м/с. Под!бжй апроксимаци жддаються I результати, одержан! М.М.Зоревим та З.М.Фетисовою при точЫж мол1бденового сплаву ВМ-1 ("Обработка резанием тугоплавких сплавов", рис.5, в)). При цьому Ур а 0.3 м/с.

Отже, вперше в теори р!зання досить точно в'щтвореж результати (йдеться про Ур), яю одержан! в р1зний час р1зними досл'щни-ками.

Анал1з взаемоди системи р1зання з довюллям. Системний пщхщ до теори р1зання дозволив не тшьки видтити та проанал!зувати систему р1зання, а ! встановити характер и взаемоди з оточенням. Хоча система р1зання теоретично складаеться з леза, заготовки та

стружки, проте окремо ¡снувати вона не може, бо Тй необхщно лостачати енерпю, створювати необхщы траекторм рух1в. Най-ближче оточення, яке забезпечуе функфювання системи р1зання, це технолопчна система операцй. Элементами ц(е'1 системи (або, зважаючи на складнють цих елеметтв, Ух можна назвати пщ-системами) е сама система рпання, верстат, р1жучий ¡нструмент, допом1жний ¡нструмент, пщсистема замЫи ¡нструменту, контроль-но-вим!рювальна пщсистема, пщсистема диагностики, пщсистема ЗОС, пщсистема подр^лення, та видалення стружки, пщсистема загрузки-вигрузки та пщсистема керування. Взаемодм м1ж цими пщсистемами (рис. 6) створюють умови для оптимального ¡сну-вання системи р1зання.

Структура металор1жучоТ системи

X

п/Зсисюёма Эйп1ни

¡НСтруМВНту

пЮсистема догюмжний

¡нструмент

пШ'система р! ж учив ¡нструмент

тбсиствмй пристрш

/ (I сослвма"\\ Г А* ) кг )Ь

пШсистемо ¿¡агностики

К ОН."100/7 Ь НО-

дип!рюбальна

подсистема

аюсистема ЗОС

гпдсистема подр!5лен-ня 5ида/?, стружка

пюсист&ма за грузки-

В игр из к и

Рис. 6

Таю пщсистеми як верстат, р|жучий ¡нструмент, допом!жний ¡нструмент та пристосування, в межах доступноУ Ум точносл,

створюють жоре-™ программ вщносного положения I руху еле-менлв системи р1зання та передач! мехажчноУ енергй. Стутнь жорсткост1 та точност1 виконання цих програм викликае змЫи впливу зовжшнього середовища на систему р!зання. .

Пщсистеми зам!нення ¡нструменту, загрузки-вигрузки д1ють з системою р1зання в р1зних пром1жках часу, на умови н ¡снування не впливають, необхщж для автоматизованого управлЫня мета-лор1жучою системою. Контрольно-вимфювальна та дюгностична пщсистеми також впливу на систему рюання не мають, проте постачають ¡нформацш про вектор и стану.

Пщсистема дгагностики дозволяе випадков'| фактори в систем! р1зання розподтити на дв1 групи. Перша - це фактори, що безпосередньо залежать тшьки вщ леза (ймов1рний розподт твердое^ та мщносл, теплопровщност1, мехажчних пошкоджень). Друга група - ймов1рнють стану самоТ системи р1зання.

Структурж змжи в систему р1зання вносять пщсистеми змащу-вально-охолоджуючого середовища та подр!блення ! видалення стружки.

Отже, при функщюванж технолопчноТ системи операцн серед и пщсистем с таю, що безпосередньо не впливають на систему рюання, там, що створюють на неТ зовжшжй вплив I таю, що змтюють и структуру.

Проведений аналю множини фактор1в х е X, / =1.....120, вщ

яких залежить досягнення цтей розглянутих пщсистем, виявив Т1, яю обумовлеж системою р1зання.

Оптимальне керування системою р1зання. Керування системою р!зання необхщне для досягнення головних цшей технолопчноТ системи. Маючи це на увазЬ можна говорити про оптимальне керування, тому що можливють керування взагал1 сумжву не викликае. Тому параметри керування, способи та послщовжсть керую-чих вплив1в залежать вщ принцижв створення технолопчних про-цеав та критернв Тх оптим1зацм.

