автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода

На правах рукописи

ЖАВНЕРОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОМЕХАНКЧЕСКОГО ПОДХОДА

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата те> шческих наук

004605471

Омск 2010

004605471

ЖАВНЕРОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОДХОДА

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Омск 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

доктор технических наук, профессор Кушнер Валерий Семенович

доктор технических наук, профессор Браилов Иван Григорьевич

кандидат технических наук Нуртдинов Юрий Рашидович

ОАО Омский научно-исследовательский институт двигателестроения

Защита состоится «23» июня 2010 года в 16.00 час в ауд. 6-340 на заседании диссертационного совета Д.212.178.05 при ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет» по адресу: 644050, г. Омск - 50, проспект Мира, И.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного технического университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью составителя, заверенные гербовой печатью организации, просим направить в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан «Ж » мая 2010 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских ^¿¿¿галя^ В.Б. Масягин и кандидатских диссертаций 212.178.05, к.т.н., доцент

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. При производстве авиационных двигателей широко (более 50 %) используются сплавы на никелевой основе, причем значительную долю (20-25 %) общей трудоемкости составляют токарные операции.

В связи с тем, что масса исходных заготовок существенно (иногда на порядок) превышает массу готовых деталей, основной проблемой совершенствования технологии предварительной токарной обработки, осуществляемой с целью удаления излишнего припуска, является снижение ее трудоемкости за счет интенсификации процесса резания с учетом ограничений, связанных главным образом с износостойкостью режущих инструментов.

Проблемы совершенствования технологии окончательной (чистовой) токарной обработки связаны с необходимостью обеспечения выполнения высоких требований износостойкости инструмента к биению и шероховатости плоских, цилиндрических и конических обработанных поверхностей, а также с разработкой технологии обработки сложных поверхностей вращения с криволинейными образующими, например, так называемых «карманов».

Решение перечисленных выше задач требует системного подхода к совершенствованию применяемых инструментальных материалов, геометрической формы режущих инструментов, оптимизации режимов резания и припусков на чистовую токарную обработку.

Наиболее эффективным путем решения большей части этих задач является теоретический анализ погрешностей обработки, шероховатости обработанной поверхности, а также износостойкости режущих инструментов, рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих лезвий с учетом изменения действительных механических свойств никелевых сплавов в процессе резания под влиянием деформаций, скоростей деформации и неравномерно распределенных температур, то есть на основании термомеханического подхода.

В связи с этим совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей (ГТД) из никелевых сплавов на основе термомеха-нкческого подхода является актуальной задачей, представляющей большой практический и научный интерес.

Цель работы. Интенсификация предварительной токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов, совершенствование технологии обработки сложных поверхностей вращения с криволинейными образующими, теоретическое определение рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов, обеспечивающих технологические требования к точности и шероховатости обработанных поверхностей деталей при их окончательной обработке.

Направление исследований заключается: в разработке и экспериментальной проверке математических моделей влияния режимов резания, геометрических параметров режущих инструментов, действительных механических /' свойств обрабатываемого и инструментального материалов на изнашивание и / износостойкость инструментов, а также на погрешности и шероховатость обра- ^-у

3

батываемых поверхностей, связанных с изнашиванием инструмента и силами резания; в теоретическом описании влияния изменений режимов резания и сечения срезаемого слоя, действительных геометрических параметров и износа инструмента на износостойкость инструмента, погрешности и шероховатость обрабатываемых поверхностей при обработке сложных поверхностей вращения с криволинейной образующей.

Методы исследований: экспериментальные методы измерения шероховатости, волнистости, обработанных поверхностей, сил резания, параметров износа режущего инструмента; планирование эксперимента и статическая обработка экспериментальных данных с целью их аппроксимации подходящими функциями теоретически определяемых факторов; теоретические методы расчета действительных механических характеристик никелевых сплавов в процессе резания, температур, сил резания, биения и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Достоверность и обоснованность основных результатов и выводов достигалась сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными, применением статистических методов планирования и обработки эксперимента, апробацией полученных результатов в производственных условиях, а также использованием современных научно-обоснованных термомеханических методов исследования, совершенствованием схематизации исследуемых процессов.

На защиту выносятся математические модели, программы для ЭВМ и практические рекомендации по назначению режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов:

• при предварительной обработке деталей ГТД из никелевых сплавов, учитывающие ограничения, связанные с силами резания и хрупкой прочностью режущих инструментов и обеспечивающие интенсификацию токарной обработки;

• при чистовой токарной обработке цилиндрических, торцовых, конических и фасонных поверхностей деталей ГТД из никелевых сплавов, учитывающие связь условий токарной обработки с биением, шероховатостью, волнистостью обработанных поверхностей и влияние термомеханических характеристик процесса обработки на изнашивание режущего лезвия;

Научная новизна заключается:

• в обобщении влияния условия резания на характеристики технологического процесса токарной обработки деталей ГТД, достигнутом на основе установленных в работе зависимостей интенсивности изнашивания инструмента от температуры формоустойчивости и напряжений в режущем клине, сил резания от действительных механических характеристик никелевых сплавов при резании с учетом технологических ограничений по биению, шероховатости и волнистости обработанной поверхности;

• в определении параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента с учетом отношения максимальных касательных напряжений, вычисленных по силам на поверхностях инструмента, к пределу прочности инстру-

ментального материала на изгиб, использующегося в качестве ограничения по хрупкой прочности инструмента;

• в определении скорости резания, допускаемой интенсивностью изнашивания инструмента, с использованием нового фактора - температуры фор-моусточивости, обобщающего влияние максимальных температур передней и задней поверхностей режущего лезвия на возникновение и интенсивность протекания пластических деформаций и изнашивания режущего лезвия.

Практическая полезность диссертации заключена в разработанных программах и рекомендациях.

• по назначению параметров технологического процесса токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов: рациональных припусков на чистовую обработку, режимов резания и геометрических параметров с учетом технологических требований к биению, шероховатости обработанных поверхностей и износостостойкости инструмента;

• по применению резцов с криволинейными зачищающими кромками ограниченной длины увеличенного радиуса при вершине с регламентированным смещением вершины, с регламентированным предварительным притуплением инструмента по задней поверхности для чистовой токарной обработки цилиндрических, торцовых и конических поверхностей деталей из никелевых сплавов, а также по применению приспособления для заточки таких резцов;

• по использованию в производстве двигателей (на ММПП «САЛЮТ»), в учебном процессе (в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ), а также в научных исследованиях других ученых.

Реализация результатов. Программы и практические рекомендации использованы при совершенствовании чистового точения газотурбинных дисков на ФГУП ММПП «Салют». Материалы диссертационной работы применяются в учебном процессе в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ.

Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались на международных и межрегиональных конференциях и семинарах, проводившихся в г. Тюмени, Томске, Харькове, Екатеринбурге, Омске.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 работы в журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертационных работ, получено одно свидетельство государственной регистрации программ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 165 страницах: введение, пять глав, основные результаты и выводы, список литературы и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность совершенствования технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода, определены цели и задачи исследования.

Первая глава диссертации посвящена аналитическому обзору ранее выполненных работ. Отмечены проблемы совершенствования технологии токарной обработки, связанные с конструктивными особенностями деталей ГТД из никелевых сплавов и с весьма жесткими технологическими требованиями к биению и шероховатости обработанных поверхностей. Выявлены тенденция повышения механических свойств жаропрочных сплавов, недостаточность достоверных сведений о действительных механических характеристиках никелевых сплавов при резании и необходимость учета их влияния при разработке технологического процесса.

Показано, что при разработке технологических процессов токарной обработки дисков ГТД, в частности при назначении числа проходов, режимов резания и геометрических параметров инструмента, недостаточно учитывались ограничения, связанные с хрупкой прочностью, с силами резания и напряжениями, возникающими в режущем клине. Недостаточно разработаны методы расчета сил резания и напряжений, обобщающие влияние режимов резания и геометрических параметров инструмента.

Отмечено, что наряду с данными о возможности определения оптимальных (рациональных) скоростей резания по оптимальной температуре резания (А.Д. Макаров, С.С. Силин и др.), имеются сведения о необходимости учета влияния на скорость резания других факторов, например характеристик износостойкости и сил резания (В.А. Горелов) или напряжений в режущем клине (B.C. Кушнер и др.). При расчете температур на поверхностях режущего лезвия недостаточно учитывались фактические зависимости предела прочности от температуры испытаний при растяжении. Выявлена необходимость дальнейшего совершенствования методики ускоренного определения рациональных (оптимальных) скоростей резания с учетом расчетных температурных факторов.

H.H. Зоревым и др. отмечалось, что проблема теоретического определения погрешностей обработки весьма актуальна, но, как правило, далека от решения. В частности, разрабатывавшиеся нормативы режимов резания не увязывались с задачами обеспечения точности обработки.

Исследования многих ученых (A.A. Матапина, Б.С. Балакшина, И.М. Колесова и др.) показали, что при заданной жесткости технологической системы точность обработки зависит от размерного износа инструмента, сил резания и, в некоторых случаях, от тепловых деформаций деталей. В связи с этим актуальны теоретические исследования этих закономерностей и разработка новых инструментов, обладающих более высокой размерной стойкостью, работающих с меньшими силами резания и вызывающих меньший нагрев деталей.

На основании выполненного обзора сформулированы задачи исследования. Эти задачи связаны с математическим моделированием, экспериментальной проверкой и уточнением технологических ограничений, необходимых для интенсификации обработки деталей из никелевых сплавов: v.s max или vst=max, с учетом следующих ограничений:

- по прочности элементов технологической системы, связанных с силами резания и хрупкой прочностью режущего лезвия: р<Р',,Ру<Р'у,Р<Р'1,а<а1нст,

-по интенсивности изнашивания и температуре: <§], в<0*,

- по характеристикам износостойкости инструмента: Т > Т* ,(Р > Р*, Ь > £*),

- по шероховатости, волнистости и погрешностям обработанной поверхности: д <я',И/<Н/', д=д +д <д'.

в о ' р и

Вторая глава посвящена разработке рекомендаций по назначению параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента при предварительной токарной обработке заготовок из никелевых сплавов с учетом ограничений, связанных с силами резания и хрупкой прочностью режущего лезвия.

