автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Термоэлектрический метод неразрушающего контроля режущего инструмента

004608363 На правах рукописи

БАКУРОВА Юлия Алексеевна

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 СЕН 2010

Орел, 2010 г.

004608363

Работа выполнена на кафедре «Приборостроение, метрология и сертифика ция» Государственного образовательного учреждения высшего профессиональног образования «Орловский государственный технический университет»

Защита состоится « 5 » октября 2010 г. в 16 часов в ауд. 212 на заседании диссертационного совета Д212.182.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный технический университет» по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, д.29, (www.ostu.ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Орловский государственный технический университет».

Автореферат разослан « 3 » сентября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Корндорф Сергей Фердинандович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коробко Виктор Иванович

кандидат технических наук, доцент Калюк Антон Валерьевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Брянский государственный

технический университет»

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: Резание является одним из наиболее широко распространенных методов формоизменения материала заготовок. В условиях современного производства на процесс резания возложена задача функционального обеспечения обработки детали с требуемой точностью формы и размеров с заданной безотказностью работы.

Одной из главных причин отказов режущих инструментов является износ режущей кромки. Контроль износа наиболее актуален для инструмента, используемого в современном автоматизированном производстве, гибких производственных системах, а также при обработке труднообрабатываемых, дорогостоящих деталей, когда отказ инструмента из-за его износа влечет получение брака.

Износ режущего инструмента является сложным процессом, связанным с процессами трения, переменными нагрузками, вибрацией. На него сильно влияют температура режущей кромки.

Существенный вклад в изучение процессов, сопровождающих износ инструмента, внесли Н.И. Резников, А.Н. Резников, Г.И. Грановский, P.O. Барсегянц, И. Дж. Армарего, Р.Х. Браун и др.

В настоящее время износ инструмента в процессе резания может контролироваться по усилию резания и температуры в зоне резания.

Сложность определения температуры в зоне резания обусловлена невозможностью установки измерительных преобразователей непосредственно в этой зоне без нарушения физических свойств контактирующих поверхностных слоев резца и изделия, а при установке указанных преобразователей на некотором расстоянии от зоны резания - необходимостью математического моделирования теплового поля в инструменте, что сопряжено с достаточно большой погрешностью получаемых результатов. В настоящее время для измерения температур непосредственно в зоне резания применяют естественные термопары. Вопросами использования термоэлектрических методов для измерения температуры в зоне резания занимались Я.Г. Усачев, Е. Герберт, К. Готвейн, В. Рейхель, В.Ц. Зорикгуев, И.О. Праведников и др. Однако, они получали усредненные значения температур, возникающих в зоне резания, в то время как особый интерес представляет раздельное определение температур, возникающих в зоне трения стружки о переднюю поверхность инструмента и обрабатываемой поверхности заготовки о заднюю поверхность. Знание этих температур позволит избежать местных перегревов инструмента и наиболее эффективно использовать систему охлаждения. Применение термоэлектрического метода контроля также позволяет оценивать изменения физических свойств режущей кромки инструмента, в значительной степени определяющего его износ, что, особенно актуально при автоматизации технологических процессов, связанных с резанием материалов.

Объект исследований: методы контроля нагрева режущего инструмента и его износа.

Предмет исследований: методы раздельного контроля нагрева передней и задней поверхности режущего инструмента и степени его износа.

Цель работы: разработка термоэлектрического метода раздельного определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента при проведении экспериментальных исследований и метода оценки износа инструмента, допускающего его применение в процессе резания.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Обосновать требования к разрабатываемому методу контроля;

2) Провести анализ существующих методов контроля температуры в зоне резания;

3) Разработать термоэлектрический метод раздельного определения нагрева рабочих участков поверхностей инструмента в процессе резания с целью его применения при экспериментальных исследованиях;

4) Выявить физическую величину, по характеру изменения которой возможна оценка износа инструмента и установить ее связь со степенью износа;

5) Разработать метод контроля износа инструмента в процессе резания.

Методы исследования: в работе используются методы физического и математического моделирования, методы исследования контактирования поверхностей с микронеровностями, методы математической статистики.

Экспериментальные исследования проводились с использованием современных средств измерения и на оригинальных установках, выполненных с использованием средств вычислительной техники.

Научная новизна

- разработан термоэлектрический метод раздельного определения нагрева рабочих участков поверхностей режущего инструмента;

- установлена зависимость распределения температуры нагрева передней и задней поверхностей режущего инструмента от твердости обрабатываемого материала;

- установлена связь между дисперсией термоэлектрической способности (ТЭС) режущей кромки инструмента и степенью его наработки;

- разработан метод оценки износа режущего инструмента, использование которого возможно в процессе резания.

Практическая ценность

- установлено, что распределение температур между передней и задней поверхностями режущего инструмента зависит от твердости обрабатываемого материала, что должно учитываться при выборе системы охлаждения;

- установлена возможность оценки износа инструмента в процессе его эксплуатации по значениям дисперсии термоЭДС.

Положения, выносимые на защиту:

1 Метод раздельного определения нагрева передней и задней поверхности режущего инструмента;

2 Зависимость распределения температур между передней и задней поверхностями режущего инструмента от свойств обрабатываемого материала на примере его твердости;

3 Зависимость дисперсии ТЭС рабочих участков инструмента от его износа;

4 Функциональная связь дисперсии термоЭДС, генерируемой в рабочих зонах инструмента, с его износом, позволяющая оценить износ инструмента в процессе резания.

Апробация работы: материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на 5 Международных и 1 региональной конференциях в том числе: VII Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном и строительном комплексах» «Технология -2006», Орел - Side, Turkey, октябрь, 2006 г.; VIII Международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе» «Технология - 2007», Россия, Орел - Helsinki, Finland, май, 2007 г.; Научно-технической конференции с участием иностранных специалистов «Трибология - машиностроению», Института машиноведения им. A.A. Благо-нравова РАН, Москва, 2008 г.; Международной научно-технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных производств», Тула, 2008 г.; Научно-практической конференции «Научный потенциал Орловщины в модернизации промышленного комплекса малых городов России», Технологический институт, Ли-венский филиал «ОрелГТУ», Ливны, 2010; Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы и современные технологии в машиностроении», ИМАШ РАН им Благонравова, Московский государственный университет приборостроения и информатики (МГУПИ) ФГУП ММПП "Салют", Москва, 2010.

Рекомендации по применению полученных результатов переданы в ОАО «Промприбор» (г.Ливны), на котором разрабатываются мероприятия по использованию разработанного метода в производстве.

Результаты диссертационного исследования используются при проведении научно-исследовательских работ в области контроля износа режущего инструмента, проводимых сотрудниками и аспирантами кафедры «Приборостроения, метрология и сертификация», а также при выполнении дипломных и курсовых работ.

Публикации: по материалам диссертационной работы опубликовано десять печатных работ, включая шесть статей в периодических изданиях и в том числе в журналах, рекомендованных ВАК, 4 - в материалах и сборниках конференций, а также подана заявка на термоэлектрический способ определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников включающего 95 наименований, 3 приложений. Основная часть работы изложена на 153 страницах машинописного текста. Работа содержит 86 рисунков (в том числе 33 в приложении) и 131 таблицу (в том числе 72 в приложении).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определена цель, поставлены задачи исследований, приведены научная новизна, практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится обоснование необходимости контроля температуры как фактора, в значительной степени определяющего износ инструмента и в свою очередь зависящего от износа, необходимости разработки метода раздельного определения нагрева рабочих участков режущего инструмента, обосновываются требования к методу и производится обзор и анализ существующих методов.

Рассмотрены основные причины износа инструмента, главной из которых выделяется температура в зоне резания, оказывающая существенное влияние на скорость и характер изнашивания контактирующих поверхностей режущего клина инструмента, так как с повышением температуры интенсифицируются процессы разрушения поверхностного слоя трущихся элементов.