Загальновщома оптим'юацш технолопчного процесу виходить ¡з його багатовар1антностк ¡з вах створених процесс, яю забезпечу-ють яюсть, оптимальним вважаеться той, у якого мМмальна собщартють. Оптим1защя операцш (при використанж вщомих перехода, що створюють потр1бну яюсть поверхж) полягае в побу-дов1 такоТпослщовност1, яка забезпечуе найменшу собщартють.

I, нареигп, оптим1зац1я технолопчного переходу, це виб1р таких р1жучого та допомжного ¡нструмекпв, пристосувань, умов ¡сну-

вання системи р|'зання (режим), яю забезпечують видалення вщ-пов'щного шару металу, сталють процесу та мммальне споживан-ня енерги.

Для здмснення керування будь-якою системою необхщно виз-начити цтьовий прост1р керування, перелж допустимих керувань, закон керування, час переходу (час, за який вщбуваеться мЦмюацт функцганалу якост1 керування), метод оцЫки стану системи.

Якщо система р!зання функцгануе в склад1 конкретного переходу, то керування системою рюання необхщне для реал1зацн цтьового простору цього переходу: видалення припуску, мМмальне споживання енерги та задана стмкють леза. Ознаки системи рюання вщповщають цим щлям. Тому цтьовий простер керування системою вщпов'щае цтьовому простору переходу.

Перелж допустимих керувань та закон керування визначаються ¡з функцюнальноТ залежное™ змтних вхщних величин та стану системи:

9 = д[т, ш(т), иг, из(т), ш, иъ(т)], (2)

де ш(т) - ктькють елементев системи р1зання; иг - марка ¡нструментального матер1алу; иг (г)- склад ЗОС; и4 - геометрия леза; и5 (г) - параметри режиму р'/зання; г ~ час.

АналЬ виразу (2) доводить, що множина допустимих керувань системою р1зання у склад1 технолопчноТ системи при здмсненж процесу ргсання зммюватись не повинна. Ммяти ш та ш техжчно не можливо. ЗмЫювати ш(т), из(г), иъ(г) також не допускаеться, в зв'язку з тим, що ц1 параметри використовуються при оптим1заци вс)еТ технолопчноТ системи, головж ц1л! якоТ не ствпадають з метою системи р1зання.

Це доводить, що система р1зання у склад1 виробничоТ технолопчноТ системи динамнному керуванню не пщлягае. Тому понят-тя часу переходу вщсутне. Можна говорити ттьки про статичне керування, тобто при проектуванж нових систем рюання, нових технолопчних систем встановлюють таю параметри виразу (2), яю дозволяют ь визначити повед1нку системи на перюд и юнування.

При цьому, оптим1зац1я системи р1зання полягае, по-перше, в мУмальному споживаньп енерпг.

m _ _ /о = S ëi • cri m/n,

i—1

де m - юльюсть ю'нцевих елеменлв в розрахунковм cxeMi;

ëi, ai, - ¡нтенсивнють деформацм та напружень в кожному елемент!.

по-друге, в досягнены найбтыиоУ сталосл системи:

де А - робота зовышых сил. По /1 оцжюеться стан системи рЬання.

Параметри ш (т), из (т), иъ (г) зм!Нюються в таш систем!' р'|зання, яка входить до складу системи, що реал'1зуе дослщ-ницький план.

Розрахунки витрат ресурсу працездатносл та слйкосл лез. Математичну модель термодинам1чноТ системи р1зання можна записати таким чином:

/1 = ]A(r)dr max,

о

ld =|D|-U!

(3)

£

1 M 0 ц 1 О О 0 (1 -ц)/2

I D

(4)

И = \ с}\б\ Ul = I к-1 MPI

(5)

(6)

и и и и и и

Ер = £р (Е ,QI,Q2,Q3)

(7)

и и и и и и

/4P = fjp (ц , Q1 , Q2, Q3)

(8)

С CMC с с

Ер = Ер (Е , <Эз , Q4, Qe ;

(9)

с с м с с с

/ир = //р (ц , Оз , 04 , Об )

(т У)/\ = е + в

(11) (12)

т

10= -> т'т

/=í

т

/1 = \А(т) с/г ->• Нт

(13)

о

Розв'язок системи цих р1внянь дозволяе прогнозувати сп'й-кють леза, визначати його параметри, яю забезпечують наймен-ше споживання енергП".