Для обоснования технологических рекомендаций, связанных с ограничениями по силам резания, в работе учтены особенности расчета сил при несвободном и косоугольном точении сплавов на никелевой основе. Эти особенности связаны с необходимостью учета фактических зависимостей предела прочности обрабатываемого материала от температуры испытаний при растяжении, а также формы и наклона режущих кромок инструмента.

Касательные напряжения в зоне стружкообразования и на передней поверхности при точении никелевых сплавов определены с учетом влияния истинного сдвига и температуры при адиабатических условиях деформации на удельную работу деформации и предел текучести. Влияние скорости деформации и гомологической температуры учитывалось коэффициентами динамичности.

Установлено, что предел текучести на сдвиг на передней поверхности при резании никелевых сплавов достигает значений 1,428а, в зоне стружкообразования- 1,268;,.

Доказано, что при одинаковом для всех режимов максимальном значении предела текучести (д0), средние уровни касательных напряжений (ф;) (плотностей тепловых потоков) существенно уменьшаются при увеличении скорости резания, оставаясь значительно выше, чем на фаске износа задней поверхности (рис. 1).

Определение сил резания при свободном и несвободном прямоугольном и косоугольном точении основывалось на расчете удельных сил на передней поверхности К^ и Ку по средним касательным напряжениям I и , вычисленным с учетом влияния температуры и зависимостей действительных механических характеристик сплавов на никелевой основе от температуры. Установлено, что при точении никелевых сплавов удельные силы К^ (К^ «2,5-3,5) выше, чем при точении сталей, а значения К, соответственно ниже, чем для сталей (К^, ~ 0,3-1,5). Это связано с тем, что в области относительно невысоких температур (менее 800 °С) предел текучести жаропрочных никелевых сплавов меньше зависит от температуры, чем в области высоких температур, характерных для передней поверхности режущего лезвия.

0,05

0,1 0,15 0,2 0,25

длина контакта стружки с передней поверхностью резца

а)

ММ

0 0,1 0,2 0.3 0,4 0,5 ММ длина контакта задней поверхности резца с деталью

б)

Рис. 1. Влияние режимов резания на распределение плотности теплового потока по поверхностям режущего инструмента (ФГУП ММПП «Салют» -Д- V = 30 м/мин, 5 = 0,15 мм/об / = 1,5 мм, П = 4,5- Ю'3 м2/мин;

ФГУП ОМО «Баранова» рекомендованные -

-о- у= 13 м/мин, х = 0,15 мм/об 1= 1,5 мм, Я = 1,95-10 м /мин; о- у = 5 м/мин, л = 0,4 мм/об / = 0,1 мм, П = 2-10'3 м2/мин)

Эксперименты по измерению сил резания проводились совместно с В.А. Гореловым на ММПП «Салют» на токарном станке с ЧПУ, оснащенном динамометром типа УДМ. Сопоставление расчетных сил резания с результатами эксперимента показало их хорошее согласование.

Особенности несвободного резания учитывались интегрированием приращений сил по длине режущей кромки с учетом ее формы. Получены уравнения для расчета технологических составляющих сил резания при точении резцами с режущей кромкой, закругленной по дуге окружности увеличенного радиуса; с прямолинейной режущей кромкой, закругленной по дуге малого радиуса при

вершине, для обработки поверхностей вращения с прямолинейными образующими, а также учтено влияние на силы резания направления подачи при обработке фасонных поверхностей вращения с криволинейными образующими.

Рис. 2. Схема к расчету тангенциальной силы и максимальных касательных напряжений в режущем клине

Установлено, что рациональные значения ширины фаски износа по задней поверхности, переднего угла режущего лезвия и толщины срезаемого слоя при предварительной обработке никелевых сплавов связаны с хрупкой прочностью режущего лезвия. Сопротивление режущего лезвия пластическим деформациям или хрупкому разрушению учтено использованием безразмерного комплекса а, представляющего собой отношение максимальных касательных напряжений на поверхностях режущего клина, вычисленных по силам на передней и задней поверхностях инструмента к пределу прочности инструментального материала на изгиб с поправкой на температуру режущего лезвия: a=rJ(au-K).

Максимальные касательные напряжения рассчитывались по силам на передней и задней поверхностях по методике Мичела (рис. 2):

1 K2 2

При определении рациональных геометрических параметров инструмента и режима резания учитывалось, что максимальные касательные напряжения на поверхностях режущего клина зависят не только от величины равнодействующей силы, но и от ее направления, т. е. от величины проекции равнодействующей на нормаль к биссектрисе угла заострения режущего лезвия.

Исследовано влияние переднего угла, толщины срезаемого слоя и ширины фаски износа задней поверхности на максимальные касательные напряжения (рис. 3).

T.ir 1 -

Т.1Г 0.6 -0,4 -0.2 -0 ■ -0,2 --0,4 -

0,5 -

-0.5 -

-1 -

■1,5

-10 0 10 20 У°

-0,6 J-,-,-,-,-—

-10 0 10 20 Y

-o- s = 0,6мм/об; -Д- s = 0,2 мм/об; h,= 1 мм

-0- h,= 0,05 mm; -□- Aj= 0,2 мм; -Д- h3= 1,0 mm; -x- h,= 1,5 мм s = 0,2 мм/об а)

б)

Рис. 3. Влияние переднего угла у, (а) ширины фаски и износа,

(б) подачи на напряжение в режущем клине при точении сплава ХН73МВТЮ-ВД, резцами ВК8, (7 = 10 мм, <р = 60°)

Доказано, что при предварительной обработке деталей из никелевых сплавов рациональными с точки зрения прочности режущего лезвия являются значения переднего угла 10°, толщины срезаемого слоя а ~ 0,2 мм и ширины фаски износа h,« 1,0 мм.

Исследовано влияние параметров сечения срезаемого слоя (глубины резания, подачи) и геометрических параметров инструмента (радиуса при вершине, угла в плане, ширины фаски износа, угла наклона режущей кромки) на технологические составляющие силы резания.

Показано, что при недостаточно жесткой технологической системе (например, при обработке заготовок дисков ГТД на шестишпиндельных полуавтоматах 1286) значения переднего угла целесообразно увеличивать до 15-18° при некотором уменьшении критерия затупления по задней поверхности (h3 ~ 0,8 мм). С целью повышения прочности твердосплавных режущих пластин рекомендовано выполнять упрочняющие фаски на передней поверхности (A<j« 0,15 мм, yf ~ -10°) и на задней поверхности (А0« 0,2 мм, а= 0°).

Снижение трудоемкости предварительной обработки обеспечивалось резанием с наибольшими допускаемыми виброустойчивостью и размерами режущих пластин значениями глубины резания (t « 10 мм), углами в плане <р ~ 45-90° и подачами 0,3-0,4 мм/об. При этом с целью выравнивания износа радиус закругления вершины резца в плане должен быть не менее 3-4 мм. Установлено, что при черновой обработке с большими глубинами резания погрешности, вызванные износом инструмента (Д„ ~ 0,1-0,15 мм), меньше погрешностей, вызванных отжимом инструмента от заготовки под действием сил резания (Дг,= 0,3-0,4 мм).

При точении с малыми глубинами резания (0,2-0,5 мм), увеличенными радиусами зачищающих кромок (г ~ 12-20 мм), применявшимся для окончательной обработки, сила Ру возрастает более, чем другие технологические составляющие. Определение этой силы имеет большое значение для оценки погрешно-

стей обработки, вызванных отжимом режущего инструмента от детали, и волнистости обработанной поверхности. Установлено, что увеличение волнистости ограничивает подачу значениями 0,3-0,4 мм. При чистовой обработке, несмотря на существенное уменьшение критериев затупления, погрешности, связанные с силами резания, как правило, меньше погрешностей, обусловленных износом инструмента.

Третья глава посвящена обоснованию и обобщению технологических ограничений по интенсивностям изнашивания и температурам.

В работе показано, что даже при относительно малых значениях критерия Ре вследствие высоких уровней предела текучести никелевых сплавов при резании температура в зоне стружкообразования достигает 450-500 °С. При этом проведенный в работе учет тепловых потоков из зоны стружкообразования в заготовку позволил уточнить расчет температуры деформации на 20-30 %.

Установлено, что на температуру деформации существенно влияют передний угол у и критерий Ре. Уменьшение критерия Ре от 30 до 10 и увеличение переднего угла от 0 до 20° позволяет уменьшить температуру деформации на 150-300 °С. Это явилось одним из доводов в пользу применения увеличенных передних углов при обработке заготовок из никелевых сплавов.

Распределения температуры и плотностей тепловых потоков по длине контакта стружки с резцом и по задней поверхности рассчитывались численными методами по уточненным программам, использующим полученные в работе математические модели для расчета действительных механических свойств сплавов на никелевой основе.

Установлено, что расчетные температуры на передней поверхности режущего лезвия при практически применяемых режимах резания сплавов на никелевой основе распределены более равномерно, чем при точении сталей, и достигают 1 Ю0-1200°С (рис. 4 а).

850

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 мм длина контакта стружки с передней поверхностью резца

а)

0,03 0,13 0,23 0,33 0,43 мм длина контакта задней поверхности резца с деталью б)

Рис. 4. Влияние режимов резания на распределение плотности теплового потока по поверхностям режущего инструмента (ФГУП ММПП «Салют» -Д- V = 30 м/мин, « = 0,15 мм/об / = 1,5 мм, Я = 4,5-103 м2/мин;

ФГУП ОМО «Баранова»

V = 13 м/мин, ^ = 0,15 мм/об Г = 1,5 мм, /7=1,95-10 м7мин;

рекомендованные -о- у = 5 м/мин, ^ = 0,4 мм/об / = 0,1 мм, Я = 2-10" м /мин)

Температуры на задней поверхности (рис. 4,6) с ростом ширины фаски износа сначала уменьшаются, а затем возрастают (примерно до 900 °С). Доказано, что при токарной обработке заготовок из никелевых сплавов предварительное притупление режущего лезвия по задней поверхности до 0,2-0,3 мм не приводит к заметному увеличению температуры.

Достоверность разработанных математических моделей и программ для расчета температур доказана сопоставлением расчетных значений температуры резания при точении сплавов ХН77ТЮР и ХН70МВТЮБ с известными экспериментальными данными, полученными А.Д. Макаровым (рис. 5).