Проведенный анализ литературных источников показал, что вопрос о форме теплового поля резца считать полностью решенным нельзя. Обычно приводятся данные только об усредненных значениях температуры и не рассматриваются температуры рабочих участков режущего инструмента.

Проведенный анализ методов измерения температуры в зонах трения показал, что методом, не требующим введения в зону трения каких либо дополнительных элементов, является метод естественной термопары, так как оптические методы, и в том числе метод инфракрасного излучения, в нашем случае неприменимы из-за непрозрачности тел трения. Термоэлектрический метод малоинерционен и, при использовании естественной термопары, электродами которой являются инструмент и заготовка, позволяет измерять температуру непосредственно в зоне резания.

Обоснована необходимость разработки нового метода раздельного определения нагрева рабочих участков режущего инструмента.

Вторая глава посвящена разработке метода раздельного контроля средних температур в рабочих зонах передней и задней поверхностей инструмента. При резании возникают две зоны трения инструмента и детали: в зоне контакта передней поверхности инструмента со стружкой и его задней поверхности с поверхностью детали, причем в обеих этих зонах естественным путем образуются термопары, электродами которых являются обрабатываемая деталь и инструмент. Зоны трения, в данном случае не являются сплошными непрерывными зонами, а состоят из отдельных микрозон, образующих множество параллельно соединенных термоэлементов, каждый из которых имеет различное внутреннее сопротивление Я],

Яг, ... (рис 1). Так как различныеI

точки площадок контакта режущего—

клина инструмента со стружкой и по-¿^А

верхностью детали нагреты неодина-у ^//Х/

ково, то в термоэлементах генерируются различные термоЭДС Е], Е2, ...Еп. Измеряемое прибором напряже ние, в этом случае, можно определить Рисунок 1 - Естественно образующаяся термопар по методу «узлового напряжения»

п / п

и = /XI <7/' где 9/ " проводимость электрических цепей соответствующих

1 / 1

точкам контактирования, . Температуры в указанных зонах трения,

могут существенно отличаться друг от друга. Проведенный в диссертации анализ показал, что измеряемое в этом случае напряжение близко к среднему значению ЭДС, но несколько меньше его.

С целью исследования распределения температур между рабочими участками режущего инструмента был предложен метод, основанный на следующих положениях: на рабочем участке передней зоны вследствие его нагрева генерируются тер-моЭДС, характеризуемые средним значением Е1, а режущей кромкой и рабочим участком задней поверхности генерируются термоЭДС - Е2. Эквивалентная электрическая схема представлена на рисунке 2. Эта схема состоит из двух ветвей, одна из которых включает термопару стружка — передняя поверхность резца с сопротивлением Л/ и источником ЭДС £,, а вторая - термопару деталь - задняя поверхность резца с сопротивлением Я3 и источником ЭДС Е2 и подключенного прибора с сопротивлением Я3, измеряющего суммарный электрический ток от обеих указанных термопар. В этом случае Яз» Я] и

|?1

1?2

<руН

Р!3

Рисунок 2 - Эквивалентная схема для измерения термоЭДС на передней и задней поверхностях инструмента.

Я3 »Л2 поэтому и = -

(1).

Для определения каждой из ЭДС отдельно, необходимо при измерении разорвать одну из цепей. Это удобнее сделать для передней поверхности резца. При этом электрическая схема принимает вид, изображённый на рис 3, и с ее помощью определяется ЭДС Е1х1!1- (Я2 + Я,)/В,.

Так как эдс Е, и е2 создаются естественными термопарами из одних и тех же материалов, то при Я, > Е2 Г, > Г2 и при Е, < £2 Г, < Г2.

Таким образом, сравнение Е1 и Ег позволяет

Я2

У2

-{РУН

РЗ

ответить на вопрос: какая из поверхностей резца нагревается сильнее передняя или задняя.

При постановке эксперимента использовался цельный резец, выполненный из быстрорежущей стали марки Р6М5. Эксперименты были проведены на двух одинаковых резцах, с целью определения идентичности полученных экспериментальных данных на каждом из них.

В ходе экспериментов были исследованы заготовки из стали Сг 3 (131НВ), стали 20 (163 НВ) и стали 45 (197 НВ), как наиболее часто используемыми в машиностроении.

Всего было проведено для каждой из марок сталей с поочередным использованием резцов 5 серий измерений по 5 экспериментов в каждой серии. Длительность эксперимента составляла 5 мин., и для каждого определялось среднее значение термоЭДС, с целью исключения случайных выбросов. Поочередность выполнения

Рисунок 3 - Эквивалентная схема для измерения термоЭДС с изолированной передней поверхностью инструмента

серий экспериментов была обусловлена необходимостью исключить при сравнении резцов 1 и 2 влияние их износа.

Для реализации метода раздельного исследования средних температур в зонах трения детали и стружки с передней и задней поверхностями режущего инструмента необходимо на время эксперимента электрически изолировать его переднюю поверхность от стружки с помощью прокладки, выполненной из электротехнического листового стеклотекстолита толщиной 0,4 мм. Для ее установки на передней поверхности резца была профрезерована канавка, расположенная параллельно режущей кромки на расстоянии 0,8 мм глубиной 0,6 мм и шириной 4 мм. На дно канавки наносился слой клея марки ЗМ Scotch-Weld В210 толщиной 0,2 мм, а затем устанавливалась прокладка. Время отвердения клея составляло 4 часа. Наличие изоляции контролировалось с помощью мегомметра, как до начала процесса резания, так и по его завершении.

Ветвь электрической схемы, приведенной на рис. 2, включающая термопару стружка - передняя поверхность резца после изоляции передней поверхности имела сопротивление более 1 МОм, поэтому можно было считать, что электрическая цепь соответствует схеме, представленной на рисунке 3.

Полученные средние значения напряжений и их СКО приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Средние значения термоЭДС, В и СКО, В, полученные при обтачивании заготовок из различных марок сталей резцами с изолированной передней поверхностью и без изоляции инструмента;___

Марка стали До изоляции передней поверхности резца После изоляции передней поверхности резца

термоЭДС, мВ СКО, мВ термоЭДС, мВ СКО, мВ

Ст 3 2,88 0,09 2,15 0,09

Сталь 20 3,55 0,04 2,62 0,09

Сталь 45 1,50 0,03 3,13 0,15

Таким образом, метод раздельного контроля средних температур в рабочих зонах передней и задней поверхностей инструмента заключается в измерении термоЭДС без изоляции передней поверхности инструмента и с ее изоляцией, и на основании полученных данных и градуировочной кривой естественной термопары раздельного определения нагрева передней и задней поверхностей инструмента.

Поскольку значения СКО значительно меньше усредненных значений напряжений то, сравнивая значения этих напряжений, полученных при резании стали Ст 3 приходим к выводу, что при изоляции передней поверхности измеряемое напряжение уменьшается на 24% по сравнению с напряжением, измеряемым без изоляции передней поверхности резца. Следовательно, температура передней поверхности резца выше температуры его задней поверхности. Аналогичный вывод можно сделать, анализируя данные, полученные при резании стали 20. При обработке заготовки из стали 45 термоЭДС, генерируемая на площадке контакта задней поверхности с обработанной поверхностью увеличилась на 48%. Следовательно, в этом случае температура задней поверхности резца выше, чем передней.