• Проте практичне використання ц1еУ модел1 мае значш трудной^:

- по-перше, метод юнцевих елемент1в, (3) - (6), не дозволяе розв'язувати контакт задач1 з великим вщносним зм1щенням взаемод1ючих тт;

- по-друге, залежност1 (7) - (10) ¡снують ттьки в операторый форм1, функц'юнальт залежное^ для системи р1зання не визна-чеш;

- по-трете, не визначена постмна ¡нтегрування в формул! (11);

- по-четверте, теор1я р1зання не дае граничного значения виразу

Тому, на гпдстав1 системи (3) - (13) створено аналггично-експериментальну модель системи рюання.

Вся потенцмна енерпя леза роздтяеться на три потоки: в стружку, в зону тертя по переднм поверхж, в зону тертя по заджй поверхнк 3 ¡нШого боку, тертя та деформування стружки ство-рюють т1 зовышт сили, що виконують роботу над лезом.

Експериментально встановлено, що м1ж величиною зношення леза I виконаною в систем! рюання роботою ¡снуе функцюналь-ний зв'язок. Причому, будова таких емтричних формул та чисель-не значения Ух постмних параметра залежить вщ ¡нструменталь-ного матер1алу, розмрв та форми пластини (рис. 7). Пояснюеться це тим, що руйнування поверхневого шару ¡нструменту (зношення) вщбуваеться тод1, коли його внутршня енерпя досягае критичноУ величини. Накопичення внутр1шнюУ енерги проходить пщ впливом роботи зовышых сил та потоку тепла ¡з зон тертя в тто ¡нструмен-та (рис. 5). Зважаючи на те, що ¡нтенсивнють вщтоку тепла в

(13).

багатограннм непереточуважй пластин! встановлюеться вщпов'щно до и матер!алу, форми та розмрв, процес накопичення внутрш-ньо! енерги (а вщповщно I зношення) залежпъ вщ роботи зовжшжх сил.

Призначивши значения параметру зношення, по формул! (рис. 7) можна одразу визначити найбтьше значения роботи, яку здатна виконати ця пластина, тобто встановити и ресурс працез-датностг Це дозволяе визначити граничив значения роботи в систем! р'пання ще до и створення.

Визначений при заданому зношенж леза ресурс його пра-цездатност! (рис. 7), витрачаеться при р!занн! з! швидюстю, що за-лежить вщ обставин експлуатацн. Таке ствердження справедли-ве при умов!, що перехщ вщ одного режиму роботи до ¡ншого не вносить ¡стотних зм1н до р1жучих властивостей ¡нструментального матер1алу. А саме таким вимогам ! вщповщають ¡нструментальн! матер!али (якщо не допускати критичноТ температури, граничних навантажень, х!м!чних перетворень).

Функцюнальна залежн!сть м!ж виконаною роботою ! зношенням багатогранних пластин

Матер!ал Позначення Формула Крит, т-ра, К

Силинит-р 8ЫММ20404М А = 573+1 1470

ВОК-бО 5№МЫ120404М А = ехр(10,91'Г1) 1470

ЦМ-332 Б^М20404 А = ехр(9,6Ь ) 1470

ВШ-75 вШМ 208004 А - 1/(-0,2 ехр(И)+0,28) 1470

Томал-10 8ЫМЫ0904040 А = 923И 0,5 = 50'/? 920

Киборит ЛЫМЖ^ОЗМ А 1670

ТН-20 8ЫММ120404М А = 0,43 Ь 1050

Рис. 7

Як видно ¡з схеми руху енерги в систем! р!зання (рис. 5), для р1зання використовуеться б'тьше енерги, жж це необхщно для руйнування оброблюваного матер!алу. Для визначення ц!еТ невщ-

noeiflHOCTi введено поняття коефщ1снта кбрйбноТ ДО системи р1зання. Bi'h визначаеться як вщношення питомо'Г роботи руйывно! деформацй', Лпс, при стиснены до питомо!' роботи рЬання, Лп :

в

o) = (St/Pz)! сг(е) de, (14)

о

де Pz - головна складова сили рюання; а(е) - напруження, що залежить в!д деформацй при стисненш.

