автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Точение деталей из труднообрабатываемых материалов при воздействии импульсов электрического тока

003406058

На правах рукописи

ШАДСКИЙ Владимир Геннадиевич

ТОЧЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Специальность: 05.03.01 - «Технологии и оборудование механической и

физико-технической обработки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2009

Тула 2009

003486058

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сальников Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Любимов Виктор Васильевич

кандидат технических наук Татаринов Владимир Николаевич

Ведущая организация: ФГУП «ГНПП «Сплав», г.Тула

Защита состоится «22» декабря 2009 г. в I ( часов на заседании диссертационного совета Д212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600 г. Тула, пр. Ленина, 92, 9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Автореферат разослан «18» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

7

А. Б. Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В развитых промышленных странах объем продукции металлообработки составляет около 30...40 % общего производства продукции. Характерным признаком современного производства является постоянный рост требований к эксплуатационным свойствам выпускаемой продукции. Это приводит к появлению материалов со специфическими свойствами, снижающими эффективность их обработки традиционными методами, например в результате вынужденного снижения интенсивности обработки, уменьшения стойкости инструмента и увеличения энергозатрат.

Благодаря научным исследованиям и опыту промышленности достигнут значительный прогресс в механической обработке: разработаны оригинальные схемы резания и усовершенствованы традиционные методы обработки, освоены новые инструментальные материалы и износостойкие покрытия, созданы эффективные составы СОЖ и т.п. Однако большинство из них эффективны лишь в определенных, узких условиях эксплуатации, а реализация их, как правило, связана с серьезными материально-техническими затратами. Такое положение является результатом недостаточной изученности процесса резания.

В создавшейся ситуации наиболее перспективными являются поиски альтернативных путей повышения эффективности процесса резания. К ним следует отнести введение в зону резания дополнительной энергии, снижающей работу при образовании новых поверхностей.

Несмотря на большое количество исследований в этом направлении, остались открытыми вопросы определения оптимальных значений энергии, условий ее ввода и дозирования, согласования дополнительных и основных источников энергии.

Проведенный анализ позволил сделать вывод, что исследование и разработка высокоэффективных технологических процессов механической обработки, использующих скрытые возможности процесса резания и направленных на экономию энергетических и материальных ресурсов, является актуальной научно-технической задачей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках исследований по проекту РФФИ №-07-08-97631 «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов с введением в зону резания импульсов электрического тока», по проекту РФФИ №-09-08-99036-р-офи «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов, основанных на принципах пространственно временной адаптации положения режущей кромки инструмента по состоянию упругопластического деформирования материала в зоне резания», по хоздоговору №65-К-9/2211 «Разработка и внедрение комплексной системы высокоэффективных технологий, оборудования и мероприятий, направленных на повышение качества продукции, экономию энергетических и материальных ресурсов в условиях промышленных предприятий», выполненных в рамках

государственного контракта с администрацией Тульской области №ГШ72/Д0176-Ц.

Объектом исследований являются процессы точения, связанные с введением дополнительных потоков электрической энергии, обеспечивающих изменение условий упругопластического деформирования

труднообрабатываемого материала в зоне резания при его направленном разрушении, условия их ввода, дозирования и согласования в пространстве и времени с основным потоком энергии.

Предметом исследований являются механизмы взаимодействия основного и дополнительного потоков энергии, вводимых в зону резания для повышения эффективности процессов точения, их проявления в технологических показателях, и модели, описывающие реализуемые процессы.

Цель работы заключается в повышении эффективности процессов точения деталей из труднообрабатываемых материалов при воздействии импульсов электрического тока в зоне резания с оптимизацией его параметров, условий ввода, дозирования и согласованием основных и дополнительных источников энергии.

В связи с поставленной целью в диссертационной работе сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести анализ известных методов повышения эффективности процессов резания, а также процессов упругопластического деформирования материала в зоне резания, позволяющих определить механизм и условия возникновения на макро- и микроуровнях интенсифицирующих эффектов при введении в зону резания дополнительных потоков энергии.

2. Установить взаимосвязь параметров и условий ввода импульсов электрического тока с фазы упругопластического состояния зоны резания на основе математической модели, описывающей инициализацию дополнительных локальных источников тепловой и механической энергии.

3. Обосновать выбор процессов, отражающих внешние проявления фазы упругопластического состояния зоны резания и позволяющих сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий оптимального приложения интенсифицирующего воздействия.

4. Провести экспериментальные исследования способов повышения эффективности процессов точения при воздействии импульсов электрического тока, подтверждающие правильность теоретических положений и методов определения параметров импульсного электрического воздействия, условий его приложения и фазы упругопластического состояния зоны резания.

5. Разработать способ повышения эффективности процесса резания импульсами электрического тока, обеспечивающий снижение затрат энергии и уменьшение износа инструмента на операциях точения.