Для более точного определения распределения температур необходимо знание переходных сопротивлений Я, и К2 или хотя бы их отношения . Определение значения этого отношения в процессе резания сложно, так как это сопротивле-

ние непрерывно изменяется. Поэтому применение специальных мостовых схем, предназначенных для измерения малых сопротивлений, становится невозможным. В связи с этим целесообразно определять указанное отношение сопротивлений иным

способом. Переходное сопротивление контактов определяется выражением Л = —,

где а - постоянная, зависящая от свойств трущихся материалов, 5 - площадь поверхности трения. В нашем случае в обеих областях происходит трение одинаковых материалов резца и заготовки, поэтому значения коэффициентов а можно принять

р / с /

одинаковыми. Следовательно ук - ■ Площадь трения передней поверхности

значительно превосходит площадь поверхности трения по задней поверхности инструмента. Проведенные измерения показали, что это отношение составляет 6 к 1,25. Кроме того, сопротивление электрической цепи, проходящей через переднюю поверхность резца, включает стружку, которая имеет ограниченное сечение и длину от нескольких миллиметров до, в некоторых случаях, 15-20 мм. Это увеличивает со/? /

противление этой цепи, и отношение ук обычно превосходит указанную выше величину. Из уравнения 1, пренебрегая величиной ]/„ , может быть получено выражение: +

В таблице 2 приведены значения вычисленные по значениям напряжения I! и Е2 при принятом соотношении площадей =1,25/6 = 0,21.

Таблица 2 - Значения термоЭДС и Ег, генерируемых на рабочих участках режущего

инструмента и отношения температур

Марка исследуемого материала заготовки (с указанием твердости) Напряжение С!, мВ Среднее значение термоЭДС, генерируемое по задней поверхности Е2, мВ Рассчитанное значение термоЭДС по передней поверхности мВ Отношение V /Тг

СтЗ(ШНВ) 2,88 2,15 3,03 1,41

Сталь 20 (160 НВ) 3,05 2,62 3,14 1,20

Сталь 45 (197 НВ) 1,50 3,13 1,17 0,37—» Т2Я"]=2,7

где Т1 и Т2 - разницы температур в зоне трения и окружающей среды. Таким образом, при точении более вязких материалов сильнее нагревается зона трения стружки с передней поверхностью резца, а при обработке более жестких материалов - зона трения заготовки с задней поверхностью резца.

Третья глава посвящена исследованию возможности контроля износа инструмента по значению термоэлектрической способности (ТЭС) поверхностных слоев режущего инструмента и заготовки. В процессе резания происходит истирание поверхностного слоя и, следовательно, меняется его структура. Кроме того, в поверхностный слой резца внедряются микрочастицы обрабатываемого материала, а режущая кромка резца переходит из одной области обрабатываемого материала заготовки к другой. Все это приводит к изменению термоэлектрических свойств резца и обрабатываемой заготовки, и таким образом к изменению чувствительности естественной термопары инструмент-деталь. Поэтому возникает необходимость характе-

ризовать каждый из электродов естественной термопары в отдельности. В качестве характеристики используют термоэлектрическую способность (ГЭС) материала.

При исследовании распределения ТЭС по поверхности материалов используется метод полуестественной термопары, электродами которой служат исследуемый материал и стандартный измерительный электрод, термоэлектрические свойства которого заранее известны, и измеряется термоЭДС. Для получения термоэлектрического эффекта в составленной цепи проводится локальный нагрев поверхности исследуемого материала. Измерение ТЭС в различных точках указанной поверхности осуществляется путем последовательного переноса измерительного электрода в различные точки поверхности.

Для проведения дальнейших расчетов удобно использовать коэффициент относительной ТЭС исследуемого материала, выраженный отношением значения

термоЭДС ЕрУ1, измеренной полуестественной термопарой к значению термоЭДС,

£

измеренной искусственной термопарой: к = ——. В нашем случае термоэлектриче-

екая способность передней и задней поверхностей резца, его режущей кромки, а также ТЭС обрабатываемых заготовок определялась по отношению к термоэлектрической чувствительности стандартной хромель-копелевой термопары ТКХ(Ь).

Было выполнено по 40 измерений для каждого из исследуемых материалов. По полученным результатам были определены точечные оценки результатов измерений для различных точек исследуемой поверхности: их средние арифметические значения кср и средние квадратические значения отклонений результатов измерений представлены таблицах 3 и 4.

Из данных представленных в таблице 3, следует, что при износе инструмента среднее значение возрастает и степень неоднородности также резко изменяется, причем при износе передней поверхности и режущей кромки резца дисперсия воз растает и, следовательно, неоднородность увеличивается, а для задней поверхности наблюдается уменьшение дисперсии. Износ достаточно сильно сказывается на рабочем участке режущей кромки резца, где дисперсия выросла приблизительно в 7 раз.

Таблица 3 - Точечные оценки результатов измерений коэффициента к относительной ТЭС для передней и задней поверхностей, а также режущей кромки резца, в зависимости от степени износа

Исследуемая поверхность инструмента Среднее арифметическое, кср Дисперсия Среднее квадратиче-ское отклонение,

Новый Изношенный Новый Изношенный Новый Изношенный

передняя 0,228 0,349 0,000585 0,002301 0.024183 0.047968

задняя 0,189 0394 0,000398 0,000266 0.019939 0.016306

режущая кромка ода 0,362 0,000204 0,001338 0,014279 0.036585

Анализ данных, представленных в таблице 4, показывает, что поверхностный слой материала заготовок до и после их механической обработки характеризуется разными термоэлектрическими способностями. Для мягких сталей установлено, что

механическая обработка приводит к значительному увеличению дисперсии значения коэффициента к относительной ТЭС. Для твердых сталей такая зависимость не установлена. В некоторых случаях, как например, для стали 20, после механической обработки дисперсия даже уменьшилась. Увеличение дисперсии для мягких сталей может быть объяснено внедрением микрочастиц режущего инструмента в их поверхность.

Таблица 4 - Точечные оценки результатов измерений коэффициента к относительной ТЭС обрабатываемых марок материалов до и после их механической обработки._

Исследуемая марка обрабатываемого материала Среднее арифметическое, кср Дисперсия Среднее квадратиче-ское отклонение,

до мех. обр-ки после мех. обр-ки до мех. обр-ки после мех. обр-ки до мех. обр-ки после мех. обр-ки

СтЗ 0,326 0,333 0.000094 0,00027 0,0097 0,016

сталь 20 0,344 0,326 0,00014 0,000091 0,012 0,010

сталь 45 0,428 0,418 0,00017 0,00019 0,013 0,014

По полученным данным были построены гистограммы распределения значений коэффициента к относительной ТЭС резца по передней и задней поверхностям резца, а также режущей кромке инструмента и материала обрабатываемых заготовок. Затем с помощью композиции законов распределения полученных ТЭС для резца и изделия были определены законы распределения коэффициентов преобразования естественных термопар, образуемых в зоне резания, а также гистограммы распределения коэффициента преобразования и определена термоэлектрическая чувствительность естественной термопары резец-деталь. На рисунках 4-6 приведены примеры гистограмм.

0.Д99 0.216 0,232 0,249 0.265

0,312 0,324 0.237 0,35 0,363

к

к

Рисунок 4 - Гистограмма распределения зна- Рисунок 5 - Гистограмма распределения чений к по передней поверхности нового резца

значений к вала из стали Ст 3 после механической обработки

На основании полученных данных были рассчитаны значения температур рабочих поверхностей инструмента в зависимости от обрабатываемого материала и степени наработки инструмента с учетом естественно образованных термопар в зоне резания.

Проведенные исследования показали, что в независимости от обрабатываемого материала дисперсия ТЭС при износе резца увеличивается. Таким образом, дисперсия ТЭС может служить показателем износа резца.