Анал1зуючи коефщ1снт корисноТ дм можна визначити ,ефек-THBHicTb оргаызацн конкретно'!' системи р1зання: чи можливе ïï пол1пшення, чи таю роботи проводити вже не варто.

Таким чином, система рюання ¡снуе до тих nip, доки робота зовышых сил, А, не перебтыиуе ресурс працездатносл леза (втрати в лез1, Qi, можна не враховувати):

/1 < А.

Якщо коефщюнт корисноТ дм визначати експериментально в вигляд1 функцП' вщ геометричних параметра леза, його вщносно-го положения i руху, то одержимо модель системи р1зання в такому BHirmfli:

(о = со(у, V(t), S(t), t(r)) (15)

/о = /1 (о min (16)

/1 = ]Anc/û)-V( t)-S( r) t( т) dv (17)

о

/1 -> lim = A (18)

Ha niflCTaei (15) - (18) створена динаммна комп'ютерна модель точжня (рис. 8). До складу nieï модел1 входить банк даних ¡нстру-ментального матер1алу, що мютить таблицю показану на рис. 8, та банк даних оброблюваного матер1алу, який складаеться з залеж-ностей напружень вщ деформацм, одержаних при випробуванж стисненням i експериментальних формул <у= а> (V, S, t). Граф1ч-но на екран1 ПК ¡м1туеться процес точжня, а при цьому визнача-ються координати леза (xi, yi) по вщношенню до заготовки. Призначивши параметри руху (тобто п, S) можна, при вщтворенж процесу точжня, слщкувати за часом роботи леза, силою Pz,

Схема динаммноТ модел1 точмня

( 1 початок)—/ 2 /), 5. й,/

3 внЬф

матср1алу БД N0 1

виб1р оброблюваного матертлу БД N0 2

ГР=0 Авт = 0 т=0

I =я -у 1

к= 1(х\-1 - л1 у^л-г - д.1;

| 8 п

Г9-Л =<1-Ь()П -)>2 П I

10 ¥= (я-сЬ-п)/1000 Г 1 V, X, I)

20 6> = /(АШ)

1

21 Рг =

22 вивщ на екран поточннх значень V, 5, г, Рг, г, &, Авпт

Так^

24 л*1 >л>>-

Н1

С

25~кшёцЬ

5 - подача и - частота обер™ й - диаметр заготовки / - довжнна заготовки Л - зношення леза Аып - витрати ресурсу працездатноеп А п ст - питом а робота со - коефщ1ент корисноТ

да

г - час роботи

17 Аыут = А гп

18 Авчт - Аытг +. ДЛвнт

<5

(х\, у\)

(хи1, у[-1)

Рис. 8

витратами ресурсу працездатносл, >4вит 0 порюнювати Тх з пов-ним запасом, А), параметрами режиму р1зання. Така модель до-зволяе проводити слйкгстш випробування та оптим1зувати пара-метри режиму рйання в залежносл вщ необхщно!' ст1 йкоси' леза.

Кр1м цього, визначення ресурсу працездатносл леза, поряд з припущенням про його незалежнють вщ способу вйтрат, дозволило створити аналаично-експериментальну методику прогнозу-вання стмкосл лез та визначення необхщноТ швидкостГрЬання. Ефективысть ц1еТ методики проявляешься при до'слщжёйнях про-" цесу точшня в умовах недостатньоТ ктькосл оброблюваного ма-" тер1алу (зносослйке покриття, легкооброблюваний матерел).

Якщо призначити зношення леза I по вщповщнм формул! розра-хувати ресурс його працездатносл, А, то, в залежносл вщ постав-леного завдання, можна робити слщуюч1 розрахунки.

Необхщно визначити слиюсть леза. Проводиться короткочасне точЫня для репстраци температури <9 та сили Рг. Фактичне значения Рг дозволяе визначити слйюсть:

Т = А/(Рг • V).