Методы исследования. Теоретические исследования вопросов повышения эффективности процессов точения импульсами электрического тока проводились с использованием методов термодинамики, механики, теории управления, электродинамики, основных положений технологии машиностроения. Вычислительные эксперименты осуществлялись с

использованием современных методов и средств математического и имитационного моделирования электромеханических и тепломеханических систем на основе стандартных пакетов и программ. Экспериментальная проверка результатов работы проводилась на реальном технологическом оборудовании и специальных установках. Достоверность результатов подтверждается их совпадением с выдвинутыми теоретическими положениями и известными достижениями в технологии машиностроения.

Наиболее существенные научные результаты, полученные соискателем.

1. Результаты анализа способов повышения эффективности процессов резания и методов описания упругопластического деформирования труднообрабатываемого материала в зоне резания на стадии предразрушения, ставших основой для идентификации процессов точения с импульсами электрического тока.

2. Математическая модель взаимодействия основного и дополнительного потоков энергии при точении с импульсами электрического тока, устанавливающей взаимосвязь их энергий и условий ввода с фазой упругопластического деформирования материала в зоне резания.

3. Обоснование выбора процесса, отражающего внешние проявления динамики изменения фазы упругопластического деформирования материала в зоне резания и позволяющего сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий ввода интенсифицирующего воздействия.

4. Научное подтверждение теоретических положений и методов определения параметров импульсного электрического воздействия, условий его приложения и фазы упругопластического состояния зоны резания результатами экспериментальных исследований.

5. Способ повышения эффективности процесса резания импульсами электрического тока, обеспечивающего снижение затрат энергии и уменьшение износа инструмента на операциях точения.

Научная новизна заключается в обосновании условий согласования в пространстве и времени основного потока механической энергии при точении заготовок из труднообрабатываемых материалов и дополнительного, создаваемого импульсами электрического тока, базирующемся на влиянии изменяющегося при упругопластическом деформировании эффективного сечения плоскости сдвига, на формировании в этой области дополнительных локальных источников тепловой и механической энергии, раскрываемых на основе математического описания электродинамических сил, обусловленных образованием областей стягивания линий тока при обтекании дефектов и дислокационных скоплений, и электрического микровзрыва перемычек между скоплениями микротрещин.

Практическая реализация работы. В диссертации разработаны способ и устройство для повышения эффективности процесса резания (Пат. Заявка 2009111372 Российская Федерация, МПК8В23В1/00. Способ обработки металлов с подачей электрического тока в зону резания), обеспечивающие

снижение энергоемкости операций точения и повышение качества обработанной поверхности.

Разработанная методика определения параметров интенсифицирующего воздействия, учитывающая характеристики обрабатываемого материала, режимы резания, средства технологического оснащения и требуемые значения шероховатости, позволяет формировать дополнительный поток энергии, воздействующий на резание и согласованный с основным в пространстве и времени.

Созданная система средств, обеспечивающая снижение энергоемкости процессов точения, прошла апробацию в ОАО «Тульский оружейный завод» и рекомендована к внедрению в ОАО «ТНИТИ», г. Тула. Результаты работы внедрены в учебный процесс по специальности 220300 «Автоматизация технологических процессов и производств» в дисциплине «Процессы и методы обработки материалов».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (Тула 2006); на международной конференции АПИР -13 (Тула 2008); на межрегиональной научной конференции «Фундаментальная наука центральной России» 2008); на XXXII Гагаринских чтениях. (Москва, М: МАТИ, 2006); на 1-й магистерской научно-технической конференции (Тула

2006); на 1-й молодежной научно-практической конференции студентов Тульского государственного университета "Молодежные инновации" (Тула,

2007); на 2-й магистерской научно-технической конференции (Тула, 2007); на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2006-2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 в изданиях, входящих в Перечень ведущих рецензируемых изданий ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 140 наименований, общим объемом 128 страниц машинописного текста, включая 35 рисунков, 4 таблицы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснованы актуальность темы исследования, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен анализ способов интенсификации процессов резания и методов описания упругопластического деформирования материала в зоне резания на стадии предразрушения. Определены факторы и выделены управляющие воздействия, оказывающие наиболее существенное влияние на энергоемкость операций.

При изготовлении современных машин все более широко применяются материалы со специальными физико-механическими свойствами. При высоких эксплуатационных показателях материалы на основе вольфрама, никеля, молибдена, сложнолегированные стали и т.п. характеризуются очень низкой

обрабатываемостью. Помимо увеличения скорости резания при обработке таких материалов существуют и альтернативные пути повышения эффективности их лезвийной обработки. Весьма перспективным в этом смысле является применение дополнительных потоков энергии.

Проведен анализ таких методов повышения эффективности резания труднообрабатываемых материалов как высокоскоростное точение, точение с наложением вибраций, с плазменным, лазерным, индукционным, электроконтактным нагревом, с подогревом в зоне резания, высокоскоростная обработка с дополнительным тепловым воздействием, вибрационное резание с электрическим подогревом. Выявлены достоинства и недостатки каждого из рассмотренных методов.