0.1055

0.1289

0,1523

Рисунок 6 - Гистограмма распределения относительного коэффициента преобразования естественной термопары стружка Ст 3 - передняя поверхность нового резца

12

Однако, пр! проведении экспери ментов с резцами былс трудно установить связ( линейного износа резцг с дисперсией ТЭС из-зг сложности измерени: износа резца. Поэтому было необходимо найти процесс резания, при котором было бы возможно установить зави симость не только качественной связи износа резца с дисперсией ТЭС, но и количественную связь. В качестве такого процесса было выбрано развертывание отверстий, так как геометрический износ развертки может быть достаточно строго измерен.

В четвертой главе исследована связь дисперсии ТЭС режущего инструмента с его линейным износом на примере разверток, для чего были проведены эксперименты с использованием в качестве режущего инструмента разверток с различной степенью износа.

С целью исследования вариаций ТЭС режущих кромок развертки были проведены измерения коэффициента к относительной ТЭС зубьев развертки в разных точках режущих кромок инструмента. Исследованию были подвергнуты новые, изношенные и сильно изношенные развертки. Измерение ТЭС осуществлялось вдоль каждого зуба развертки в точках, расположенных в зоне перехода режущей части в калибрующую, так как изнашивание разверток, чаще всего, происходит именно в данном месте, а также вдоль каждого зуба, в пределах калибрующего участка развертки.

о.з

0.29 £ 0,28 >х 0,27

I 0,26

5 0,25

| 0,23

I 0,22 1 0.21 8 0,2

я 0.19 ? °'1Е

£ 0,17 0,16 0,15

—*—новая —(К— изиошеннзя

Рисунок 7 - График изменения коэффициента к относительной ТЭС в зависимости от степени износа разверток

Для экспериментальных исследований были взяты машинные развертки, так как у них шаг между зубьями строго постоянный. Для каждой из разверток было выполнено по 40 измерений.

Данные, представленные на рисунке 7, показывают изменение коэффициента к относительной ТЭС в зависимости от степени износа разверток, а также в зависимости от удаленности рассматриваемой точки от начала режущей части (точки расположены на расстоянии 0,4 мм друг от друга). Из графиков видно, что средние значения ТЭС возрастают по мере удаления от начала режущей части до 8-15 точки, а затем уменьшаются. Это объясняется тем, что максимальное значение износа приходится на переход врезающей части в калибрующую, кроме того большая нагрузка падает на начальный участок калибрующей части, чем на последующий, поэтому начальный участок изнашивается сильнее последующего. Все сказанное наиболее сильно проявляется в характере изменения дисперсии ТЭС развертки.

Точечные оценки результатов измерений коэффициента к относительной ТЭС режущих кромок в зависимости от степени износа разверток представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Точечные оценки результатов измерений коэффициента к относительной ТЭС режущих кромок в зависимости от степени износа разверток._

Состояние исследуемой развертки Точечные оценки результатов измерений коэффициента к относительной ТЭС

среднего арифметического кср среднего квадратиче-ского отклонения 5к дисперсии 0

новая 0,186 0,011 0,000122

изношенная 0,203 0,023 0,000509

сильно изношенная 0,218 0,043 0,000689

На основании данных, полученных при измерении геометрических параметров разверток, и их сопоставления с полученными значениями дисперсии, построена зависимость изменения дисперсии ТЭС от линейного износа режущей кромки развертки.

На рисунке 8 приведен пример полученной зависимости для двух разверток диаметром 4 мм при обработке отверстия в заготовке из стали 45.

Измерение ТЭС позволяет оценить износ развертки, но требует прекращения процесса резания, что исключает возможность диагностики износа режущего инструмента в процессе его эксплуатации. В процессе резания возможно только контролировать дисперсию термоЭДС, возникающую между инструментом и деталью. Поэтому были проведены исследования влияния процесса изнашивания инструмента на изменение термоЭДС, генерируемой в зоне резания. Были исследованы цельные развертки с различной степенью износа, изготовленные из быстрорежущей стали марки Р6М5. В

О 0,0001 0.0002 0.000В 0.0004 0.0005 0.0006 0,0007 0,0003

ДисперсийТЭС

—Ш—раюсргнл! —л—развсрп<а2

Рисунок 8 - Зависимости изменения дисперсии ТЭС от линейного износа режущей кромки развертки

качестве материала заготовок были приняты заготовки, выполненные и стали СтЗ, стали 20 и стали 45. Предварительно в сплошном материале заготово было просверлено по 25 глухих отверстий, под последующее развертывание.

На рисунке 9 приведен пример записи термоЭДС, генерируемой при развертывании отверстия. На графике четко видно нарастание термоЭДС при врезании режущей части развертки в изделие (зона I) и затем некоторое уменьшение термоЭДС при калибровке отверстия (зона II - начальная стадия калибровки, зона III - окончание калибровки).

Были построены графики зависимости дисперсии термоЭДС от износа инструмента (рисунок 10).

Построенные кривые описываются следующими уравнениями регрессии:

- сталь Ст 3 у^3,64 • КГ10 -1,815 • ИГ6* + 0,00026*2;

- сталь 20 ^7=7,943 • Ю"'° -3,324 • 10^* + 0,00022л2;

- сталь 45 л"=1,742 • 10"'° - 6,048• 10~7;с + 7,058 • 10"V.

Полученные графики позволяют определить конец периода врезания и начало калибровки, а так же, с учетом предварительных исследований, размерный износ калибрующей части развертки по величине переменной составляющей термоЭДС (дисперсии).

Рисунок 9 - ТермоЭДС, генерируемая при развертывании отверстия

0,005

0,01

0,015

уменьшение диаметра развертки, мм

■СтЗ

-сталь 20 сталь 45

- Полиномиальная (СтЗ)

- Полиномиальная (сталь 20)

- Полиномиальная (сталь45)

Рисунок 10 - Графики изменения дисперсии термоЭДС от износа инструмента

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Разработан метод раздельного контроля термоЭДС, генерируемых в зонах трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента, позволяющий раздельно определять среднюю температуру нагрева рабочих участков передней и задней поверхностей резца.

Экспериментально вьивлено, что при вязких материалах сильнее нагревается зона трения передней поверхности резца со стружкой, чем зона трения задней поверхности по обрабатываемой детали; при твердых материалах - нагрев задней поверхности выше, чем передней.

Установлен рост как среднего значения термоЭДС, так и дисперсии ее мгновенных значений в зависимости от степени износа.

Установлено увеличение дисперсии значений ТЭС от степени износа инструмента, обусловленное накоплением микроповреждений и неоднородностей поверхностного слоя в рабочей зоне инструмента.

Проведенные эксперименты при использовании в качестве режущего инструмента разверток показали возможность контроля их линейного износа по дисперсии термоЭДС, генерируемой естественной термопарой развертка-изделие.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В рецензируемых журналах из списка ВАК:

1 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод раздельного определения средних температур в зонах трения передней и задней поверхностей резца в процессе резания [Текст] / Ю.А. Бакурова // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - Орёл: ОрёлГТУ, 2010. -№ 1. - С. 125 -127;

2 Бакурова, Ю.А. Связь дисперсии термоЭДС с линейным износом разверток [Текст] / Ю.А. Бакурова, И.Н. Викторова // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - Орёл: ОрёлГТУ, 2010. -№ 2. - С. 85-88.

В других изданиях:

1 Бакурова, Ю.А. Тепловое поле резца и измерение температуры резца в зоне резания [Текст] / Ю.А. Бакурова // Известия ОрёлГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. - Орёл: ОрёлГТУ, 2005. -№ 3. - С. 34-36.

2 Корндорф, С.Ф. Исследования зоны трения стружки о переднюю поверхность [Текст] / С.Ф. Корндорф, Ю.А. Бакурова // Известия ОрёлГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. - Орёл: ОрёлГТУ, 2006. - № 3. - С. 19-21.

3 Бакурова, Ю.А. Исследование нагрева инструмента по передней и задней поверхностям [Текст] / Ю.А. Бакурова // Известия ОрёлГТУ. - Сер. «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». - Орел: ОрёлГТУ, 2007. -№2. С. 4-8.