T,i?t 1000-

12 24 36 48 60 Скорость раяты,м/мин а)

900 --800" 700--600

20 30 40 50 Скорое ть ре зания, м/шк б)

Рис. 5. Зависимости температуры резания от скорости резания при точении сплава: а) ХН77ТГОР резцом ВК6М (f = 1 мм, у= 0°, <р = 45°) расчет — 5 = 0,08 мм/об, — i = 0,2 мм/об; эксперимент □ - s = 0,08 мм/об, х - .$ = 0,2 мм/об; б) ХН70МВТЮБ резцом ВК8 (t = 0,5 мм, у = 0°, <р = 45°, s = 0,09 мм/об) расчет — Из=0,4 мм, — Из = 0,6 мм; эксперимент a-h; = 0,5 мм

Сочетание высоких температур передней и задней поверхностей непосредственно вблизи режущей кромки и достаточно высоких касательных напряжений повышает склонность к пластическим деформациям, т. е. снижает формо-устойчивость режущего лезвия в окрестности режущей кромки. Из-за больших касательных напряжений даже значительное, уменьшение скорости резания не позволяет снизить максимальные температуры ниже 850 °С.

В работе была использована гипотеза Н.В. Талантова о том, что на пластические деформации и интенсивности изнашивания режущего лезвия оказывают влияние максимальные температуры, возникающие на передней и задней поверхностях.

Как показал анализ изменения различных температурных факторов, при увеличении толщины срезаемого слоя и при постоянных ширине фаски износа h2 = 0,8 мм и интенсивности изнашивания задней поверхности S/= 5-10^ примерно постоянной оставалась лишь температура формоустойчивости Оф (рис. 6), обобщающая влияние максимальных температур передней и задней поверхностей и вычисляемая по формуле

Это позволило определять скорости резания, ограничиваемые постоянной интенсивностью изнашивания, расчетным путем как скорости, соответствующие заданной температуре формоустойчивости.

Для резцов из твердого сплава BKS наибольшие скорости V; при интенсивности изнашивания (<5L = 5-Ю"6) соответствовали температуре 0ф/= 1000 °С, а наименьшие целесообразные скорости v0 - температуре формоустойчивости вф0= 780-800 "С,

0.2

0,4 а, мм

Рис. 6. Влияние толщины срезаемого слоя а при точении никелевого сплава ХН73МВТЮ-ВД резцом ВК8 (<р= 45°,г = 1 мм, /= 10°, а= 8°, Я = 0°) с глубиной резания / = 1,5 мм, подачами s = 0,067-0,47 мм/об,

v = 7,5 - 21 м/мин при постоянных интенсивности изнашивания S^ =5-10 и ширине фаски износа и'=0,8мм на различные температурные характеристики: максимальную температуру яередней поверхности;

-0- максимальную температуру задней поверхности; -Д- температуру резания; -х- температуру формоустойчивости

Эти результаты хорошо согласуются и с производственными данными. Так, например, при адьюстажной обработке (обдирке) заготовок из никелевого сплава ЭП742 перед вакуумно-дуговым переплавом режимы резания соответствовали наименьшей целесообразной температуре формоустойчивости 780 °С (s = 0,5 мм/об, t = 5-10 мм, ф = 45°, у = 10°, v = 2 м/мин). Для более износостойких инструментальных материалов (твердых сплавов ВКЮ-ХОМ, ВРК15, новых импортных твердых сплавов, твердых сплавов с износостойкими покрытиями) температуры формоустойчивости, характеризующие теплостойкость этих сплавов, соответственно выше. В частности, режимы резания, рекомендуемые фирмой IsCAR для твердого сплава IС-90& (j = 0,15 мм/об, v = 40-50 м/мин), соответствуют температуре формоустойчивости 0ф/ = 1160-1150 °С.

Использование расчетной и допускаемой температур формоустойчивости наряду с другими технологическими ограничениями, выражающимися через силы резания и напряжения, позволило рассчитывать скорости резания, соответствующие наибольшей производительности, с учетом ограничения по интенсивности изнашивания (или теплостойкости) режущего инструментального материала. Этого, как правило, достаточно для операций предварительной об-

работки. Однако для окончательной (чистовой) токарной обработки необходимо учитывать также технологические ограничения, связанные с изнашиванием режущего инструмента.

Четвертая глава посвящена обоснованию и обобщению технологических ограничений по износостойкости реку те го инструмента, шероховатости и погрешностям обработанной поверхности.

Исследовалось влияние условий резания на погрешности обработки, связанные с изнашиванием режущего лезвия. Закономерности изнашивания определялись экспериментально при точении сплава ЭП-742 ВД, резцом ВК8 (у = 10°, а = 10°, <р = 45°, г = 1 мм), при подачах s = 0,067-0,784 мм/об и скоростях v = 3-30 м/мин. Интенсивности изнашивания вычислялись по экспериментальным данным как приращение ширины фаски износа инструмента по пути резания.

На основании анализа экспериментальных результатов было установлено, что на интенсивность изнашивания и износостойкость инструмента оказывают влияние не только температурные, но и другие факторы. Так, например, при увеличении ширины фаски износа температура задней поверхности возрастала, а интенсивность изнашивания при этом уменьшалась.

Анализ экспериментальных результатов показал, что между интенсивностью изнашивания öi=dh/dl и температурой формоустойчивости вф при постоянном напряжении ст (а - tJ(au-K)), а также между интенсивностью изнашивания и напряжением а при постоянной температуре формоустойчивости наблюдается достаточно тесная связь (рис. 7).

В связи с этим оценивалось совместное влияние температуры формоустойчивости и напряжений в режущем каине на интенсивности изнашивания и характеристики износостойкости режущего инструмента.

о-10

7 -\ 6

5 -I 4

3 -2 -1 0

0,45 0,55 0,65 0,75Тф,°С а)

0.5hj,MM

б)

Рис. 7. Зависимость: а) интенсивности изнашивания инструмента от температуры формоустойчивости при обработке никелевого сплава ЭИ-698 ВД, ВК8, v = 30 м/мин, = 0,067 мм/об, 1= 1,5 мм, у = 10°, а= 8°, tp = 45°, Л = 15°; б) изменения средних напряжений и напряжений по Мичелу к пределу прочности инструментального материала на изгиб с ростом ширины фаски износа при постоянной температуре формоустойчивости при аналогичных режимах и геометрии режущего инструмента

Установлено, что при точении никелевых сплавов твердосплавными резцами на интенсивность изнашивания <5,-. существенное влияние оказывают гомологическая температура формоустойчи зо^гги Тф и безразмерный фактор сг, характеризующий отношение максимальных касательных напряжений, вычисленных по силам на поверхностях инструмента, пределу прочности инструментального материала на изгиб. Наблюдения за изменениями формы режущего лезвия и структуры инструментального материала позволили сделать вывод о том, что это связано с двумя процессами, характерными для тяжелых условий термомеханического нагружена инструмента: пластическими деформациями (ползучестью) режущего леззия и структурными изменениями твердого сплава.

С целью изучения влияния на структуру твердого сплава тяжелых условий резания никелевых сплавов были проведены исследования в ГОУ ВПО «Новосибирском государственном техническом университете» с применением растрового электронного микроскопа Carl Zeiss EV050 XVР, оптического микроскопа Carl Zeiss AxioObserver Alm, рентгеновского дифрактометра ARL X'TRA. Выполненный фрактографичеекий анализ показал, что при точении никелевых сплавов твердосплавными резцами имеют место не только вырывы карбидных зерен, но и перераспределение кобальтовой связки, приводящее к созданию менее благоприятной структуры твердого сплава (рис. 8).

а) б)

Рис. 8. Изменение структуры кобальтовой связки поверхности излома сплава ВК8: (а) центральной части образца, (б) в области режущей кромки при увеличении х 10000 (РЭМ Carl Zeiss EV050 XVP с увеличивающей способностью до 3 мкм)

На основании полученных экспериментальных результатов определена функция, аппроксимирующая зависимость интенсивности изнашивания от температуры Т'ф и напряжений и:

6,27 • X, + 5,4 • Х2 + 3,65-Х„ т/а<0,7 3,9-X, +1,2-а-Х2 +0,07-X3, т/о= 0,7-1,

1.5

где х, =

Тд - (0,6 - 0,1|(т|)

, А-2=а

0,25 - 0,1|ст[

Т6 -(0,6 - 0,1|(т[)

Тд - (0,6 - 0,1Ы)

0,25 - ОД кг

Х3=(1 -<т)

0,25-0,1|(т|

Для определения констант аппроксимирующей функции ¿¿(Т , а) использовались экспериментальные данные о зависимостях ширины фаски износа от пути резания.

Наибольшее и наименьшие («У™, ¿о""") значения интенсивностей изнашивания рассчитывались как коэффициенты регрессии методом наименьших квадратов из условия минимума суммы кьадратов относительных ошибок.

Полученные результаты расчета интенсивностей изнашивания впервые поТ К

зволили аналитическим путем (Ь = | V йт = | рассчитать для условий

0 К

точения никелевых сплавов зависимости ширины фаски износа и связанных с ней погрешностей от пути резания (рис. 9).

Рис. 9. Сопоставление р асчетных и экспериментальные данные по изнашиванию режущего лезвия (а); расчетные данные биения обрабатываемой поверхности от пути обработки (б); (сплав ЭП-742 ВД, резцом ВК, у= 10°, р = 45°, г - 1 мм, 1,5 мм)

В большинстве случаев отклонения расчетных результатов от экспериментальных не превышали 20 % (рис. 9г).

Интегрирование интенсивностей изнашивания по пути резания позволило не только описать нелинейность изменения ширины фаски износа от пути резания, но и учесть влияние изменения условий резания (скорости, подачи, глубины, механических характеристик обрабатываемого материала и т. д.) на износо-

'.6

стойкость режущего инструмента. Этот метод расчета является общим как для обработки цилиндрических и торцевых поверхностей, так и для обработки фасонных поверхностей вращения с криволинейными образующими поверхностями.