Значительный вклад в решение задач обработки труднообрабатываемых материалов внесли известные отечественные и зарубежные ученые: В.Ф. Бобров, В.И. Владимиров, A.A. Волков, Э.М. Гутман, Е.У. Зарубицкий, В.Ц. Зориктуев, B.C. Иванов, Н.И. Иванов, A.A. Игнатьев, В.В. Каллиопин, Т.П. Костина, А.К. Коттрелл, Ю.Г. Кабалдин, А.И. Ландау, А.И. Марков, Т.Г. Насад, Л.В. Окороков, В.Н. Подураев, С.Н. Постников, А.Н. Резников, H.H. Рыкалин, В.К. Старков, Ю.С. Степанов, Н.Ф. Талантов, A.A. Углов, Л.Н. Филимонов, В.М, Финкель, Д.С. Элинсон и др., Беккер, Д. Кумабэ, Т. Екобори, Дж.Р. Райе, Г. Хакен, Шефферд, Шульц, Мульдер и др.

Однако остался не решенным круг задач, связанных с согласованием основного и интенсифицирующего потоков энергии.

Показано, что эффективно описать процессы разрушения материала в зоне резания можно с помощью дислокационной теории. Она, в частности, доказывает, что термическая активация не приводит к образованию новых дислокаций в процессе деформаций, но помогает им преодолеть препятствия, а, следовательно, скорость деформации можно увеличить при повышении температуры. Текучесть материалов имеет динамическую природу, которая выражается во временной задержке пластического течения от момента приложения нагрузки.

На основе анализа методов повышения эффективности процессов резания, показано, что наиболее перспективны методы с применением электрического тока. В результате его действия появляется возможность избирательного воздействия на скопления стоячих дислокаций, снижающих уровни энергетических барьеров на пути движения подвижных дислокаций. Это является причиной существенного снижения сил резания и износа инструмента. Однако вопросы определения частоты следования импульсов, их мощности и согласования с характеристиками процесса резания остались не решенными. Таким образом, актуальной является задача обработки резанием труднообрабатываемых материалов с применением интенсифицирующего воздействия.

На основании вышеизложенного определена цель диссертационной работы и сформулированы задачи научных исследований.

Вторая глава посвящена разработке математической модели процесса разрушения зоны резания при повышении эффективности процесса точения

импульсами электрического тока, учитывающей параметры основного и дополнительного воздействий и устанавливающей взаимосвязь их энергий, условий ввода и фазы упругопластического деформирования материала зоны резания.

Для обеспечения единого подхода к электрическим и механическим процессам, протекающим в зоне предразрушения в условиях интенсификации процесса резания электрическим током, предложено использовать положения дислокационной теории, объясняющие изменение электрического сопротивления и прочности эволюцией дислокационной структуры локального объема обрабатываемого материала.

В основу исследования упругопластического деформирования зоны резания положено известное положение дислокационной теории: в области предразрушения имеется некоторая концентрация «слабых мест», в которых может зародиться трещина. Увеличение дефектности структуры приводит к уменьшению «живого сечения» плоскости сдвига на суммарную площадь трещин \|/(ст), приходящуюся на единицу площади поперечного сечения зоны предразрушения:

= 5(7-4/(0)), (1)

где 5, 5эф- площадь поперечного сечения плоскости сдвига и ее эффективное значение.

Анализ известных экспериментальных зависимостей распределения плотности дислокаций, полученных В. К. Старковым, показал, что они являются функциями режимов резания р(И,1/р,5д,Ьг), где И - координата

точки относительно некоторой плоскости, соответствующей максимальной их концентрации; Бд, Ур, Ьг - оборотная подача, скорость и глубина резания

соответственно. Эти распределения носят эволюционный характер, изменяясь от закона близкого к нормальному к гамма-распределению, по мере изменения положения участка материала в области предразрушения (рис.1).

В соответствии с теорией дислокаций напряжение, необходимое для пластической деформации,

(2)

кР

где О — модуль сдвига; Ь — вектор Бюргерса; кр - численный множитель.

Тогда суммарная площадь трещин, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения зоны предразрушения,

ч/(в)=ДЛлрА.*рА). О)

где Ь^р- критический размер зоны предразрушения (по Гриффитсу может быть

принят равным критическому размеру дискообразной трещины, при котором ее рост энергетически выгоден).

В соответствии с моделью твердого тела Максвелла учтен релаксационный характер изменения напряжений:

>УрА) = ^ср+^а- «ЯФкр -Р(Л А>ур А)]. (4)

где ркр— критическая плотность дислокаций, соответствующая разрушению материала.

Образование дефектной структуры в зоне резания показано на рис.2.

л__ь.

Рис.2. Схема образования дефектной структуры в зоне резания

При интенсификации процесса резания импульсами электрического тока энергетические потоки распределяются в соответствии со схемой, приведенной на рис.3.