4 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод определения температуры в зон трения [Текст] / Ю.А. Бакурова // Научно-техническая конференция «Трибология машиностроению 2008». Сборник материалов конференции, электронные вереи докладов, Москва, 2008 г.

5 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод контроля температуры в зоне рс зания [Текст] / Ю. А. Бакурова // 1нженер. Студентський науково-техшчний журнг - Донецьк: ДонНТУ, 2008. -№9. с. 117-119.

6 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод определения температуры в зон резания с учетом вариаций термоэлектрической чувствительности [Текст] / Ю.А Бакурова // Известия ОрелГТУ. - Сер. «Фундаментальные и прикладные проблем техники и технологии». - Орел: ОрелГТУ, 2008. - №2-2/270. С. 34-38.

7 Бакурова, Ю.А. Распределение температур по поверхностям резца и его рс . жущей кромке [Текст] / Ю.А. Бакурова // Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные I

метрологические системы. Материалы Международной юбилейной научно технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных про изводств», 29-31 октября 2008 г. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. -С. 144-147.

8 Бакурова, Ю.А. Исследование термоЭДС при обработке отверстий разверт ками с различной степенью износа [Текст] / Ю.А. Бакурова // Сборник трудов Ре гиональной научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «На учный потенциал Орловщины в модернизации промышленного комплекса малы городов России», 26 февраля 2010 г. - Ливны: Изд-во ОрелГТУ, 2010. - С. 9-13.

9 Термоэлектрический способ определения нагрева рабочих поверхностей ре жущего инструмента [Текст]: заявка 2010113414 от 06.04.2010 Российская Федера ция / С.Ф. Корндорф, Т.И. Ногачева, Ю.А. Бакурова; заявитель и патентообладател Орл. гос. техн. ун-т.

ЛР ИД №00670 от 05.01.2000 г. Подписано к печати 01.09.2010 г. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 128 Полиграфический отдел ОрелГТУ 302025, г. Орел, ул. Московская, д. 65

Введение

Глава 1 Физическое обоснование контроля температуры как фактора определяющего износ инструмента

1.1 Основные причины износа режущего инструмента

1.2 Источники образования теплоты. Тепловой поток, тепло- 20 вой баланс

1.3 Тепловое поле резца

1.4 Зоны максимального нагрева инструмента

1.5 Необходимость контроля температуры при исследовании 32 процессов резания

1.6 Методы контроля температуры при резании 35 Выводы по главе

Глава 2 Термоэлектрический метод измерения температуры режущего 44 инструмента

2.1 Использование термоэлектрического метода для измерения 44 температуры в зоне резания

2.2 Способы измерения средней температуры рабочих участ- 49 ков режущего инструмента с помощью естественной термопары

2.3 Температура многоточечного контакта режущего инстру- 52 мента с деталью и ее определение

2.4 Способ раздельного измерения средних температур в зоне 58 трения стружки с передней поверхностью и детали с задней поверхностью резца

2.5 Экспериментальные исследования термоЭДС в зонах тре- 62 ния стружки с передней и детали с задней поверхностями режущего инструмента*

Выводы по главе

Глава 3 Исследование возможности контроля износа инструмента по 80 значениям термоэлектрической способности (ТЭС) поверхностных слоев режущего инструмента и заготовки

3.1 Неоднородности материалов резца и заготовки. Понятия о 80 термоэлектрической способности, ее определение в различных точках поверхности резца и заготовки

3.1.1 Метод определения ТЭС поверхностных слоев мате- .82 . риалов

3.1.2 Исследования вариации значений; коэффициентов к 85 относительной ТЭС по передней и задней поверхностям резца, а также его режущей кромки у новых резцов и резцов после длительной эксплуатации

3.1.3 Исследования вариации значений коэффициентов; А: 93 относительной .ТЭС материала обрабатываемой заготовки до и после ее механической обработки

3.2 Исследование законов распределения значений термо- 100 электрической способности

3.3 Определение термоэлектрической чувствительности есте- 106 ственной термопары резец - деталь

Выводы по главе

Глава=4 Исследование корреляционной связи дисперсии ТЭС режущего 120 инстрз^мента с его линейным износом на примере разверток

4.1 Связь дисперсии ТЭС с линейным износом инструмента

4.2 Исследование ТЭС режущих кромок разверток с различной степенью износа

4.3 Исследование термо-ЭДС при обработке отверстий раз- 130 вертками с различной степенью износа

Выводы по главе

Актуальность

Резание является одним из наиболее широко распространенных методов формоизменения материала заготовок. В условиях современного производства на процесс резания возложена задача функционального обеспечения обработки детали с требуемой точностью формы и размеров с заданной безотказностью работы [1,2].

Одной из главных причин отказов режущих инструментов является износ режущей кромки. Контроль износа наиболее актуален для инструмента, используемого в современном автоматизированном производстве, гибких производственных системах, а также при обработке труднообрабатываемых, дорогостоящих деталей, когда отказ инструмента из-за его износа влечет получение брака.

Износ режущего инструмента является сложным процессом, связанным с процессами трения, переменными нагрузками, вибрацией. На него сильно влияют температура режущей кромки. Известно, что износ режущего инструмента резко возрастает при повышении температуры его режущей кромки. Поэтому при изучении процессов резания большое внимание уделяется разработке методов контроля температуры в зоне резания.

Существенный вклад в изучение процессов, сопровождающих износ инструмента, внесли Н.И. Резников, А.Н. Резников, Г.И. Грановский, Я.Г. Усачев, P.O. Барсегянц, И. Дж. Армарего, Р.Х. Браун и др.

В настоящее время износ инструмента в процессе резания может контролироваться по усилию резания и температуры в зоне резания.

Сложность определения температур в зоне резания обусловлена невозможностью установки измерительных преобразователей непосредственно в этой зоне без нарушения физических свойств контактирующих поверхностных слоев резца и изделия, а при установке указанных преобразователей на некотором расстоянии от зоны резания - необходимостью математического моделирования теплового поля в инструменте, что сопряжено с достаточно большой погрешностью получаемых результатов. В настоящее время для измерения температур непосредственно в зоне резания применяют естественные термопары. Вопросами использования термоэлектрических методов для измерения температуры в зоне резания занимались Я.Г. Усачев, Е. Герберт, К. Готвейн, В. Рейхель, В.Ц. Зориктуев, И.С. Праведников и др. Однако, они получали усредненные значения температур возникающих в зоне резания, в то время как особый интерес представляет раздельное определение температур, генерируемых зонами трения стружки о переднюю поверхность инструмента и обрабатываемой поверхности заготовки о заднюю поверхность. Знание этих температур позволит избежать местных перегревов инструмента и наиболее эффективно использовать систему охлаждения. Применение термоэлектрического метода контроля также позволяет оценивать изменения физических свойств режущей кромки инструмента, в значительной степени определяющего его износ, что, особенно актуально при автоматизации технологических процессов, связанных с резанием материалов.

Объект исследований: методы контроля нагрева режущего инструмента и его износа.

Предмет исследований: методы раздельного контроля нагрева передней и задней поверхности режущего инструмента и степени его износа.

Цель работы: разработка термоэлектрического метода раздельного определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента при проведении экспериментальных исследований и метода оценки износа инструмента, допускающего его применение в процессе резания.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Обосновать требования к разрабатываемому методу контроля;

2) Провести анализ существующих методов контроля температуры в зоне резания;

3) Разработать термоэлектрический метод раздельного определения.нагрева рабочих участков поверхностей инструмента в процессе резания с целью его применения при экспериментальных исследованиях;

4) Выявить физическую величину, по характеру изменения которой возможна оценка износа инструмента и установить ее связь со степенью износа;

5) Разработать метод контроля износа инструмента в процессе резания.