Выполненные эксперименты и наблюдения в производственных условиях выявили недостаточную эффективность нримгнения стандартных твердосплавных режущих пластин с закругленной вершиной резца (г = 0,2-2,4 мм) для обработки поверхностей площадью более 0,1 м2 при требованиях к шероховатости Яа < 1,25 мкм и биении б < 0,05 мм. Эксперименты по точению торцовых поверхностей ГТД из сплавов на никелевой основе свидетельствовали о непригодности для чистовой обработки резцов с прямолинейными зачищающими кромками из-за выкрашивания режущей кромки и возрастания шероховатости обработанной поверхности при увеличении пути резания.

В пятой главе представлены результаты интенсификации технологических операций предварительной и окончательной токарной обработки деталей ГТД, даны рекомендации по повышению износостойкости режущих инструментов и обеспечению требуемых шероховатости и точности обработанных поверхностей.

В частности, представлен программный модуль, разработанный на основе результатов, изложенных во второй, третьей и четвертой главах, и позволяющий производить расчет режимов резання и осуществлять оптимизацию технологических операций по производительности обработки с учетом технологических ограничений по износостойкости (стойкости, пути резания, площади обработанной поверхности), технологических требований к биению и шероховатости поверхности для различных параметров геометрии режущего инструмента, характеристик обрабатываемого и инструментального материалов.

Для обработки поверхностей вращения с прямолинейной образующей разработаны и внедрены на ММГТП «САЛЮТ» резцы с криволинейными зачищающими кромками увеличенного радиуса с регламентированным смещением вершины резца. Для заточки данного вида режущих пластин разработано специальное приспособление. Оно позволяет устанавливать по одной из шкал (или с помощью индикатора часового типа) величину радиуса закругления режущей кромки, по другой — величину смещения вершины резца.

Для чистовой токарной обработки рекомендовано применение увеличенных подач 0,3-0,4 мм/об в сочетании с криволинейными зачищающими кромками г = 10-20 мм с регламентированным смещением вершины резца (1,5-2,0)э. Дальнейшее увеличение подач целесообразно для снижения требований к стойкости инструмента, но ограничивается возрастающей волнистостью обработанной поверхности и необходимостью существенного увеличения радиуса закругления криволинейной зачищающей кромки, что ужесточает требования к точности установки режущих кромок относительно направления подачи.

С целью достижения наибольшей произзодительности с учетом ограничений по прочности и износостойкости режущего лезвия рекомендовано приме-

17

нение толщины срезаемого слоя не более 0,1 мм, а на участках переходно-зачищающих кромок значительно меньше. На чистовых проходах это обеспечивалось применением малых глубин резания. Для уменьшения интенсивно-стей изнашивания режущего лезвия рекомендовано предварительное притупление задней поверхности на величину И0 я 0,2-0,3 мм.

Применение передних углов ] 8-20° в сочетании с небольшими упрочняющими фасками (порядка 0,05 мм) позволило уменьшить биение, связанное с упругими деформациями технологической системы, и температуру деформации. Дальнейшее увеличение переднего угла ограничивалось прочностью режущего лезвия.

Для переходов чистовой токарной обработки рекомендовано применение наклона режущих и зачищающих кромок (перед вершиной резца) до -15°, существенно уменьшающего интенсивность изнашивания инструмента. Применение рекомендуемой геометрии режущего лезвия в сочетании с режимами резания, соответствующими более низким температурам формоустойчивости, значительно снижает и в ряде случаев практически исключает пластические деформации режущего лезвия и изменение структуры твердого сплава, что позволяет значительно уменьшить биение обработанной поверхности, связанное с износом режущего инструмента.

Применение оптимальной формы режущего лезвия и оптимальной температуры формоустойчивости при чистотой обработке с небольшими глубинами резания (0,1-0,2 мм и менее) позволило существенно увеличить площадь обработанной поверхности (до 0,25 м2), обеспечить требуемую точность (5 < 0,02 мм) и шероховатость обработанной поверхкосга (Яа < 1,25 мкм).

Как показала обработка проф шэгрзмм обработанной поверхности, при точении резцами с криволинейной зачищающей кромкой достигаются меньшие значения коэффициента концентрации напряжений, чем при абразивной обработке с одинаковой шероховатостью.

Влияние предела прочности инструментального материала на величину безразмерного комплекса о = г/о*,К подтвердило целесообразность и эффективность применения для чистовой токарной обработки деталей из никелевых сплавов более прочных инструментальных материалов: мелкозернистых твердых сплавов ВКЮ-ХОМ, твердых сплавов на рениево-кобальтовой связке (ВРК15) и современных импортных сплавов с высоким пределом прочности на изгиб.

Полученные в работе результаты, практические рекомендации и разработанные программы передавались для использования на моторостроительных предприятиях ММПП «Салют» и МГЮ им. Баранова.

Основные выводы и результаты работы

1. Обобщено влияние условий резания на характеристики технологического процесса токарной обработки деталей ГТД с учетом установленной в работе зависимости интенсивности изнашизания инструмента от температуры формоустойчивости и напряжений в режущем клине, а также технологических ограничений по биению, шероховатости и взлнистости обработанной поверхности.

2. Установлено, что с целью уменьшения размерного износа инструмента, предотвращения пластических деформаций и структурных изменений в режущем инструменте целесообразно при обработке деталей ГТД применять предварительное притупление режущего лез&ия по задней поверхности, а также, что предварительное притупление режущего лсзе ия по задней поверхности способствует стабилизации температуры формоусгойчивости и уменьшению касательных напряжений в режущем инструменте.

3. Учтено влияние закономерностей разупрочнения никелевых сплавов в зависимости от температуры испытании при растяжении на их действительные прочностные характеристики при резании, ито позволило уточнить определение характеристик биения, шероховатости обработанных поверхностей, а также рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов.

4. Разработаны и обобщены рекомендации по назначению рациональных характеристик технологических операций предварительной токарной обработки деталей из никелевых сплавов с учетом ограничений, связанных с силами ре'зания и хрупкой прочностью режущего и негру мента.

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию технологии чистовой токарной обработки, основанные на применении резцов с криволинейными зачищающими кромками ограниченной длины и увеличенного радиуса, а также увеличенных подач и меньших припусков.

6. Разработаны программы для оптимизации технологических переходов при токарной обработке никелевых сплавов и приспособления для заточки резцов с криволинейными зачищающими кромками и регламентированным смещением вершины.

7. Разработанные программы и рекомендации внедрены на Московском моторостроительном произведет венном предприятии «Салют», а также использованы в научных исследованиях и учебном процессе в ОмГТУ и в НТИ НИЯУ МИФИ.

Основные научные регультаты диссертации опубликованы в следующих работа:

1. Кушнер B.C., Горелов В.А., Жавнеров А.Н. Особенности расчета температуры на поверхности режущего лезвия при резании титановых сплавов // Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоёмкие технологии в машиностроении: матер. III Междунар. науч.-техн. конф. - Тюмень, 2005. - С. 109-110.

2. Кушнер B.C., Горелов В.А., Жавнеров А.Н. Удельные силы и температуры поверхности режущего инструмента при резании титановых сплавов // Анализ и синтез механических систем: сб. науч. трудов / под ред. В.В. Евстифеева. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. - С. 134-139.

3. Кушнер B.C., Ступников В.П., Жавнеров А.Н., Горшенин В.А., Негров Д.А. Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Технологические процессы в машиностроении» // Технологические процессы в машиностроении (технология конструкционных материалов): Усиление связей с фундаментальной и технологической подготовкой з техническом университете: матер, межрегион, науч.-метод. семинар. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - С. 25-29.

4. Кушнер B.C., Жавнеров А.Н., Крутько A.A. Повышение режущих свойств инструмента при обработке резанием никелевых и титановых жаропрочных сплавов // Анализ и синтез механических систем: сб. науч. трудов / под ред.

B.В. Евстифеева. - Омск: Изд-во См1ТУ, 2006. - С. 202-207.

5. Кушнер B.C., Жавнеров А.Н. Влияние условий термомеханического на-гружения и формоустойчивости твердосплавных пластин на изнашивание режущих инструментов при обработке никелевых сплавов // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VI Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007.-Кн. 2.-С. 324-328.

6. Кушнер B.C., Жавнеров А Н., Горшенин В.А. Автоматизация проектирования технологии обработки дисков ГТД с использованием термомеханических характеристик процесса резания // Омский научный вестник. - Омск, 2007. -Вып. 2 (56). С. 127-129.

7. Кушнер B.C., Воробьев A.A., Жавнеров А.Н., Крутько A.A. Влияние температуры и напряжений на износостойкость режущего инструмента при тяжелых условиях резания // Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. науч.-техн. сб. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2008. - Вып. 75. -

C. 204-210.

8. Кушнер B.C., Жавкерое Ä.H., Горшгнин В.А. Влияние температуры и напряжений на интенсивности формоизменения режущего лезвия при обработке никелевых сплавов // Омский научный всстник. - Омск, 2007. - Вып. 3 (60). С. 26-29.

9. Жавнеров А.Н. Оптимизация режущего инструмента и технологии токарной обработки дисков газотурбинных двигателей // Россия молодая: Передовые технологии - в промышленности. - матер. Всерос. науч.-техн. конф. - 2008 . -Кн. 1.-С. 38-41.

10. Кушнер B.C., Жавнеров А.Н. Влияние температуры на механические свойства никелевых сплавов при резании // Современные проблемы машиностроения: сб. трудов 4-ой Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. - С. 598-603.

11. Кушнер B.C., Жавнерсв А.Н., Крутько A.A. Термомеханическое обобщение интенсивностей изнашивания и деформации режущего лезвия для тяжелых условий резания // Технология производства машин: межвуз. сб. науч. трудов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «УПИ», 2008. - С. 92-96.

12. Кушнер B.C., Жавнеров A.Ff- Повышение износостойкости режущего инструмента при обработке деталей из никелевых сплавов путем повышения сопротивления режущего лезвия пластическим деформациям // Новые материалы и неразрушающнй контроль н наукоемкие технологии в машиностроении: матер. IV междунар. науч.-техн. конф. - Тюмень: Изд. «Вектор Бук», 2008. -С. 150-155.

13. Кушнер B.C., Жавнеров А.Н., Крутько A.A. Влияние температуры и напряжений на изнашивание режущего инструмента при обработке никелевых сплавов // Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетно-космической и авиационной техники. - матер. IV Всерос. науч. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - С. 162-166.