При цьому необхщно пор1вняти зафксовану в дослщ1 температуру з критичним и значениям, щоб переконатись, що ¡нстру-.л. ментальний матер1ал не втрачае р1жучих здЮностей.

Коли ж слйкють задана, а необхщно визначити швидюсть рЬання, то, в цьому випадку, експериментальна частина методики дещо збтьшуеться, бо необхщно встановити емтричьн залежносл

е=в(У), Рг = Ср-\/. Р|вняння

п+1

У= V А/(Т Ср)

дозволяе визначити V (а.с. СРСР N0 1703254). Щоб перес-вщчитись, що температура не перевищуе критичного значения, необхщно використати вираз 0 = ©(V).

Прогнозувати стан системи р1зання можна, пор1внюючи ви-конану роботу (або витрати ресурсу працездатносл, вит) з пов-ним запасом працездатносл, А. Розрахувати Лвит, неможливо тому, що частина параметра синусощи (початкова фаза та положения середньоТ лши), що апроксимуе експериментальж результа-

ти, непередбачекп I надзвичайно чутлив1 до зм1н в зож р1зання. Одержати точне значения виконаноТ роботи можна ттьки на пщстав'| експерименту, який полягае в супроводжуючому вим1рю-ванн1 сили рюання:

т

Авит = / Рг(т)-\/(т) СУ г (19)

о

Приблизне значения виконаноТ роботи можна одержати, лриймаючи до уваги, що бтьша частина витрат енерги при р1заны припадае на пластичне деформування стружки.

Одержана формула для розрахунку питомоТ роботи:

Ап = 2-сгт (1п К) , (20)

та роботи пластичного деформування стружки :

Аа = АггУ-вФг, (21)

де К - коефщ1ент потовщення стружки; // - показник деформацмного змщнення; сгт - напруження при одиничнм деформацп. По (21) можна розрахувати приблизне значения виконаноТ роботи (Аа ^ Авит). Вираз (20) дозволяв, використовуючи коефщюнт потовщення стружки, пор'юнювати енерговитрати при обробц1 р1зних матер1ал1в.

Якщо в процеа експерименту лезо було зношене повнютю, то це е пщставою вважати, що значения А, одержане з допомогою (19) чи (21), дорюнюе запасу працездатностк

ВИСНОВКИ

1. Вперше створена методика однозначного видтення системи р1зання ¡з довктля, яка базуеться на вперше встановлених ознаках системи рЬання:

- сталють;

- мммальна складжсть;

- мета.

2. На пщстав1 анал'|зу ¡ерархи цтей технолопчного процесу, враховуючи визначення системи р^ання в ГОСТ 3.1109-82,

вперше встановлена мета системи р1зання:

- направлене руйнування.

3. В вщповщносл до виявлених ознак, вперше науково-обгрунтовано встановлена структура термодинам1чноУ системи р1зання:

елементи - лезо, заготовка, стружка;

взаемоди- механмна енерпя, теплова енерпя.

4. Вперше встановлено единий мехажзм утворення уах вид1в стружок, заснований на взаемоди в зон|' р|'зання двох основних видт деформацм: стиску та вигину. При цьому виявлена по-слщовнгсть утворення прир1зцевого шару стружки, зроблено пояснения, з позицм механ'|ки, явища закручування стружки.

5. На пщстав1 одержаного з допомогою розрахункового методу юнцевих елеменлв розподтення дотичних напружень в зоы р1зання, граф1чного сумщення л1н1й ковзання, що утворюються при вигиж та стиску, а також аналЬу текстури м1крошл1ф1в корежв стружок та наросту, вперше встановлено, що пластична область бтя вершини леза впливае на енергоспоживання та сталгсть системи р1зання шляхом створення там простих мехаИзм1в: важтя та похилоУ площини. Пластична область, це частина твердого тта, що знаходиться в наднапруженому станк Тому, ва 'и об'еми можуть зм!щуватись ттьки вздовж сформованих лМй ковзання.

6. Вперше створена схема руху енергм в систем! р1зання, з якоУ виходить, що сталють системи р1зання (зносостмюсть леза) виз-начаеться величиною потенцмноУ енергм леза.