Методы исследования: в работе используются методы физического и математического моделирования, методы исследования контактирования? поверхностей с микронеровностями, методы математической статистики.

Экспериментальные исследования проводились с: использованием; современных средств измерения и на оригинальных установках, выполненных с использованием средств вычислительной техники.

Научная новизна

- разработан термоэлектрический метод раздельного определения нагрева рабочих участков поверхностей режущего инструмента;

- установлена зависимость распределения температуры нагрева передней и задней поверхностей режущего инструмента от твердости обрабатываемого материала; .

- установлена связь между дисперсией термоэлектрической способности (ТЭС) режущей кромки инструмента и степенью его наработки;

- разработан^ метод оценки износа режущего инструмента^, использование которого возможно в процессе :резания; .

Практическая ценность

- установлено, что распределение температур между передней и задней поверхностями режущего инструмента зависит от твердости обрабатываемого материала, что должно учитываться при выборе системы охлаждения;

- установлена возможность оценки износа инструмента в процессе его эксплуатации по значениям дисперсии термоЭДС. ,

Положения, выносимые на защиту:

1 Метод раздельного определения нагрева передней и задней поверхности режущего инструмента;

2 Зависимость распределения температур между передней и задней поверхностями режущего инструмента от свойств обрабатываемого материала на примере его твердости;

3 Зависимость дисперсии ТЭС рабочих участков инструмента от его износа;

4 Функциональная связь дисперсии термоЭДС, генерируемой в рабочих зонах инструмента, с его износом, позволяющая оценить износ инструмента в процессе резания.

Рекомендации по применению полученных результатов переданы в ОАО «Промприбор» (г. Ливны), на котором разрабатываются мероприятия по использованию разработанного метода в производстве.

Результаты диссертационного исследования используются при проведении научно-исследовательских работ в области контроля износа режущего инструмента, проводимых сотрудниками и аспирантами кафедры «Приборостроения, метрология и сертификация», а также при выполнении дипломных и курсовых работ.

Апробация работы. Материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на 5 Международных и 1 региональной конференциях:

1) VII Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном и строительном комплексах» «Технология — 2006», Россия, Орел — Side, Turkey, октябрь, 2006 г.;

2) VIII Международная научно-техническая конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе» «Технология - 2007», Россия, Орел - Helsinki, Finland, май, 2007 г.;

3) Научно-техническая конференция с участием иностранных специалистов «Трибология — машиностроению», посвященная 70-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Москва, 2008 г.;

4) Международная юбилейная научно-техническая конференция «Инструментальные системы машиностроительных производств», Тула, 2008 г.

5) Научно-практическая конференция «Научный потенциал Орловщи-ны в модернизации промышленного комплекса малых городов России», Технологический институт, Ливенский филиал «ОрелГТУ», Ливны, 2010 г.;

6) Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные проблемы и современные технологии в машиностроении», ИМАШ РАН им Благонравова, Московский государственный университет приборостроения и информатики (МГУПИ) ФГУП ММПП "Салют", Москва, 2010 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК, а также подана заявка на термоэлектрический способ определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента.

Список опубликованных научных трудов по теме диссертации

1 Бакурова, Ю.А. Тепловое поле резца и измерение температуры резца в зоне резания [Текст] / Ю.А. Бакурова // Известия ОрелГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. - Орёл: ОрелГТУ, 2005. -№ 3. - с. 34-36.

2 Корндорф, С.Ф. Исследования зоны трения стружки о переднюю поверхность [Текст] / С.Ф. Корндорф, Ю.А. Бакурова // Известия ОрелГТУ. Сер. Машиностроение. Приборостроение. - Орёл: ОрёлГТУ, 2006. — № 3. — с. 19-21.

3 Бакурова, Ю.А. Исследование нагрева инструмента по передней и задней поверхностям [Текст] / Ю.А. Бакурова // Известия ОрелГТУ. - Сер.

Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». — Орел: ОрелГТУ, 2007. - №2. с. 4-8.

4 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод определения температуры в зоне резания с учетом вариаций термоэлектрической чувствительности [Текст] / Ю.А. Бакурова // Известия ОрелГТУ. - Сер. «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». - Орел: ОрелГТУ, 2008. -№2-2/270. с. 34-38.

5 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод определения температуры в зоне трения [Текст] / Ю.А. Бакурова // Научно-техническая конференция «Трибология - машиностроению 2008». Сборник материалов конференции, электронные версии докладов, Москва, 2008 г.

6 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический-метод, контроля температуры в зоне резания [Текст] / Ю. А. Бакурова^// 1нженер. Студентський науково-техшчний журнал. - Донецьк: ДонНТУ, 2008. - №9. с. 117-119.

7 Бакурова, Ю.А. Распределение температур по поверхностям резца и его режущей кромке [Текст]' / Ю.А. Бакурова // Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные И' метрологические системы. Материалы Международной1 юбилейной научно-технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных производств», посвященной 105-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 29-31 октября 2008 г. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. -с.144-147.

8 Бакурова, Ю.А. Исследование термоЭДС при обработке отверстий развертками с различной степенью износа [Текст] / Ю.А. Бакурова // Сборник трудов Региональной научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Научный потенциал Орловщины в модернизации промышленного комплекса малых городов России», 26 февраля 2010 г. - Ливны: Изд-во ОрелГТУ, 2010.-с. 9-13.

9 Бакурова, Ю.А. Термоэлектрический метод раздельного определения средних температур в зонах трения передней и задней поверхностей резца в процессе резания [Текст] / Ю.А. Бакурова // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии - Орёл: ОрёлГТУ, 2010. -№ 1. - с. 125.

10 Бакурова, Ю.А. Связь дисперсии термоЭДС с линейным износом разверток [Текст] / Ю.А. Бакурова, И.Н. Викторова // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии — Орёл: ОрёлГТУ, 2010. - № 2. -С. 85-88.

11 Термоэлектрический способ определения нагрева рабочих поверхностей режущего инструмента [Текст]: заявка 2010113414 от 06.04.2010 Российская Федерация / С.Ф. Корндорф, Т.И. Ногачева, Ю.А. Бакурова; заявитель и патентообладатель Орл. гос. техн. ун-т.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников включающего 96 наименований, 3 приложений. Основная часть работы изложена на 153 страницах машинописного текста. Работа содержит 86 рисунков (в том числе 33 в приложении) и 131 таблицу (в том числе 72 в приложении).

Выводы по главе 4:

1. В процессе врезания развертки режущая кромка начального участка развертки значительно изнашивается и потому дисперсия ТЭС с увеличением наработки резко возрастает.

2. Начальный участок калибрующей части развертки в начальный период изнашивается сильнее, чем более удаленные участки. Износ удаленных участков вызывает незначительное изменение дисперсии ТЭС, что объясняется малым«износом.

3. Дисперсия ТЭС резко возрастает в начальный период износа разверток и, значительно медленнее* изменяется по мере увеличения наработки изношенной развертки. Это объясняется тем, что на поверхности режущей кромки. развертки> формируется устойчивый* изношенный j с л ой.

4. Использование значений дисперсии ТЭС при контроле наработки разверток в производственных условиях не удобно, так как требует прерывания рабочего процесса и измерения ТЭС в различных точках режущих кромок развертки.

5. В производственных условиях удобнее проводить измерение термоЭДС естественной термопары, образованной разверткой с обрабатываемым изделием, по значениям которой можно определить:

- конец периода врезания и начало калибровки;

- размерный износ калибрующей части развертки по величине переменной составляющей термоЭДС (дисперсии).

6. Так же как и при измерении ТЭС, по мере наработки и износа развертки, чувствительность метода уменьшается.