14. Кушнер B.C., Сторчак М.Г., Воробьев A.A., Жавнеров А.Н., Крутько A.A. Совершенствование расчета темперагуаы при резании на основе термомеханического подхода // Омский научный вестник. - Омск, 2009. - Вып. 1 (77). С. 110-114.

15. Кушнер B.C., Сторчак М.Г., Жавнеров А.Н., Крутько А.А Определение действительных механических свойств материалов при больших деформациях в адиабатических условиях // Омский научный вестник. - Омск, 2009. - Вып. 2 (80). С. 65-69.

16. Кушнер B.C., Жавнеров Действительные механические характеристики и средние касательные напрлжзниа при резании сплавов на никелевой основе // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - Кк, 2. - С. 364-368.

17. Кушнер B.C., Жавнеров АЛ. Совершенствование формы и геометрических параметров режущего инструмента и режимов резания при чистовой токарной обработке дисков ГТД // Дина «гита систем, механизмов и машин: матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - Кн. 2. - С. 368-372.

*

Редактор Т. А. Мск квитина

Компьютерная вергтка - А. В. Ограднова

ИД К» 06039 от 12.10.2001 г. Подписано в печать 17.95.10. Формат íi0*84 '/i6. Бумага офсетная. Отпечатано кг дупликаторе. Усл. пгч. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 зхз. За:аз 341.

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11; т. 23-02-12 Типография Он ГТУ

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ.

1.1. Оптимизация режимов резания и геометрических параметров инструмента при токарной обработке деталей.

1.2. Анализ существующих представлений о действительных механических характеристиках никелевых сплавов при резании.

1.3. Теоретическое определение сил резания и технологических ограничений, связанных с силами резания.

1.4. Определение температуры при резании и технологических ограничений, связанных с температурой.

1.5. Обобщение влияния условий резания на режимы резания и параметры инструмента, допускаемые его износостойкостью.

Задачи исследования:.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ НА РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПРИ ИХ ОПТИМИЗАЦИИ С ЦЕЛЬЮ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ

НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ.

2.1. Постановка задачи оптимизации параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента при предварительной токарной обработке.

2.2. Влияние формы и наклона режущей кромки на технологические проекции силы резания.

2.3. Действительные механические характеристики никелевых сплавов при резании и средние касательные напряжения в условной плоскости сдвига и на передней поверхности инструмента.

2.4. Экспериментальная проверка математической модели по определению сил резания и анализ влияния режима резания и геометрических параметров инструмента на технологические составляющие силы резания.

2.5. Определение параметров инструмента и сечения срезаемого слоя, допускаемых хрупкой прочностью режущего лезвия.

2.6. Влияние режима резания и геометрических параметров инструмента на погрешности обработки, связанные с упругими деформациями технологической системы и износом инструмента.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ПРИ РЕЗАНИИ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ.

3.1. О влиянии температурных факторов на характеристики изнашивания и износостойкости режущих инструментов.

3.2. Теоретическое определение температуры в зоне стружкообразования и на поверхностях режущего инструмента при токарной обработке деталей из никелевых сплавов.

3.3. Сопоставление теоретически полученных температур с экспериментальными температурами при точении никелевых сплавов.

3.4. Влияние режимов резания и геометрических параметров инструментов на температуры при токарной обработке деталей из никелевых сплавов.

Выводы по главе 3.

Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ И ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА, ДОПУСКАЕМЫХ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ РЕЗЦОВ И ВЫЗВАННЫМИ ИХ ИЗНОСОМ ПОГРЕШНОСТЯМИ ОБРАБОТКИ.

4.1. Анализ закономерностей изнашивания твердосплавных резцов при токарной обработке деталей из никелевых сплавов.

4.2. Термомеханическое обобщения влияния условий резания на характеристики изнашивания и износостойкости режущих инструментов при токарной обработке деталей из никелевых сплавов.

4.3. Влияние режимов резания и формы режущего инструмента на шероховатость обработанной поверхности.

Выводы по главе 4.

При производстве авиационных двигателей в качестве конструкционных материалов широко (более 50%) используются сплавы на никелевой основе, причем значительную долю (20-25%) общей трудоемкости составляет трудоемкость токарных операций.

В связи с тем, что масса исходных заготовок существенно (иногда на порядок) превышает массу готовых деталей, основной проблемой совершенствования технологии предварительной токарной обработки, осуществляемой с целью удаления излишнего припуска, является снижение ее трудоемкости за счет интенсификации процесса резания с учетом ограничений, связанных, главным образом, с износостойкостью режущих инструментов.

Проблемы совершенствования технологии окончательной (чистовой) токарной обработки связаны с необходимостью обеспечения выполнения высоких требований износостойкости инструмента, к биению и шероховатости плоских, цилиндрических и конических обработанных поверхностей, а также с разработкой технологии обработки сложных поверхностей вращения с криво линей ными образующими, например, так называемых «карманов».

Решение перечисленных выше задач требует системного подхода к совершенствованию применяемых инструментальных материалов, геометрической формы режущих инструментов, оптимизации режимов резания и припусков на чистовую токарную обработку.

Наиболее эффективным путем решения большей части этих задач является теоретический анализ погрешностей обработки, шероховатости обработанной поверхностей, а также износостойкости режущих инструментов, рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих лезвий с учетом изменения действительных механических свойств никелевых сплавов в процессе резания под влиянием деформаций, скоростей деформации и неравномерно распределенных температур, то есть на основании термомеханического подхода.

В связи с этим совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей (ГТД) из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода является актуальной задачей, представляющей большой практический и на- 1 учный интерес.

Целью работы является интенсификация предварительной токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов, совершенствование технологии обработки сложных поверхностей вращения с криволинейными образующими, теоретическое определение рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов, обеспечивающих технологические требования к точности и шероховатости обработанных поверхностей деталей при их окончательной обработке.

Направление исследований заключается: в разработке и экспериментальной проверке математических моделей влияния режимов резания, геометрических параметров режущих инструментов, действительных механических свойств обраба- , тываемого и инструментального материалов на изнашивание и износостойкость инструментов, а также на погрешности и шероховатость обрабатываемых поверхностей, связанных с изнашиванием инструмента и силами резания; в теоретическом описании влияния изменений режимов резания и сечения срезаемого слоя, действительных геометрических параметров и износа инструмента на износостойкость инструмента, погрешности и шероховатость обрабатываемых поверхностей при обработке сложных поверхностей вращения с криволинейной образующей.

Методы исследований: экспериментальные методы измерения шероховатости, волнистости, обработанных поверхностей, сил резания, параметров износа режущего инструмента; планирование эксперимента и статическая обработка экспериментальных данных с целью их аппроксимации подходящими функциями теоретиt чески определяемых факторов; теоретические методы расчета действительных ме- 1 ханических характеристик никелевых сплавов в процессе резания, температур, сил резания, биения и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Достоверность и обоснованность основных результатов и выводов достигалась сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными данными, применением статистических методов планирования и обработки эксперимента, апробацией полученных результатов в производственных условиях, а также использованием современных научно-обоснованных термомеханических методов исследо вания, совершенствованием схематизации исследуемых процессов.

На защиту выносятся математические модели, программы для ЭВМ и практические рекомендации по назначению режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов: при предварительной обработке деталей ГТД из никелевых сплавов, учитывающие ограничения, связанные с силами резания и хрупкой прочностью режущих инструментов и обеспечивающие интенсификацию токарной обработки; при чистовой токарной обработке цилиндрических, торцовых, конических и фасонных поверхностей деталей ГТД из никелевых сплавов, и учитывающие связь условий токарной обработки с биением, шероховатостью, волнистостью обработанных поверхностей и влияние термомеханических характеристик процесса обработки на изнашивание режущего лезвия;

Научная новизна заключается в обобщении влияния условия резания на ха- v рактеристики технологического процесса токарной обработки деталей ГТД, достигнутом на основе установленных в работе зависимостей интенсивности изнашивания инструмента от температуры формоустойчивости и напряжений в режущем клине, сил резания от действительных механических характеристик никелевых сплавов при резании с учетом технологических ограничений по биению, шероховатости и волнистости обработанной поверхности; в определении параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента с учетом отношения максимальных касательных напряжений, вычисленных по силам на поверхностях инструмента, к пределу прочности инструментального материала на изгиб, использующегося в качестве ограничения по хрупкой прочности инструмента; в определении скорости резания, допускаемой интенсивностью изнашивания инструмента, с ' t использованием нового фактора - температуры формоусточивости, обобщающего влияние максимальных температур передней и задней поверхностей режущего лезвия на возникновение и интенсивность протекания пластических деформаций и изнашивания режущего лезвия.

Практическая полезность диссертации заключена в разработанных программах и рекомендациях: по назначению параметров технологического процесса токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов: рациональных припусков на чистовую обработку, режимов резания и геометрических параметров с учетом технологических требований к биению, шероховатости обработанных поверхностей и износостостойкости инструмента; по применению резцов с криволинейными зачищающими кромками ограниченной длины увеличенного радиуса при вершине с регламентированным смещением вершины, с регламентированным предварительным притуплением инструмента по задней поверхности для чистовой токарной обработки цилиндрических, торцовых и конических поверхностей деталей из никелевых сплавов, а также приспособлении для заточки таких резцов; использованных при производстве двигателей (на ММПП «САЛЮТ»), в учебном процессе (в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ), а также в научных исследованиях другими учеными.

Программы и практические рекомендации использованы при совершенствовании чистового точения газотурбинных дисков на ФГУП ММПП «Салют». Мате- • риалы диссертационной работы используются в учебном процессе в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ.

Основные научные результаты работы докладывались на международных и межрегиональных конференциях и семинарах, проводившихся в г. Тюмени, Томске, Харькове, Екатеринбурге, Омске.

По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 работы в журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертационных работ, получено одно свидетельство государственной регистрации программ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ:

1. Обобщено влияние условий резания на характеристики технологического процесса токарной обработки деталей ГТД с учетом установленной в работе зависимости интенсивности изнашивания инструмента от температуры формоустойчивости и напряжений в режущем клине, а также технологических ограничений по биению, шероховатости и волнистости обработанной поверхности;

2. Установлено, что с целью уменьшения размерного износа инструмента, предотвращения пластических деформаций и структурных изменений в режущем инструменте целесообразно при обработке деталей ГТД применять предварительное притупление режущего лезвия по задней поверхности, а также, что предварительное "притупление режущего лезвия по задней поверхности способствует стабиt лизации температуры формоустойчивости и уменьшению касательных напряжений 1 в режущем инструменте.