Из приведенной схемы видно, что подводимая к зоне резания электрическая энергия поглощается переходными контактными сопротивлениями на передней и задней поверхностях резца, а также на сопротивлении, обусловленном наличием плоскости сдвига . Параметры последнего сопротивления определяются контактным усилием и условиями ее упругопластического деформирования. В частности, площадь поперечного сечения этой зоны проводимости зависит от плотности распределения дислокаций и микротрещин, т.е. от эффективного его значения. Кроме этого предложено учитывать известное влияние электрического тока на

механические характеристики материалов, в частности на модуль упругости Е и предел прочности а¡>, с помощью зависимостей,

Е = Е0+Ре11 + Ре212; оь=оЬ0+^11 + ^212, (5)

где начальные значения модуля упругости и предела прочности;

Ре1> Ре2> Ра/. Ра2~ эмпирические коэффициенты.

При подводе к зоне резания импульсного электрического тока предложено рассматривать следующие стадии процесса разрушения:

- возникновение электродинамических сил между поверхностями микротрещин, которые способствуют их росту в результате уменьшения их критической величины ;

- тепловой разогрев зоны резания;

- электрический микровзрыв перемычек между трещинами;

- расширение плазменной области.

В зависимости от параметров импульсного воздействия преобладает та или иная стадия.

электрического тока

Для нахождения электродинамических сил зона предразрушения, представлена в виде двух одинаковых цилиндрических проводников конечного радиуса Ь, контактирующих по торцам, перпендикулярным осям. Площадь их поперечного сечения соответствует площади плоскости сдвига. В плоскости контактирования имеется N проводящих площадок радиуса а3, образованных соответствующими сечениями перемычек между трещинами, расположенными случайным образом. Каждая .<; -я площадка характеризуется координатами ее центра гх а в цилиндрической системе координат с осью

перпендикулярной плоскости контактирования.

Для нахождения уравнений

1_ 8_ г дг

с граничными условиями:

электродинамических сил использована система

дг ) г2 гогЁ = 0 ;

82Е.

д2Е,

5сГ д:г

гоШ = оЁ

= 0,

(6)

о, I

Яп|-=1

^ф I г=°0 — ^г | -=00 — ® '

(7)

Яг|__=оо=0.

/ г

Средняя величина электродинамической силы, действующей в зоне предразрушения по нормали к плоскости скольжения,

(8)

Для упрощения выкладок принято, что все N перемычек между трещинами имеют одинаковый размер. В этом случае электродинамическая сила, действующая на участок плоскости скольжения с поперечным размером Ь!=ы4ы и имеющая одну проводящую площадку с центром на оси контактирующих проводников, т.е. при г3 =0, Iх = I/ N= а,5 = 1,

21

■Л

00 1

I

>И0 ГЬ1 пМ2 К" ) т=1\и0(\т)

Ъ,

У

я а Ь1

\

Л

-1

(9)

где Хт - корни функции Бесселя /д(Хт) = J¡(km) = 0.

Соотношения 6//а и N определяются дефектностью структуры и могут быть выражены через относительное значение площади трещин:

Выражение (9) показывает, что по мере увеличения дефектности структуры возрастает среднее значение электродинамических сил, способствующих расширению и лавинообразному росту трещин.

На распределение электродинамических сил по контуру трещин существенное влияние оказывает угол их раскрытия. Он позволяет оценить значение сил, действующих в критической области, у их вершин. Если предположить, что трещина имеет эллиптическую форму, то концентрация электродинамических сил идентична концентрации напряжений и определяется соотношением радиусов скругления.

Это показывает, что электродинамические силы обладают избирательными свойствами. Наиболее интенсивно они воздействуют на вершины трещин, способствуя возрастанию в их окрестности плотности

дислокаций, их росту, а следовательно, и уменьшению "живого сечения" плоскости сдвига и увеличению его переходного сопротивления ,

В качестве основной структуры источника электрической энергии для интенсификации процесса резания импульсами электрического тока выбрана типовая схема с накопителем энергии - конденсатором. Нагрузкой для него является зона резания, электрические характеристики которой определяются условиями упругопластического деформирования, тепловыми и электродинамическими процессами. Уравнение этого источника может быть представлено в следующем виде:

Ы + (Яь + Яд)1+Яд1 + (1/С)1 = 0; (10)

Яд = Яо ехр(* ]Г(1)Л); о

Яо=-

где сопротивление зоны резания, изменяющееся под действием внешних и внутренних факторов (сопротивление проводника в твердой фазе); Непостоянное сопротивление внешней цепи, включающее в себя сопротивление контакта инструмента и стружки Ь— индуктивность токоподводов

источника энергии; С— емкость накопителя энергии (конденсатора); Яд-начальное значение изменяющейся составляющей переменного сопротивления; 1и- длительность твердой фазы переменного сопротивления; р,- среднее значение теплового коэффициента сопротивления; р - угол наклона плоскости сдвига; ф — главный угол в плане резца.