Заключение

Разработан метод раздельного контроля термоЭДС, генерируемых в зонах трения на передней и задней поверхностях режущего инструмента, позволяющий раздельно определять среднюю температуру нагрева рабочих участков передней и задней поверхностей резца.

Экспериментально выявлено, что при вязких материалах сильнее нагревается зона трения передней поверхности резца со стружкой, чем зона трения задней поверхности по обрабатываемой детали; при твердых материалах - нагрев задней поверхности выше, чем передней.

Установлен рост как среднего значения термоЭДС, так и дисперсии ее мгновенных значений в зависимости от степени износа.

Установлено увеличение дисперсии значений ТЭС от степени износа инструмента, обусловленное накоплением -микроповреждений и неоднород-ностей поверхностного слоя в рабочей зоне инструмента.

Проведенные эксперименты при использовании в качестве режущего инструмента разверток показали возможность контроля их линейного износа по дисперсии термоЭДС, генерируемой естественной термопарой развертка-изделие.

1. Резников, А.Н. Тепловые процессы в технологических системах Текст. / А.Н. Резников, А.А.Резников М.: Машиностроение, 1990., 288 с.

2. Хает, Г.Л. Прочность режущего инструмента Текст. / Г.Л. Хает М.: Машиносроение, 1975., 168 с.

3. Старков, В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизировнном производстве. Текст. / В.К. Старков — М.: Машиностроение, 1989. — 296 с. ил.

4. Резников, А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов Текст. / А.Н. Резников М. : Машиностроение, 1981.

5. Трент, Е.М. Резание металлов Пер. с англ. [Текст] / Е.М. Трент -М.: Машиностроение, 1980.

6. Грановский, Г.И. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. Текст. / Г.И. Грановский М.: Высш. шк., 1985. - 304 е., ил.

7. Аршинов, В.А. Резание металлов и режущий инструмент: Учебник для машиностроительных техникумов Текст. / В.А. Аршинов, Г.А. Алексеев. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976.

8. Кацев, П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. Текст. / П.Г. Кацев Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1974.

9. Колесников, Ю.В. Механика контактного разрушения Текст. / Ю.В. Колесников, Е.М. Морозов. Изд. 2-е. М.: Издательство ЛКИ, 2007. 224 с.

10. Бобров, В.Ф. Основы теории резания металлов Текст. / В.Ф. Бобров -М., «Машиностроение», 1975.

11. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки. Текст. / Под ред. проф. П.Г. Петрухи. Изд. 2-е, перераб и доп. -М.: «Машиностроение», 1974, 616 с.

12. Словарь справочник по трению, износу и смазке деталей машин Текст. / В.Д. Зазуля [и др.]. - Изд 2-е., перераб. и доп. // АН УССР: Ин-т пробл. материаловедения. — Киев: Наук. Думка, 1990 . — 257 с.

13. Трение, износ и смазка (трибология и триботехника) Текст. / А.В. Чичинадзе [и др.]; под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 2003. - 576 с.

14. Трибология: Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ Текст. М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон пресс, 1993.-454 с.

15. Справочник по триботехнике Текст. / под общ ред. М. Хебды и А.В.Чичинадзе. М: Машиностроение, 1989. Т.1. Теоретические основы — 400 с.

16. Розенберг, Ю.А. Влияние смазочных масел на-долговечность и надежность деталей машин Текст. / Ю.А. Розенберг. М.: Машиностроение, 1970. - 312 с.

17. Гаркунов, Д.Н. Триботехника Текст. / Д.Н. Гаркунов. М.: Машиностроение, 1999. - 336 с.

18. Костецкий, Б.И. Трение и износ в машинах Текст. / Б.И. Костец-кий. Киев: Техшка, 1970. - 396 с.

19. Мышкин Н.К. Трибология. Принципы и положения Текст. / Н.К. Мышкин. Гомель: ИММС НАНБ, 2002. - 310 с.

20. Рыжкин, А.А. Применение гидродинамических аналогий для-оценки контактной температуры инструмента при4 высокоскоростной обработке Текст.' / А.А. Рыжкин, К.Г. Шучев // Вестник ДГТУ. Сер. «Трение и износ», 2000. С. 5-13.

21. Крагельский, И.В. Трение и износ Текст. / И.В. Крагельский. -М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

22. Трение и износ фрикционных материалов-Текст. / под общ. ред. А.В. Чичинадзе. М.: Наука, 1977. - 136 с.

23. Германчук, Ф.К. Долговечность и эффективность тормозных устройств Текст. / Ф.К. Германчук. М.: Машиностроение, 1973. -176 с.

24. Санько, Ю.М. Измерение температуры в зоне контакта скоростных шарикоподшипников Текст. / Ю.М. Санько// Труды ВНИ-ИПП. №4 (76). -М.: Специнформцентр, 1974. С. 3-16.j145

25. Демкин, Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей; Текст. / Н.Б: Демкин. — Mi: Наука; 1970: — 226 с. •

26. Рубцов, В:Е. Моделирование деформационных и тепловых процессов в поверхностном слое упруго-пластичного; материала.» при» трении: Дисс. на соиск. уч. ст. канд: физ.-мат. наук Текст. / В;Е. Рубцов. Томск, 2004. - 200 с.

27. Рубцов, В.Е. Пластическая деформация и квазипериодические колебания в трибологической системе Текст. / В.Е. Рубцов, А.В. Колубаев // Журнал технической физики. — 2004. Т.74. - вып. ГГ. -С. 63-80.

28. Колубаев, А.В! Закономерности формирования- поверхностных структур при трении с высокими нагрузками; Текст. / А.В. Колубаев, С.Ю. Тарасов?// Трение-Hfизнос. \99Si- Т.Ш - №3; - С. 379-385.

29. Материаловедение: Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В .И. Макарова, ГР. Мухин и др.; Под общ. ред.Б.Н. Арзамасова, Г.г. Мухина. 3-е изд., стереотип.- М.: Изд-воМГТУ им. Н.Э. Баумана^ 2002. - 648 е.: ил.;

30. Лахтин, Ю;М: Материаловедение:. Учебник для высших технических учебных заведений. Текст. / Ю.М. Лахтин, В;П. Леонтьева -4-е изд., переработанное. М;: 000 «Издательский дом Альянс», 2009.-528 е.: ил.

31. Фельдштейн, Е.Э., Корниевич М.А. Обработка отверстий; Справочник Сверловщика — Мн.: Дизайн ПРО, 2000. 272 е., ил.

32. Справочник инструментальщика / И!А. Ординарцев, F.B. Филиппов* А.Н: Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева. Л.: Машиностроение; Лёнингрютд-ние; 1987. — 846 е.: ил:

33. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и; примеров? по резанию металлов и режущему инструменту: Учебное пособие. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1984, - 400 е., ил.

34. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей Текст.: учеб. для вузов; Изд 5-е. стер. М.: Высш. шк., 1998. — 576 с.

35. Повышение прочности* и- износостойкости твердосплавного инструмента Текст. / Л.Г. Куклин [и др.]. М.: Машиностроение, 1968

36. Повышение прочности и износостойкости твердосплавного инструмента Текст.;/ ЛШ. Куюган [и*др:]: — М:: Машиностроение; 1968"- 140с. ' ■. /-'■• ■■ ' , ' . .

37. Сухов, С.А;.О методах измерения температур при трении твердых тел: Третья научно-техническая- конференция по вопросам повышения износостойкости и; срока службы машин Текст.; / С.А. Сухов.-М.:Машгиз, 1957. 43 с.

38. Овсеенко, А.Н. Технологическое обеспечение качества изделий машиностроения. Учебное пособие Текст. / А.Н. Овсеенко, В.И. Серебряков, М1М. Раек М:: «Янус-К», 2004. - 296 с.