3. Учтено влияние закономерностей разупрочнения никелевых сплавов в зависимости от температуры испытаний при растяжении на их действительные прочностные характеристики при резании, что позволило уточнить определение характеристик биения, шероховатости обработанных поверхностей, а также рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов.

4. Разработаны и обобщены рекомендации по назначению рациональных характеристик технологических операций предварительной токарной обработки деталей из никелевых сплавов с учетом ограничений, связанных с силами резания и хрупкой, прочностью режущего инструмента

5. Разработаны рекомендации по совершенствованию технологии чистовой t токарной обработки, основанные на применении резцов с криволинейными зачищающими кромками ограниченной длины и увеличенного радиуса, а также увеличенных подач и меньших припусков.

6. Разработаны программы для оптимизации технологических переходов при токарной обработке никелевых сплавов и приспособления для заточки резцов с криволинейными зачищающими кромками и регламентированным смещением вершины.

7. Разработанные программы и рекомендации внедрены на Московском моторостроительном производственном предприятии «Салют», а также использованы в научных исследованиях и учебном процессе в ОмГТУ и в НТИ НИЯУ МИФИ.

8. Выявлено, что для чистовой обработки поверхностей вращения с прямолинейными образующими деталей ГТД необходимо применять резцы с криволинейными зачищающими кромками увеличенного радиуса ограниченной длины, увеличенных подач и уменьшенных припусков, а для обработки поверхностей с криволинейными образующими — резцов с закруглением вершины в плане.

9. Установлено, что максимальные значения предела текучести на сдвиг при резании никелевых сплавов на передней поверхности достигают значений 1,45 Sb, а в зоне стружкообразования — 1,26 Sb. Значительное упрочнение никелевых спла- • вов при резании является одной из основных причин увеличения трудоемкости токарной обработки.

10. Установлено, что при точении никелевых сплавов температура деформации зависит не только от удельной работы и теплоемкости, но и от количества теплоты, отведенной из зоны стружкообразования в деталь, и что тепловой поток из зоны стружкообразования в деталь существенно (до 20-30%) уменьшает температуру деформации.

11. Доказано, что при предварительной обработке деталей из никелевых сплавов рациональными с точки зрения прочности режущего лезвия являются значения переднего угла у « 10°, толщины срезаемого слоя а«0,2 мм, и ширины фаски износа Нз« 1,0 мм. Показано, что при недостаточно жесткой технологиче- . ской значения переднего угла целесообразно увеличивать до 15 — 18 ° при некотором уменьшении критерия затупления по задней поверхности (h3«0,8 мм). С целью повышения прочности твердосплавных режущих пластин рекомендовано выполнять упрочняющие фаски на передней поверхности (h0~0,15 мм, Yf«-10°) и на задней поверхности (h0~0,2 мм, а=0°). С целью выравнивания износа радиус закругления вершины резца в плане должен быть около 1,5 - 2,0 мм.

12. Эксперименты и наблюдения в производственных условиях выявили недостаточную эффективность применения стандартных твердосплавных режущих • пластин с закругленной вершиной резца (г = 0,2—2,4 мм) для обработки поверхностей площадью >0,1 м" при требованиях к шероховатости Ra< 1,25 мкм и биении < 0,05 мм.

13. Установлено, что наиболее рациональным является применение для чистовой токарной обработки увеличенных подач 0,3-0,45 мм/об в сочетании с криволинейными зачищающими кромками г = 10—20 мм с регламентированным смещением вершины резца (1,5—2,0)s.

14. Выполненные исследования позволили рекомендовать применение толщины срезаемого слоя не более 0,1 мм, а на участках переходно-зачищающих кромок значительно меньше. На чистовых проходах это может быть обеспечено применением малых глубин резания. Уменьшению интенсивностей изнашивания , режущего лезвия способствует также предварительное притупление задней поверхности на величину ho ~ 0,3 мм.

15. С целью уменьшения биения связанного с отжимом и температуры деформации целесообразно применять увеличенные передние углы 18—20° в сочетании с небольшими упрочняющими фасками (порядка 0,05 мм). Дальнейшее увеличение переднего угла нецелесообразно в связи с ростом напряжения.

16. Установлено, что наклон режущих и зачищающих кромок (перед вершиной резца) до —15° существенно уменьшает интенсивность изнашивания инструмента. Применение рекомендуемой геометрии режущего лезвия в сочетании с режимами резания, соответствующим более низким температурам формоустойчи вости, значительно снижает и в ряде случаев практически исключает пластические , деформации режущего лезвия и изменение структуры твердого сплава, что позволяет значительно уменьшить биение обработанной поверхности связанное с износом режущего инструмента.

17. Уменьшение интенсивности изнашивания за счет применения оптимальных формы режущего лезвия и температур при чистовой обработке с небольшими глубинами резания (0,1-0,2 мм и менее) позволило существенно увеличить площадь обработанной поверхности (до 0,25 м2), обеспечить с повышенные требования к точности (8<0,02 мм) и шероховатости обработанной поверхности (Ra< , 1,25 мкм).

18. Значительный положительный эффект по снижению интенсивности изнашивания, наблюдающийся при резании никелевых сплавов мелкозернистыми твердыми сплавами (ВК10—ХОМ) и твердыми сплавами на рениево-кобальтовой связке (ВРК15) по сравнению с твердым сплавом ВК8 хорошо согласуется с полученными в работе выводе о влиянии на интенсивность изнашивания уменьшения безразмерного комплекса а = г/сг*К.

1. Абуладзе Н.Г. О направлении сдвига и связи между углами сдвига и трения при образовании сливной стружки. — В кн.: Обрабатываемость жаропрочных и титановых сплавов. Куйбышев. Куйбышевское областное книжное издательство, 1962, с. 306-317.

2. Абуладзе Н.Г. Взаимозависимость углов направления сдвига, трения и переднего угла при образовании сливной стружки.: Автореф. Дис. . докт. техн. наук.- Тбилиси, 1999.- 155с.

3. Аверченков Б.Ч. Катаев В.К. Основы построения САПР: Учебное пособие. -Волгоград: Изд. ВПИ, 1984. 120 с.

4. Автоматизация проектирования технологических пароцессов в машиностроении / B.C. Корсаков, Н.М. Капустин, К.-Х. Темпельгоф, X. Лихтенберг; Под ред. Н.М. Капустина. М.: Машиностроение, 1985. - 304 с.

5. Автоматизация проектно-конструкторских работ и технической подготовки в машиностроении: В 2 т / Под ред. Семенкова О.И. Минск: Высшая школа, 1976. -Т2. - 352 с.

6. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства / Под ред. Н.М. Капустина. М.: Машиностроение, 1979. - 247 с.

7. Автоматизированная система технологической подготовки производства в * машиностроении / Под ред. Г.К. Горанского. М.: Машиностроение, 1976. -240 с.

8. Альбрехт П. Геометрия режущих инструментов высокой прочности.: Труды АОИМ, серия В, 1964, №1, с. 82-87.

9. Амосов И.С., Скраган В.А. Точность, вибрации и чистота поверхности при токарной обработке. Машгиз: Ленинградское отделение, 1958. - 91 с.

10. Аналитическое определение и разработка методики назначения оптимальных по износостойкости режимов обработки, мощности резания и стойкости инструмента: Отчёт о НИР/ АнАТИ, Руководитель Силин С.С., Андропов, 1987. -56 с.

11. П.Аникин А.Е. и др. Исследование режущих свойств твёрдых сплавов для чистового точения // Авиационная промышленность. 1982. -№2. - С. 45- 46.

12. Артамонов Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. — 192 с.

13. Артамонов Е.В., Ефимович И.А., Смолин Н.И., Утешев М.Х. Напряженно- деформированное состояние и прочность режущих элементов инструментов / Под. ред. М.Х. Утешева. М.: ООО «Недра: Бизнесцентр», 2001. - 199 е.: илл.

14. Артамонов Е.В., Ефимович И.А. Оптимизация процессов обработки резанием деталей из труднообрабатываемых материалов на токарных станках с ЧПУ: • Учебное пособие. Тюмень: ТюмИИ, 1994. - 83 с.

15. Армарего И. Дж., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. М: Машиностроение, 1977.

16. Баженов М.Ф., Байчман С.Г., Карпачев Д.Г. Твёрдые сплавы. Справочник,- М.: Металлургия, 1978. 184 с.

17. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. - 559 с.

18. Биргер И.А. Остаточные напряжения.- М: Машгиз, 1963. 232 с.

19. Бобров В.Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструмента на процесс резания металлов. М., Машгиз, 1962

20. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М: Машиностроение, 1975.- 334 с.

21. Боярников А.В. Повышение эффективности чистового точения на основе моделирования процессов стружкообразования, изнашивания и образования поверхности.: Автореф. Дис. . канд. техн. наук.- Омск, 2000,- 200с.

22. Браилов И.Г. Повышение эффективности точения труднообрабатываемых материалов резцами с укороченной передней поверхностью на станках с ЧПУ.: Автореф. Дис. . канд. техн. наук.- Омск, 1984.- 204с.

23. Брикс А.А. Резание металлов. СПб, 1896.

24. Верещака А.С. Резание материалов: Учебник / А.С. Верещака, B.C. Кущ-нер. М.: Высш шк., 2009. — 535 е.: илл.

25. Гадолин А.В. Механическая технология. СПб, 1885.

26. Гильман A.M. и др. Оптимизация режимов резания на металлорежущих станках / A.M. Гильман, А.А. Брахман, Д.И. Батищев. М.: Машиностроение, 1972.- 188 с.

27. Горанский Г.К. Расчёт режимов резания с помощью ЭВМ. М.: Машгиз, 1966.- 142 с.

28. Горанский Г.К., Бендерева Э.И. Технологическое пректирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981. - 456 с.

29. Грановский Г.И. О методике исследования и назначения режимов резания ' на автоматических линиях. // Вестник машиностроения. 1965. - № 10.