Поскольку длительности предлагаемых интенсифицирующих импульсов меньше времени образования элемента стружки, принято допущение: в течение их действия условия упругопластического деформирования в зоне предразрушения не изменяются.

Для электрического микровзрыва перемычек между микротрещинами необходимо, чтобы тепловая энергия, выделившаяся в перемычке, была бы больше энергии ее сублимации. Микровзрыв играет роль инициализатора разрушения, т.е. определяет начало старта одной или нескольких трещин, после которого происходит их самопроизвольный рост, носящий лавинообразный характер. Для определения объема материала, подвергающегося микровзрывному испарению, предложена следующая зависимость:

Кс«(0,/..Д5)Д^50[/-1)/(а)]/8тфзтр. (11)

При разрушении перемычки образуется плазма, которая прогрессивно расширяется, заполняет всю полость трещины и воздействует на ее стенки в направлении расширения. При описании процессов в плазменной области она рассматривается как смесь идеальных газов:

/> = (—]> (12) I 216.7 )

где Р - давление в канале плазмы; п-к - среднее число частиц, находящихся в плазме при данных условиях; р „ - плотность плазмы.

Энергетический баланс в канале плазмы представлен системой уравнений

где и - падение напряжения на дефектном слое; I- среднее значение тока, проходящего через перемычку; Н— энтальпия плазмы; Нд — энтальпия контактируемых материалов; т — масса плазмы; 8— коэффициент поглощения излучения плазмы; Кр — доля мощности, расходуемой на образование плазмы.

Ход кривой Р(0 позволяет сделать выводы о влиянии газодинамических процессов, обусловленных микровзрывным испарением, на процесс разрушения. Расчет показывает, что в первые моменты расширения

плазменного облака давление в нем может достигать 10 МПа. Поскольку очаг электрического микровзрыва находится в вершине микротрещины, то он интенсифицирует ее расширение.

Описание процессов точения с импульсами электрического тока не ограничивается рассмотрением явлений, связанных с их проявлением в зоне резания. Как показано на рис.3 тепловые источники возникают на передней и задней поверхностях инструмента. Интенсивность этих источников определяется переходными сопротивлениями, величина которых зависит от площади и твердости контактируемых поверхностей, а также от усилия контактирования.

Площади механического контакта инструмента со стружкой и заготовкой при обработке определены с помощью известных зависимостей И.В. Крагельского. Они позволили установить их однозначную связь с режимами резания.

На основании полученных зависимостей доказано, что одним из доминирующих факторов, определяющих переходные сопротивления инструмента со стружкой и заготовкой, является контактная сила. Она определяет не только интенсивность тепловых источников, действующих на поверхностях инструмента, но и условия подвода энергии к зоне предразрушения. Проведенные исследования, в частности, показали, что для того, чтобы локализовать дополнительную электрическую энергию в заданной области пространства (плоскости сдвига) в нужное время, когда в области предразрушения накопилась требуемая концентрация дефектов, необходимо выбрать момент, когда сила контактирования на передней поверхности резца была бы максимальной, а на задней поверхности - минимальной. Анализ динамических процессов, протекающих в технологической системе, показывает, что этому соответствуют периоды времени, в которых на резец действуют максимальные отжимающие силы.

(13)

Предложенное математическое описание процессов, протекающих в зоне резания при точения с импульсами электрического тока, позволяет установить закономерные связи параметров основного и дополнительного воздействий, определяемые через энергию импульсов, условия их ввода и фазу упругопластического деформирования материала.

В третьей главе приведена процедура идентификации параметров математической модели и результаты исследования внешних проявлений фазы упругопластического деформирования материала в области предразрушения, положенные в основу контроля ее состояния. Предложены способ и алгоритм управления процессом направленного разрушения зоны резания, обеспечивающие снижение энергоемкости операций точения.

Для формализации расчетных зависимостей, рассмотренных выше, сделано предположение, что распределение плотности дислокаций в зоне предразрушения подчиняется закону близкому к нормальному распределению относительно наиболее вероятного положения плоскости сдвига и зависит от режимов резания. В результате аппроксимации известных экспериментальных зависимостей плотности дислокаций, рассмотренных В.К. Старковым, получено следующее выражение:

( 1( Ь

V

Кг =а„„ • Акри)(^-)2 ■ ■ ехр( У М4\ (14)

и «О-втр йовтср Уу-е^ът р у

Д = адехр"СТ""Гр; Акр(0 = Ак 0{1 + ЧТг)-Х(0 = (2-?/7»,

где ^¡.-коэффициент влияния режима обработки на распределение плотности дислокаций; спп - нормированное значение предела прочности; Я-зависимость плотности дислокаций от скорости через поле рассеяния; Тг-период релаксации деформируемого состояния зоны резания; фазовая скорость; е^-относительная деформация; /-текущее время; АКро, а^, Ьо,Ье1- коэффициенты аппроксимации.