39. Абезгауз, Г.Г, Справочник по вероятностным расчетам. Текст. / Г.Г Абезгауз, А.Н. Тронь, Ю.Н. Копенкин, И.А. Коровина. М., Воениздат, 1970, 536 е., ил.

40. Семенченко, Д.И. Режущие инструменты и контрольно-измерительные приборы: Обзор Текст. / Д.И. Семенченко, А.В. Высоцкий; НИИМаш. — М., 1984. 68 е.: ил. - (С-1 «Станкостроение»).

41. Армарего, И. Дж. А. Обработка металлов резанием: Пер; с англ: Текст.; / И.Дж.А. Армарего, Р.Х. Браун. .М.: Машиностроение, 1977.-325с.: ил.

42. Зорев, Н.Н. Развитие науки о резании; металлов Текст. / Н.Н. Зо-рев, Г.И. Грановаский, М.Н. Ларин и др. М:: Машиностроение, 1967.

43. Бармин, Б.П. Вибрации и режимы резания Текст. / Б.П. Бармин. -М.: Машиностроение, 1972. 72 с.

44. Рубинштейн, С.А. Основы учения о резании металлов и режущий , инструмент Текст. / С.А. Рубинштейн, Г.В. Левант, Н.М. Орнис, Ю.С. Тарасевич. М.: Машиностроение, 1968. - 392 с.

45. Лоладзе,- Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента Текст. / Т.Н: Лоладзе: Ml: Машиностроение, 1982. - 320 е.:ил.

46. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по* специальностям "Технология машиностроения", "Металлорежущие станки и инструменты" Текст. / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. — М.: Машиностроение, 1989. 328 е.: ил.

47. Макаров; А.Д. Износ и стойкость режущих инструментов Текст. / А.Д. Макаров. М.: Машиностроение, 1966. - 264 е.: ил.

48. Филиппов, Г.В. Режущий инструмент Текст. / Г.В. Филиппов. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1981. — 392 е.: ил.

49. Вульф, A.M.1 Резание металлов Текст., / A.M. Вульф. 2-е изд. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1973. - 496 с.

50. Филоненко; G.H. Резание металлов . Текст. / С.Н. Филоненко. -Киев: Вища школа, 1969. 260 с.

51. Горбунов, Б.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки: Учеб: пособие для студентов немашиностроительных специальностей вузов Текст. / Б.И: Горбунов. М.: Машиностроение, 1981. - 287 е.: ил.

52. Башков; В.М. Испытания режущего инструмента на стойкость Текст. / В.М Башков. Мл Машиностроение, 1985. - 136 с.: ил.

53. Лухвич, А. А. Структурная зависимость термоэлектрических свойств и неразрушающий контроль Текст. / А.А. Лухвич; А.С. Каролик, В.И. Шарандо.—Мн.: Навука i тэхшка,1990. 192 с.

54. Инструментальные режущие материалы., Текст. / М.: Изд-во АН СССР, 1960. -112 с.

55. Хает, Г.Л. Прочность режущего инструмента Текст. / Г.Л. Хает. -Mi: Машиностроение, 1975; 168 с.:.ил.

56. Хольм; Р. Электрические контакты: Пёр. с англ. |?Гёкст.?/.Иодфед;.

57. Брз^скина^.А;А. Рудницкого: -М^: Изд-во; иностр- лит., 1961.

58. Лоладзе, Т.Н. Износ режущего инструмента Текст. / Т.Н. Лолад-зе.-М.: Машгиз, 1958.-356 с.

59. Гасанов, К.К. 0 закономерностях рассеивания характеристик размерной стойкости резцов Текст. / К.К. Гасанов; В.М. Кривошей, Т.И- Седыгов // Оптимизация процессов резания жаро- и особо-прочных.материалов: Межвуз; темат.на5^: сб; Уфа, 1983. - С. 100-105.

60. Постников; С.Н. Электрические явленияшри трении и резании Текст. / С.Н. Постников. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во, 1975.-280 с.

61. Кретинин, О.В. Исследование спектра ТЭДС и сил при резании Тёкст. / OiBi,Кретинин // Труды ГПИ! — Горький; Л970У Т: 26;/ Вып.4.-С. 17-18. •

62. Кретинин, О.В. О возможном подходе к оценке контактных явле-нийлри'граничном трении Текст. / О.В. Кретинин, С.А". Кудрявцев // Автоматизированные технологические и мехатронные системы в машиностроении: Сб. науч. трудов. Уфа: УГАТУ, 1997. — С. 152-159.

63. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания Текст. / А.Д. Макаров. -М'.: Машиностроение, 1976. — 278 с.

64. Трусов, В.В. Активная диагностика-состояния, режущего инструмента по контактной температуре резания «Текст. / В.В. Трусов // Расчёт режимов на основе общих закономерностей процессов резания: Межвуз. сборник. Ярославль, 1982. - С. 86-95.

65. Зоркитуев, В:Ц. Устройство для. измерения электрической проводимости контакта «инструмент-деталь» в системах управления процессом резания Текст. / В.Ц. Зоркитуев, Щ.Г. Исаев // Измерительная техника. 1984. - №4. - С. 16-17.

66. Зоркитуев, В.Ц. Вопросы создания систем автоматического управления- по электрическим параметрам процесса резания

67. Текст. / В.Ц. Зоркитуев, Ш.Г. Исаев, А.Д. Никин// Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. Уфа: УАИ, 1984. -Вып.7. - С. 102^108.

68. Зоркитуев, ВТД. Определение текущего износа инструмента при непрерывном резании Текст. / В.Ц. Зоркитуев, Ш.Г. Исаев // Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов: Межвуз. науч. сб. Уфа, 1985. - С. 110-115.

69. Машиностроение: Энциклопедия. В 40 т. Раздел III. Технология производства машин. Т. III-7. Измерения, контроль, испытания и диагностика Текст. / Ред.-сост. В.В. Клюев; Отв. ред. П.Н. Беля-нин. -М.: Машиностроение, 1996.— 464 е.: ил.

70. Куликов, М.Ю. Разработка способов* повышения работоспособности режущего инструмента на основе анализа механизмов его микро- и субмикроразрушения: Дис. . д-ра техн. наук: 05.03.01 Текст. / М.Ю: Куликов. Mi, 1998. - 358 с. - Библиогр.: с.329-358.

71. Воронцов, А.Л. Разработка новой теории резания Текст. / А.Л. Воронцов, Н.М. Султан-Заде, А.Ю. Албагачиев // Вестник машиностроения 2008; №1, с.54-63

72. Сидоров; А.С. Мониторинг и прогнозирование износа режущего инструмента в мехатронных станочных системах: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.06 Текст. / А.С. Сидоров. Уфа: УГАТУ, 2007. - 17 с.

73. Костецкий, Б.И. Стойкость режущих инструментов Текст. / Б.И. Костецкий. М.: Машгиз, 1949. - 252 с.

74. Шишкин, И.Ф: Метрология, стандартизация и управление качеством: Учеб. для вузов Текст. / И.Ф. Шишкин; Под ред. Н.С. Соло-менко. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 342 е.: ил.

75. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и^ учащихся втузов Текст. / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. 13-е изд., испр. - М.: Наука, 1986. - 544 с.

76. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 Текст. / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1985. - 496 е.: ил.

77. Nachtigal C.L. Aktive control of Machine Tool chatter / C.L. Nachti-gal, N.H. Cook // Trns. ASME. Ser. D. Journal of Basis Engineering. -1970.-Vol. 92.-P. 38-45.

78. Мельник E.E. Метод и средство контроля состояния и оценки стойкости твердосплавного режущего инструмента: Дис. . .канд. техн. наук Текст. / Е.Е. Мельник Орел, 2003. - 234 с.