30. Даниелян A.M. Теплота и износ инструментов в процессе резания. М., Машгиз, 1954. - 276 с.

31. Дыков А.Т., Ясинский Г.И. Прогрессивный режущий инструмент в машиностроении. JL: Машиностроение, 1971. — 224 с.

32. Дэн Оузьер и др. Delphi 3. Освой самостоятельно / Пер. с англ. — М.: БИНОМ, 1988 г.-560 с.

33. Егоров М.Е. и др.Технология машиностроения / М.Е. Егоров, В.И. Дементьев, B.JI. Дмитриев. М: Высшая школа, 1976. - 534 с.

34. Зворыкин К.А. Работа и усилие, необходимые для отделения металлических стружек. СПб, 1893.38.3орев Н.Н. Вопросы механики процесса резания металлов. М.: Машгиз, 1956.-386 с.39.3орев Н.Н. Расчёт проекций силы резания. М.: Машгиз, 1958.

35. Ивата К., Осакада К., Тэрассека Ю. Моделирование процесса ортоганаль-ного резания методом конечых элементов для жёстко-пластического тела. // Теоретические основы инженерных расчётов. 1984. - Т. 106 -№ 2. - С. 24-31.

36. Исаев А.И. Процесс образования поверхностных сил при обработке металлов резанием. М.: Машгиз, 1950.

37. Исследование и внедрение рациональной номенклатуры и конструкций резцов для средних станков токарно-карусельной группы: Отчёт о НИР № Х-25-84/ Руководитель Хает Г.Л., Краматорск, 1988. — 55 с.

38. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

39. Карасёв Б.Е., Кондратьев А.С.,Полоснин Ю.В. Выбор режима резания стали и сплавов с учетом экономической эффективности и производительности.// Авиационная промышленность. 1987. - № 11. - С. 55-56.

40. Клушин М.И. Обобщённые зависимости для расчёта режимов резания //Физика резания металлов. Ереван: Изд-во АН Арм.ССР, 1971. - Вып. 1. - 185 с.

41. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Машгиз, 1958. - 454с.

42. Клушин М.И. Новые исследования процесса резание металлов.- Станки и инструмент, №1, 1947, с. 15-21.

43. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания. М.: Машиностоение, 1968.- 132 с.

44. Командури Р. и др. Методика выбора варианта высокоскоростной и высокопроизводительной обработки // Конструирование и технология машиностроения. 1985. - Т.107. - №4. - С.146-158.

45. Костецкий Б.И., Топеха П.К., Нестеровский С.Е. Вопросы трения при резании металлов // Передовая технология машиностроения. М.: АН СССР, 1955. -С. 461-474.

46. Кохан-Д., Якобе Г.Ю. Проектирование технологических процессов и обработка информации / Пер. с нем. М.: Машиностроение , 1981. - 312 с.

47. Кравченко Б.А. Силы, остаточные напряжения и трение при резании металлов. — Куйбышев: Кн. изд-во, 1962. — 180 с.

48. Кретинин И.В., Кварталов А.Д., Соколов Ю.Н. Диалоговая система назначения режима резания для станков токарной группы // Авиационная промышленность. 1982. - № 6. - С. 43.

49. Кривоухов В.А. Деформирование поверхностей слоёв металла в процессе резания. — М.: Машгиз, 1945.

50. Кривоухов В.А. Методы математической обработки результатов исследований в области резания металлов и новый тип формул для выражения законов резания. М., 1936.

51. Куфарев Г.Л. и др. Стружкообразование и качество обработанной поверх- l ности при несвободном резании / Г.Л. Куфарев, К.Б. Окенов, В.А. Говорухин. -Фрунзе: Мектеп, 1970. 170 с.

52. Кушнер B.C. Основы теории стружкообразования: Учебное пособие: В 2 кн. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1996.

53. Кушнер B.C. Изнашивание режущих инструментов и рациональные режимы резания: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1998. - 138 с.

54. Кушнер B.C. Теоретические основы расчета режимов резания. Новосибирск: ОмПИ, 1977.

55. Кушнер B.C. Интенсификация резания пластичных материалов при точении на основе термомеханического подхода: Дис. д-ра техн. наук. Омск, 1994. -353 с.

56. Кушнер B.C., Распутин Ю.П. Теория эксперимента. Новосибирск, 1976.

57. Кушнер B.C., Фролов С.В. Эффективные режимы резания и геометрические параметры инструмента при черновом точении сталей // Вестник машиностроения. 1987. - №3. - С. 45-47.

58. Левин М.Ю., Лобанов В.М., Гринберг П.Б. Определение режимов токарной обработки с учётом прочности режущего инструмента.- Материалы семинара: Рациональная эксплуатация режущего инструмента в условиях ГПС и станков с ЧПУ. Москва 1989, с. 67-71.

59. Лоладзе Т.Н. О некоторых явлениях при стружкообразовании // Труды Грузинского политехнического института. Тбилиси, 1949.- № 20.

60. Лоладзе Т.Н. Стружкообразование при резании металлов. Машгиз, 1952.

61. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М: Машиностроение, 1982. - 320 с.

62. Лоладзе Т.Н. Износ режущего инструмента. -М.:Машгиз, 1958.

63. Макаров А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966. - 264 с.

64. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.72 .Макаров А.Д. Вопросы оптимального резания металлов// Труды УАИ . ' Уфа, 1974.- вып. 77.

65. Макаров А.Д. и др. Влияние средней температуры контакта при резании на основные характеристики качества поверхностного слоя // Теплофизика технологических процессов. -Куйбышев: Кн. изд-во, 1970. С. 270-275.

66. Макаров А.Д., Шустер Л.Ш. Выбор режимов резания при чистовом точении // Станки и инструмент. 1970. - №1. - С. 34-35.

67. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. И испр. / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др. Под общ. ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 е.: илл.

68. Маталин А.А. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отделение, 1985. - 496 с.

69. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. — Киев: Техника, 1971. — 122 с.

70. Маталин А.А. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. М.: Машиностроение, 1970. - 316 с.

71. Матвеев В.В., Бойнов Ф.И. Расчет припусков и операционных размеров технологических процессов механической обработки. Челябинск: ЧПИ, 1970. -116 с.

72. Метелёв Б.А. Проектирование технологических процессов с применением ЭВМ: Учебное пособие. Горький: изд. ГПИ им. А.А. Жданова, 1980. - 72 с.

73. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении / А.Н. Тихонов, В.Д. Кальнер, В.Б. Гласко. М.: Машиностроение, 1990. —246 с.

74. Михайлов В.А. Системный подход к решению прямых и обратных задач в механике резания // Новые методы обработки резанием конструкционных материалов и эксплуатация режущих инструментов. М., 1988. - С. 21-30.

75. Общемашиностроительные нормативы режимов резания резцами с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин. Обработка на станках с ЧПУ / М.: НИИМАШ, 1978. - 55 с.

76. Парамонов В.Ф. Исследования усилий резания и температуры при работе на больших подачах // Труды областной научно-технической конференции. Куйбышев, 1965.

77. Петрушин С.И. Введение в теорию несвободного резания металлов: Учебное пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 1999. '

78. Петрушин С.И., Бобрович И.М., Корчуганова М.А. Оптимальное проектирование формы режущей части лезвийных инструментов: Учебное пособие. -Томск: Изд-во ТПУ, 1999.

79. Повышение эффективности режущего инструмента/ Э.И.ВИНИТИ. Режущие инструменты, №7, 1979, с. 12-15.

80. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

81. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение, 1969. - 148 с.

82. Полетика М.Ф., Мелихов В.В. Контактные нагрузки на задней поверхности инструмента // Вестник машиностроения. 1967. - №9. - С.78-81.V

83. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. — Металлургия, М., 1976. — 486 с.

84. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства / Под ред. С.П. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1981. - 287 с.

85. Прогрессивная оснастка, приспособления и инструмент / Под. ред. А.П. Драгуя. Л.: Лениздат,1979. - 288 с.

86. Прогрессивный инструмент для металлобработки. Режущий инструмент из сверхтвёрдых материалов.: Каталог / ВНИИТЭМР. 1986. 28 с.

87. Развитие науки о резании металлов / Коллектив авторов. М.: Машиностроение, 1967.

88. Распутин Ю.П., Лобанов В.М., Гринберг П.Б. Расчёт оптимальных режимов резания по приведённым затратам при случайном характере отказов инструмента // Приложение к журналу "Авиционная промышленность". №3. - С. 4850.

89. Расчёты экономической эффективности новой техники: Справочник / Под ред. JI.B. Великанова. — JL: Машиностроение, 1975. 430 с.

90. Режимы резания металлов. Справочник под ред. Ю.В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972.

91. Резание металлов и технологическая точность деталей в машиностроении / Под ред. Ю.А. Розенберга и В.П. Пономарёва. — Курган: Изд-во Курганского машиностроительного института, 1968. Часть 1. - 235 с.

92. Резников Н.И. Учение о резании металлов. М.: Машгиз, 1947.

93. Резников А.Н. Теплообмен при резании и охлаждение инструментов. -М.: Машгиз, 1963.

94. Резников А.Н. Теплофизика резания. М : Машиностроение, 1969, - 288с.

95. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М : Машиностроение, 1981. - 279 с.

96. ПО.Рейхель В. Методика определения стойкости резца и обрабатываемости материала // Мировая техника, 1936. -№4. С. 6-14.

97. Ш.Родионов М.А., Левин М.Ю. Контактные нагрузки на передней поверхности режущего инструмента. М.,1989. - 12с. - Деп. в ВИМИ 27.03.89 №Д07764.

98. И2.Розенберг А.М., Байкалов А.К., Виноградов А.А. Обрабатываемость литой жаропрочной стали ЭИ316 точением. Вестник машиностроения, 1964, №3, с.65-68.

99. ПЗ.Розейберг A.M. и Ерёмин А.Н. Элементы процесса резания металлов. -М.: Машгиз, 1956.

100. Розенберг A.M. и Хворостухин JI.A. Твёрдость и напряжение пластичности в деформированном теле // Журнал технической физики. 1955.- т. XXV. -вып. 2.

101. Розенберг A.M. и Полетика М.Ф. Особенности процесса резания инструментом с фаской при скоростной токарной обработке/ Известия Томского Политехнического Института т. 75, 1954.