В результате моделирования получены плотности распределения дислокаций в двух крайних точках дефектного слоя (т¡, тп) при различных значениях интенсифицирующего тока (рис.4).

Для обоснования выбора процессов, отражающих внешние проявления фазы упругопластического состояния зоны резания, использована модель твердого тела Максвелла. Она описывает явление релаксации напряжений при резании и определяет частоты волнового процесса распространения деформаций в зоне резания:

I Р: и„ БтРвтср уч

где ау - удельная потенциальная энергия бесконечно малого участка среды; Р2— средне значение силы резания, соответствующее конкретным условиям обработки; оп- фазовая скорость распространения деформаций в металлах; Ь^- высота деформируемого слоя, соизмеримая с длиной волны X; у— координата распространения волн деформации.

Из анализа полученной зависимости видно, что, если у подчиняется нормальному распределению, то релаксационные процессы характеризуются широким спектром частот. Наибольший интерес представляет диапазон частот (2...4 кГц), т.к. он отвечает этапам образования сегментов стружки на чистовых операциях.

° ' » '»И мм

Рис.4. Плотность распределения дислокаций в дефектном слое для ЗОХРА: а) - в точке т\; б) - в точке тп при различных средних значениях интенсифицирующего тока: 1 - 1ср = О А, ¥р = 1,5 м! с; 2 -1ср = 100 А, Ур=1,5 м/с;3— 1ср = 100А, Ур=6 м/с. с) — динамика изменения функция дефектности зоны предразрушения

Таким образом, выделение соответствующей гармонической составляющей в спектре частот, генерируемых в зоне резания, позволяет контролировать характер протекания процесса упругопластического деформирования материала с целью определения оптимального момента для приложения интенсифицирующего воздействия.

Очевидно, что внешним проявлением этого процесса является периодическое изменение нагрузки на резец. В этом случае параметры

движения резца являются средством оперативного контроля фазы упругопластического деформирования материала в зоне резания и согласования во времени момента введения в нее дополнительного интенсифицирующего воздействия. Он является наименее инерционным звеном в технологической системе и обладает избирательными свойствами в смысле воспроизведения волновых процессов, сопровождающих процесс резания.

Колебания режущей кромки резца, являющиеся внешним проявлением релаксационных процессов в зоне резания, могут быть отнесены к классу эргодических стационарных процессов. Спектральные плотности таких случайных процессов описывают распределение мощности сигнала по частотному спектру и позволяют определить характер изменения случайного сигнала при прохождении через элементы системы. Измерительная система должна иметь параметры, обеспечивающие минимум ошибки воспроизведения даже при наличии помех на ее входе.

На основе проведенных исследований разработан способ электротоковой интенсификации процесса точения, основанный на пропускании через зону резания импульсов электрического тока и регулировании длительности импульсов и пауз в зависимости от фазы колебаний резца, а следовательно, и фазы упругопластического деформирования материала в зоне резания. Длительность импульсов выбирается не более 0,2...0,3 периода его колебаний. Подают их в момент максимальной скорости прогиба резца, а энергия выбирается равной энергии сублимации. Предложенный способ обеспечивает снижение энергоемкости операций точения и уменьшение износа инструмента.

В четвертой главе приведены устройство, реализующее способ электротоковой интенсификации процесса резания, методика проведения и результаты экспериментальных исследований процессов резания с импульсами

На рис.5: 1 - передняя бабка; 2 - подвижный контакт; 3 - патрон; 4 -заготовка; 5 - зона резания; 6 - датчик вибрации; 7 - резец; 8 - изолятор; 9 -неподвижный токоподвод; 10 - ОУ-формирователь импульсов электрического

тока; 11 - блок предварительного усиления сигналов; 12 - избирательный фильтр; 13 - формирователь синхроимпульсов; 14 - формирователь длительности импульсов; 15 - формирователь амплитуды импульсов тока.

Анализ процессов, протекающих в зоне резания, показал, что зависимость отношения силы резания при воздействии импульсов электрического тока к силе резания без него от среднего значения величины тока имеет монотонно убывающий характер. На характер этой зависимости не оказывают практически никакого влияния ни характеристики обрабатываемого материала, ни режимы резания. Наибольшее снижение сил резания наблюдается у трудообрабатываемых материалов типа ЗОХРА. В определенных условиях уже при среднем значении тока 100 А оно достигает 30 %.

В результате проведенных исследований установлено, что при подведении к зоне резания импульсов электрического тока с энергией, эквивалентной энергии сублимации перемычек между трещинами зоны предразрушения, согласованном по времени с фазой ее упругопластического деформирования, приводит к повышению эффективности электрического воздействия. Оно проявляется в увеличении числа и интенсивности локальных источников энергии в зоне резания, а следовательно, и в уменьшении отношения мощности резания с током к мощности резания без тока. При относительной доле дополнительно введенной энергии, не превышающей 1,4...2% от основного потока, энергоемкость процесса точения заготовок из труднообрабатываемых материалов уменьшается на 10..15%. Это подтверждает высокие потенциальные возможности предлагаемого способа обработки.