7. Вперше поняття ресурсу працездатносл леза визначене як значения найбшьшоУ виконаноУ ним роботи I вперше створена методика його розрахунку для багатогранних непереточуваних пластин.

8. 3 допомогою анал1зу взаемодм системи рюання з довкшлям (та схеми руху енерпТ в систем! рЬання) вперше встановлено, що фактори, яю впливають на сталють системи р1зання (зносостмюсть леза) мажна подтити на дв1 групи:

- перша група, залежить вщ матер!алу та форморозм1р'1в леза, формуе працездатнють леза;

- друга група, ймов1рж фактори процесу, залежить вщ конкретно'!' реалЬаци системи р1зання та оцЫюеться споживаною системою рюання енерпею.

9, Вперше створена теор1я розрахунку швидкосл р1зання та ст1йкост1 леза при використанн1 такоУ пари ¡нструментальний-

оброблюваний матер1ал, яю ражше жколи разом не дос-л'щжувались.

10. Вперше введене поняття коефщгента корисноТ дм'системи рЬання, вйкорйстовуючи яке, разом з чисельним значениям ресурсу працездатносп леза, вперше створена комп'ютерна модель точшня, яка дозволяв аналйувати силов'| та температуры залежное™, моделювати ctíñkícthí випробування, анал1зувати пара-метри режиму р1зання.

11. На niflCTaei застосування закону керування системами до системи р1зання, вперше встановлено, що множина можпивих керувань при функц1юваны технолопчноТ системи змЫюватись не може. (ЗмЫи геометри, матер1алу в процеа р1зання ¡ техычно складно та й призвело б до зм]н вихщних показниюв технолопчноТ системи. 3míhh режиму р1зання, ЗОС недопустим!, тому що ц1 фактори уже використаы при оптимюаци технолопчного процесу.) Тобто, система р1зання на виробництв1 динамнному керуванню не пщлягае. Можпиве ттьки статичне керування: при створенн! (проектуваны) системи р1зання визначають и поведЫку на весь час ¡снування.

12. На niflCTaei анал1зу взаемодм системи р1зання з довш-лям та iepapx'NHoT пщлеглосл ïi мети головним ц'1лям технолопчноТ системи, вперше науково обгрунтована лопчна послщовысть та вимоги при вивчены в ВУЗах предмете машинобуд1вного циклу: структура системи рЬання, структура металор1жучого комплексу, структура та методики створення технолопчних систем.

Список опубл1кованих наукових праць, що вщображають основы положения дисертацн.

1. Швець C.B. Системний пщхщ до теорП' рЬання. - К.: НМК ВО, 1992. -.120 с.

2. Филоненко С.Н., Гончар Ю.Н., Швец C.B. Исследование особенностей тонкого точения труднообрабатываемых материалов резцами из эльбора-р.//Резание и инструмент, вып. 14. - X.: Вища школа, 1975. - С. 24-28.

3. Филоненко С.Н., Гончар Ю.Н., Швец C.B., Марченко В.И. Повышение стойкости инструмента при тонком точении нержавеющих сталей./Лехнология и организация производства, No5. - К.: Техника, 1976. - С. 34-35.

4. Швец C.B., Гончар Ю.Н. Особенности процесса резания нержавеющих сталей.//Известия ВУЗов. Машиностроение, No 3. -M.: МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1976. - С. 144-146.

5. Швец C.B., Гончар Ю.Н. Некоторые вопросы механики процесса резания.//Известия ВУЗов. Машиностроение, No 12. -M.: МВТУ им.Н.Э.Баумана, 1976. С. 149-152.

6. Гончар Ю.Н., Швец C.B. Устройство для мгновенной остановки процесса резания при растачивании.//Технология и автоматизация машиностроения, вып. 19. - К.: Техника, 1977. -С. 1416.

7. Залога В.А., Швец C.B., Иванин А.Д. и др. Прогрессивный инструмент для окончательной обработки широких поверхностей деталей из чугуна.//Резание и инструмент, вып.25. - X.: Вища школа, 1981. С. 49-51.