102. Розенберг Ю.А., Тахман С.И. Силы резания и методы их определения: Учебное пособие. Курган: КМИб, 1995.

103. Рудник С.С. Теория резания металлов. ОНТВУ, Машбудвидов, 1932.118: Русские ученые основоположники науки о резании металлов. - М.:1. МАШГИЗ 1952.- 480 с.

104. Седоков JI.M. Напряжения и деформации в процессе резания металлов // Всесоюзная научно-техническая конференция "Проблемы резания металлов". -МДНТП, 1963.

105. Силин С.С. и др. Автоматическое управление процессом резания // Станки и инструмент. 1971. - №1. - С. 13-14.

106. Силин С.С. Метод подобия при резании металлов. М.: Машиностроение, 1977.-152 с.

107. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов / Под ред. С.Н. Корчака. М.: Машиностроение, 1988. - 352 с.

108. Совершенствование конструкций многогранных пластин и сборных резцов для тяжёлого резания повышением технологичности их изготовления и надёжности в эксплуатации: Отчёт о НИР/ Руководитель Мальцев О.С., Москва 1986, - 42 с.

109. Старков В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. М.: Машиностроение, 1979. - 240 с.

110. Справочник инструментальщика / Под общ. ред. И.А. Ординарцева. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. 846 с.

111. Ступаченко А.А. САПР технологических операций. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 234 с.

112. Такеяма X., Мурата Р. Основные исследования износа режущего инструмента // Конструирование и технология машиностроения. 1963. - Т.85. - №1. -С. 38-45.

113. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания// Физические процессы при резании металлов. Волгоград: Волгоградский политехнический ин-Vстатут, 1984. с. 3-37.

114. Танатаров Р.А. Влияние некоторых технологических факторов на выбор оптимальных режимов резания // Высокопроизводительное резание в машиностроении. М.: Наука, 1966. - с.63-71.

115. Ташлицкий Н.И., Кушнер B.C. Чистовое точение сталей твёрдосплавны-ми резцами с зачищающей кромкой и стабилизирующей фаской. Вестник машиностроения. 1974, № 5, с. 60-63.

116. Ташлицкий Н.И., Кушнер B.C., Губкин Н.И. Чистовое точение труднообрабатываемых сплавов резцами с зачищающей кромкой.- Вестник машиностроения. 1978, № 8, с. 63-76.

117. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./ Под. ред. Г.С. Шапиро. — 2-е изд. М.: Наука. Главная редакция физико — математической литературы, 1979, 560 с.

118. Ткаченко Л.С., Соусь А. В., Яковицкий Э.Ф. Основы автоматизации проектирования технологических процессов обработки резанием. Минск: Наука и техника, 1978. - 160 с.

119. Трент Е.М. Резание металлов. — М.: Машиностроение, 1980. 263 с.

120. Утешев М.Х., Сенюков В.А. Напряжённое состояние режущей части инструмента с округлённой режущей кромкой // Вестник машиностроения. 1967. - , №9. - с. 78-81.

121. Усуи Е., Кикучи К., Хоси К. Приложение теории пластичности к анализу механической обработки резцами с ограниченной контактной длиной. : Труды АОИМ, серия В, том № 86, №2, 1964, с. 14-24.

122. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З.Мейлихова- М.; Энергоатом-издат, 1991.-1232 с.

123. Хает Г.Л., Локтев А.Д., Гузенко B.C., Черномаз В.Н. Рациональная система резцов для тяжёлых токарных станков./ Станки и инструмент. 1986. - №6. — с. 15-18.

124. Хает-Г.Л., Ординарцев И. А. Повышение качества инструмента и эффективности его применения на основе системного подхода./ Станки и инструмент. — 1 1983. №7.-с. 10-13.

125. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. М.: Машиностроение, 1972.

126. Цоцхадзе В.В., Хвичия Г.В. Определение оптимальной температуры подогрева при обдирочном точении сталей и сплавов, Науч. тр. ГПИ им. В.И. Ленина, №11. Тбилиси, 1979, 76 с.

127. Челюскин А.Н. Влияние размеров стружки на усилия резания металлов. -М.: Изд-во "Военно-техническая академия" РККА, 1925.

128. Чертёжно-конструкторский редактор «Компас-график-4.5». Руководство пользователя. Санкт-Петербург: АСКОН, 1994.

129. Шарин Ю.С. Исследование некоторых закономерностей процесса резания металлов при изменении отношения подачи к глубине резания в широких пределах : Автореф. канд. техн. наук.- Свердловск, 1953.

130. Шрупп Г., Краузе Ф.-JI. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Пер. с нем. Волковой Г.Д. и др. / под ред. Соломенцева Ю.М., Диденко В.П. М.: Машиностроение, 1988. - 648 с.

131. Якобе Г.Ю., Якоб Э., Кохан Д. Оптимизация резания. Параметризация способов обработки с использованием технологической оптимизации / Пер. с нем. М.: Машиностроение, 1981. - 279 с.

132. Agyris, J.H.: Energy theorems and structural analysis. Aircraft Engineering 26 (1954) and (1955).

133. Autorenkollektiv: SAP-System zur automatischen. Progrmmierung numerisch gesteuerter Werkzeugmachinen. Institut fur Werkzeugmachinen Karl-Marx-Stadt 1989.

134. Franz, L., Scheibner ,R., Schonfeld ,S.: Rechnerunterstutztes Konstruieren im Maschinenbau. Maschinenbautechnik 29 (1980) 12, S.549-556.

135. Fricke ,F.: Beitrag zur Automatisierung der Arbeitsplanung unter besonderer 1 Berucksichtigung der Fertigung vor Drehwerkstucken. Diss. TU Berlin 1974.

136. Lewandowski ,S: Programmsystem zur Automatisierung des Technischen Zeichens. Diss. TU Berlin 1978.

137. Opitz, H., Simon, W., Spur, G., Stute, G.: NC Muschinen - Datenverar-beitungsanlagen — Maschinelle Programmierung. Technischer Verlag Grossmann, Stuttgart 1964/ "

138. Post: E. The Planning Test For Studying Tribological Proerties Of Coated Tools // Wear. V.l 02. - P.227-232.

139. Ross, D.T.: Computer Aided Design, a Statement of Objectives M.I.T. Progect 8436, Technical Memorandum, 4. Sept., 1960.

140. Sandvik Coromant. Токарные инструменты. Каталог С-1000: 2-RUS 1986. 265с.

141. Schreiber, Н., Piedel, R., Spielberg, D., Wetzel, J.: SYMAPeine Sprache fur numerisch gesteuerter Werkzeugmachinen. Bd. 147: Automatisierungstechnik. VEB-Verlag Technik, Berlin, 1973.

142. Schutze, В.: Anforderungen an eir CAD-System. Maschinenbautechnik 31 (1982) 7. S.305-305.

143. B.T. Chao, K.G. Trigger Controlled Contact Cutting Tool. Trans. AS ME, 81, 4 n.2, 1959.

144. A non Design for longer Tool life, Tool Pray, Sol. 38. №1, Apr., 1972, p. 4041.

145. Design for longer Tool life. Tooling, 1972, 26, №9, p.53-54.

146. Cordon Carroll M. Blade tool boosts metal removal. Amer. Mach, 1972, 116, №1, p.47-49.167.1enz E. 1st. International Cemented Carbide Conference. Dearborn, Paper №. MRH-905, 1971.

147. Предъявляемые технологические требования к обрабатываемой горновой поверхности: допуск на биение обработанной поверхности не более 0,05 мм. шероховатость менее Ra = 1,25 мкм.

148. Характеристика обрабатываемого .материала:

149. Марка сплава Временное сопротивление разрыву, Н/мм~ Относительное удлинение, % Предел прочности 650°. 100 час, MI 1а не менее Ударная вязкость при 100 "с, МДж/м2 (работл разрушения, Дж)

150. ЭП741НП 1300-1400 15 900 0,4

151. Характеристики режущего инструмента:

152. Марка твердого сплава Геометрические параметры режущей пластинысс° 7° Ф° г|, мм гт, мм ho, мм С. мм Г. мм

153. ВКЮ-ХОМ (применяемый на производстве) 6 0 45 0 2,4 0 - 0,05

154. ВКЮ-ХОМ (рекомендованный ОмГТУ) 6 18 45 -15 12 2,4 0,2 1 0,051. Режимы резания:

155. Качество обрабатываемой поверхности:прохода Применяемые режимы t, мм S, мм/об. V, м/мин1. V 0.15 401. Рекомендуемые режимы 1. 0.2 0,4 15прохода При применяемых режимах1. Д, мм Ra, мкм1. 0.1-0,08 2,51. При рекомендуемых режимах1. 0.05 <1,25

156. Испытания проводились па токарном обрабатывающем центре с ЧПУ Millturn -120.

157. Характеристика оборудования:

158. От ОмГТУ: От ФГУП «ММПП «САЛЮТ»:1. Д.т.н., проф.и

159. Начальник НТЦ «Диагностика», ^ „ ^'"^Кушнер B.C. д.т.н., лроф.9/.OS /О1. Инженер кафедры МиТКМ1. Жавнеров А.Н.

160. ФИЛИАЛ«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ «НИИД» ФГУП «ММПП «САЛЮТ»105118, г. Москва, пр-т Буденного, дД6 ИНН 7719030663 ОКПО 78071722

161. Тел.(499) 785-81-74 Факс (499) 785-84-00 E-mail: niid@salut.ru

162. Утверждаю Директор филиала «НИИД»1. Гейкин В. А.1. АКТ №производственных испытании программы «Моделирование изнашивании инструмента и оптимизации режимов обработки дисков Г'ГД»

163. Начальник 1ТТЦ «Диагностика»,1. Инженер кафедры1. МиТКМ1. Жавнеров А.Н.

164. Акт внедрения в учебный процесс материалов кандидатской диссертации Жавнерова Алексея Николаевича

165. Программы расчёта температуры и сил резания, которые в том числе, используются в НИР кафедры по тематике диссертационных работ аспирантов и соискателей кафедры.1. Зав. учебно-методическимотделом НГТИ1. Н.Г. Жмуровская

166. Зав. кафедрой «Технология машиностроения», к.т.н., доцент1. В.В. Закураев