Основные выводы

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научно-технической задачи: интенсификация процесса точения деталей из труднообрабатываемых материалов импульсами электрического тока в результате создания в зоне резания дополнительных локальных источников тепловой и механической энергий, параметры которых изменяются в соответствии с изменением в ней условий упругопластического деформирования, снижающих потенциальный барьер разрушения обрабатываемого материала.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. В результате проведенного анализа установлено, что наиболее перспективным способом повышения эффективности процессов резания труднообрабатываемых материалов является введение в зону резания дополнительного потока электрической энергии, причем электроконтактным способом.

2. Установлена взаимосвязь режимов резания с параметрами импульсов электрического тока и фазой упругопластического состояния зоны резания, описываемая математической моделью процесса разрушения, базирующейся на дислокационном подходе и учитывающей действие электродинамических сил,

обусловленных образованием областей стягивания линий тока при обтекании дефектов и дислокационных скоплений и электрического микровзрыва перемычек между скоплениями микротрещин, создающих в области предразрушения дополнительные локальные источники тепловой и механической энергии.

3. Установлено, что действие основного потока механической энергии, сопровождающееся упругопластическим деформированием зоны резания, приводящим к образованию дефектной области, характеризуемой скоплением микротрещин, уменьшающим эффективное сечение плоскости сдвига, создает условия для инициирования локальных источников тепловой и механической энергии на перемычках между трещинами при пропускании через нее электрического тока. Эти источники обладают высокой эффективностью и избирательностью, поскольку воздействуют на микроуровне, снижая потенциальные барьеры на пути перемещения подвижных дислокаций.

4. Показано, что интенсивность локальных источников механической энергии, создаваемых электродинамическими силами в зоне резания, определяется фазой ее упругопластического деформирования и амплитудой импульсов тока. В результате математического моделирования установлено, что для инициализации лавинообразного роста трещин и направленного разрушения зоны резания необходимо, в частности, при дефектности

-з

зоньц// = 0,95 формировать импульсы тока с амплитудой 1 ^ >10 при этом среднее его значение не превышает 100 А, а дополнительное давление в вершинах трещин превышает 10 МПа.

5. Установлено, что условием возникновения локальных источников механической энергии, создаваемых в результате электрического микровзрыва перемычек между трещинами, является, как показало математическое моделирование, фаза упругопластического деформирования зоны резания, создающая дефектность зоны у/ > 0,85, и энергия импульсов, превышающая энергию сублимации материала в них, что создает дополнительное давление в вершинах микротрещин до 10'...10' МПа и способствует их раскрытию и лавинообразному росту.

6. Определена частота процессов релаксации напряжений в зоне резания, явившаяся основой для выбора в качестве процесса, отражающего внешние проявление фазы ее упругопластического деформирования, колебания режущего инструмента, позволяющие сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий ввода интенсифицирующего воздействия.

7. В результате анализа информативности сигналов о характере протекания процессов упругопластического деформирования в зоне резания установлено, что наиболее информативным сигналом являются гармонические составляющие колебаний инструмента (2...4 кГц), соответствующие образованию сегментов стружки и не превышающие собственных его частот, что обеспечивает высокую достоверность воспроизведения контролируемого процесса.

8. На основании предложенного подхода разработаны способ и устройство для повышения эффективности процесса точения импульсами электрического тока, которое позволяет синхронизировать основной и дополнительный потоки энергии по внешним проявлениям изменения упругопластических деформаций зоны резания в колебаниях режущего инструмента (Пат. Заявка 2009111372 Российская Федерация, МПК8В23В1/00. Способ обработки металлов с подачей электрического тока в зону резания). При этом длительность импульсов выбирают не более 0,2...0,3 периода его колебаний, подают их в момент максимальной скорости прогиба резца, а энергию выбирают равной энергии сублимации перемычек между трещинами.

9. Опытно-промышленная апробация разработанных способа и устройства электротоковой интенсификации процесса резания показала, что их применение позволяет снизить энергоемкость операций точения труднообрабатываемых материалов на 10... 15% и увеличить стойкость инструмента на 14... 16 % в зависимости от режимов резания.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. ШадскийВ.Г. Интенсификация процесса резания // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: материалы Международной научно-технической конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. С. 157.

2. Шадский В.Г. Интенсификация процесса точения // 1-я магистерская научно-техническая конференция: тезисы докладов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С.119.

3. ШадскийВ.Г. Моделирование процесса точения с введением электрического тока в зону резания. // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета: сборник статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С.308-314.

4. Шадский В.Г. Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования в зоне резания. // 1-я молодежная научно-практическая конференция студентов Тульского государственного университета "Молодежные инновации": тезисы докладов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. С.109-111.