8. Швец C.B. Оценка работы пластической деформации стружки по коэффициенту усадки.//Чистовая обработка деталей машин. - Саратов: СПИ, 1982. - С. 37-40

9. Залога В.А., Швец C.B., Сергийко В.Н. и др. Электроалмазная обработка ножей бумагорезальных машин./УПолиграфия, No 1. - M.: Книга, 1983. С. 26-27.

10. Залога В.А., Швец C.B. Исследование вибраций консолных участков деталей при фрезеровании.//Резание и инструмент, вып. 29. - X.: Вища школа, 1983. С. 34-36.

11. Швец C.B., Тищенко Г.М., Залога В.А. Особенности производственного использования резцов с безвольфрамовым твердым сплавом.//Технология машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов, вып.6. - М.: ЦНИ-ИТЭНлегпищепром, 1983. С. 1-3.

12. Швец C.B., Бубнов И.В., Тищенко Г.М. Повышение стойкости резцов из безволфрамового твердого сплава ТН-20 с изпользованием износостойких покрытий.//Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Серия 2. Режущие инструменты, вып.4. - М.: ВНИИТ-ЭМР, 1985. С. 7-9.

13. Швец C.B., Залога В.А., Лоза А.Б. и др. Об использовании резцов из киборита при обработке чугунных гильз//Сверхтвердые материалы, No 4.- К.: Наукова думка, 1988,-С. 67-68.

14. Швец C.B. Исследование процесса тонкого точения пластичных металлов резцами из композитов.//Химическое маши-

ностроение: расчет, конструирование, технология, 1992. - К.:УМК ВО. - С. 172-178.

15. Швец C.B. Влияние специфических свойств хромоникеле-вых нержавеющих сталей на возникновение вектора сил при обработке резанием.// Химическое машиностроение: расчет, конструирование, технология, 1992. - К.: УМК ВО. - С. 178-181.

16. Швец C.B. Математическое отображение системы резаниям/Резание и инструмент, вып. 48, материалы международной конференции "Интепартнер, высокие технологии", 1993,-Харьков: ХПИ. - С. 149-151.

17. Швец C.B. Исследование кинематических задних углов резьбонарезных резцов./Юовременные технологии и оснастка машиностроительного производства, 1994. - К.: ИСИОУ.- С. 53-56.

18. Залога В.А., Швец C.B., Парфененко С.Г. Определение коэффициента укорочения стружки при тангенциальном точении.// Современные технологии и оснастка машиностроительного производства, 1994. - К.: ИСИОУ. - С. 56-61.

19. Швец Станислав. Системное изучение технологического процесса резания - основной резерв повышения его качества.// 1нформатизац1я та hobi' технологи, №1, 1996 - К.:Укр1НТЕ1.-С.26-29.

20. A.c. СССР No 870070. Способ определения коэффициента усадки стружки./ Швец C.B., Залога В.А. - Опубл. ОЛ10.81, Б.И. No 37.

21. A.c. СССР No 1295300. Способ определения коэффициента усадки стружки./Швец C.B., Парфененко С.Г., Ваиценко С.Н. -Опубл. 07.03.87, Б.И. No 9.

22. A.c. СССР No 1625587. Сборный резец. /Лоза А.Б., Криво-пишин В.И., Швец C.B. и др.- Опубл. 07.02.91, Б.И. No 5.

23. A.c. СССР No 1703254. Способ определения оптимальной скорости резания./ Швец C.B. - Опубл. 07.01.92, Б.И. No1.

24. Филоненко С.Н., Гончар Ю.Н., Швец C.B. Размерная стойкость инструмента при тонком точении труднообрабатываемых материалов.//Тез.докл.на республ.конф. "Прорессивные методы обработки металлов лезвийным инструментом". - К.: Знане, 1976. - С. 24-25.

25. Филоненко С.Н., Гончар Ю.Н., Швец C.B. Перспективы развития финишной обработки резанием.//Тез.докл.на всесоюзной конф. "Инструментальная подготовка производства новых тракторов и сельхозмашин", - Одесса: Знание, 1976. - С. 110-113.

26. Швец C.B. Стойкость безвольфрамового твердого сплава ТН-20 при обработке стали ШХ-15.//Тез.докл.на рес. конф. "Прогрессивные технологические процессы и повышение эффективности механической обработки труднообрабатываемых и неметаллических материалов. - Днепропетровск: Знание, 1983.-С. 26.

27. Швец C.B., Парфененко С.Г., Залога В.А. Применение безвольфрамового твердого сплава ТН-20 при точении.// ИЛ о научно-техническом достижении, No 85-25. - X.: ЦНТИ, 1985,- 4 с.

28. Швец C.B., Залога В.А., Лоза А.Б. и др. Исследование эффективности применения нового инструментального сверхтвердого материала при обработке чугунных деталей- .//Тез. докл. на всесоюзн. конф."Повышение надежности и долговечности материалов и деталей машин на основе новых методов термической и химико-термической обработки". - Хмельницк-М.: Sri ГОмашииос1рои)елей, 1553. - С. 52-53.

29. Швец C.B. Аналитический метод оптимизации режимов механической обработки. //Тез.докл. на всесоюзной конф. "Проблемы качества механических передач редукторов. Л.:Всес. ассоц.мех.трансмиссий, 1991.-С. 113-114.

30. Швец C.B. Оптимизация режимов резания при автоматизированном проектировании технологических процессов.//Тез. докл. на HT конф. "Новые технологические процессы в механической обработке", 1992. - К.: Знание. - С. 42-43.

31. Швец C.B. Расчет скорости резания по параметрам кривой упрочнения обрабатываемого материала.//Тез. докл. на-конф."Новые технологические процессы в машиностроении", 1993. - К.: Знание. - С. 89-91.

32. Швец C.B. Определение обрабатываемости упрочненных поверхностей.// Тез. докл. на конф. "Современные технологии упрочнения, восстановления и механической обработки деталей с покрытиями", 1993. - К.: Знание. - С. 29-30.

33. Швець Станюлав. Комп'ютерна модель процесу р1зання.//2-й мжнародний симпоз|ум украУнських ¡нженерю-механмв у Львову 1995. - Львт: ДУ"Льв1вська полиехжка". - С. 104.

34. S.V.Shvets, V.P.Astakhov, M.O.M.Osman. A System Approach ¡n Metal Cutt¡ng.//CSME Forum, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada, 1996. - P. 93-98.

АННОТАЦИЯ

Швец С В. Системный анализ и оптимизация стужкообразо-вания при точении. Рукопись диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.03.01,- "Процессы механической обработки, станки и инструмент". Одесский государственный политехнический университет, г.Одесса, 1995 г.

Разработан метод однозначного выделения системы резания из окружающей среды. Составлена обобщенная схема стружкооб-разования. Проведен анализ движения и превращения энергии в зоне резания.

Введено новое понятие коэффициента полезного действия сстемы резания. Установлены функциональные зависимости износа многогранных неперетачиваеых пластин от выполненной работы. На основании этого разработана динамическая компьютерная модель точения, позволяющая имитировать стойкостные испытания, оптимизировать параметры режима резания.

ANNOTATION

S.V.Shvets. The systems analyse and optimisation of chip formation process at turning. The manuscript of the dissertation is for conferment of doctor's degree on speciality 05.03.01. - "Mechanical process of machining, tools and machines", Odessa State Politechnical University, Odessa, 1995.

The method was developed for unequivocal allocation of the cutting system from an environment. The general scheme of chip formation was developed. The analyse of movement and conversion of energy in the cutting system was made.

The new definition as cutting system efficient coefficient was introduced. The functionality dependence between turning inserts wear and performed work was established. On its base the dynamics computer model of turning was developed which lets to imitate the durability tests and to optimise cutting conditions.

Kni040Bi слова: система р'|эання, мета, ц1льовий npocTip, енерпя, оп-тим1зац'1Я, управлшня, стмкють леза, працездатнютъ леза, коефщ1ент корисноТ дП", критерп, стружкоутвореня, робота, модель, технолопчна система, iepapxia цшей.

Пщписано до друку iQ-06. StC. Формат 60x84/16. 05л.-вид.арк.2,0

Ум. друк. арк.1,85 Тираж 120 прим. Замовлення No Безкоштовно

"Р1зоцентр" СумДУ

244007, Суми, вул. Римського-Корсакова, 2