5. Сальников B.C., Долматов Д.И., Шадский В.Г. К дислокационному механизму резания металлов // Изв. ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника. Вып. 10.2006. С.108—114.

6. Сальников B.C., Долматов Д.И., Шадский В.Г. Оперативный контроль состояния зоны резания при точении // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 3. 2007. С.125-131.

7. Шадский Г.В., Сальников B.C., ШадскийВ.Г. Интенсификация процессов резания прямым прерывистым электрическим воздействием. // Межрегиональная научная конференция «Фундаментальная наука центральной России». Научно-практические итоги реализации проектов, поддержанных РФФИ в ходе регионального конкурса «Центр» в центральном федеральном округе в 2006-2007 годах: сборник статей. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2007. С.339-345.

8. Сальников B.C., Шадский В.Г. Анализ сигналов обратной связи в системах интенсификации процесса резания // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С.13-20.

9. Сальников B.C., Шадский В.Г., Долматов Д.И. Моделирование временных и энергетических аспектов разрушения при резании металлов II Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С.192-198.

Подписано в печать 16.11.2009 Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типограф. № 2 Офсетная печать. Усл. печ. л. Ь2 Усл. кр. о тт. 1.2. Уч. изд. л. 1.0. Тираж 100 экз. Тульский государственный университет. 300600, Тула, просп. Ленина, 92 Издательство Тульского государственного университета. 300600, Тула просп. Ленина, 95.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ.

1.1 Физико-механические свойства труднообрабатываемых материалов.

1.2 Анализ процесса разрушения материала в зоне резания.

1.4. Анализ методов повышения эффективности процессов резания.

1.5 Выводы по главе 1.

1.6 Цель и задачи исследований.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТОЧЕНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

2.1 Исходные положения механизма разрушения материала в зоне резания

2.2 Модель процесса разрушения материала в зоне резания при действии электрического тока.

2.3 Источник механической энергии, генерируемой. электрическим током в зоне резания.

2.4 Механизм микровзрыва перемычек между трещинами.

2.5. Источник механической энергии, генерируемой. в зоне резания расширяющейся плазменной областью.

2.6 Условия подвода интенсифицирующего потока электрической энергии к зоне резания.

2.7 Выводы по главе 2.

3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ С ИМПУЛЬСАМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.

3.1 Идентификация параметров состояния зоны резания.

3.2 Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования материала в зоне резания.

3.3 Анализ сигналов обратной связи в системах интенсификации процесса резания.

3.4 Способ повышения эффективности токарной обработки воздействием импульсов электрического тока.

3.5 Выводы по главе 3.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОТОКОВОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ.

4.1 Методика проведения исследований.

4.2 Апробация устройства электротоковой интенсификации.

4.3 Выводы по главе 4.

Интенсификация и повышение эффективности машиностроительного производства на базе развития научно-технического прогресса - одна из основных задач, решаемых на современном этапе. Это напрямую связано с повышением требований к надежности и долговечности изделий современного машино- и приборостроения, что, в свою очередь, вызывает применение при их производстве материалов с особыми физико-механическими свойствами. К ним относятся материалы на основе вольфрама, никеля и молибдена, высокопрочные титановые сплавы, сложнолегированные стали, инструментальная металлокерамика и т.п. При высоких эксплуатационных показателях они характеризуются крайне низкой обрабатываемостью, высокими технологическими потерями и энергетическими затратами.

Обеспечение высоких темпов развития машиностроения неразрывно связано с интенсификацией процессов механической обработки материалов резанием. Несмотря на значительный прогресс в методах получения деталей без снятия стружки (давлением, точным литьем, сваркой и т.п.), удельная трудоемкость механосборочных работ не только не уменьшается, но даже возрастает, достигая 60.70% общей трудоемкости изготовления машин. Это связано с непрерывно растущими требованиями к точности и качеству обработанной поверхности в условиях усложнения конструктивных форм деталей машин и частой смены их номенклатуры, с высокой технологической маневренностью, своего рода уникальностью процесса резания, позволяющего получать самым дешевым способом детали любой сложной формы, с существенно (в сотни раз) меньшими удельными энергозатратами по сравнению с другими процессами формообразования. Поэтому повышение эффективности процесса резания, а, следовательно, и повышение его интенсивности и стойкости режущего инструмента продолжают оставаться одной из важнейших проблем производства.

Анализ научно-технических исследований показал, что на современном этапе научно-технического прогресса прочность, вязкость, твердость и другие характеристики жаропрочных, коррозионно-износостойких материалов, композитов и покрытий возрастают столь быстро, что оборудование и инструменты, которыми располагает производство, в ряде случаев не позволяют осуществлять высокоэффективную обработку. В этой связи для повышения эффективности обработки силовым и скоростным резанием требуется разработка нового оригинального инструмента и оборудования, усиливающего воздействие на срезаемый слой путем применения дополнительных потоков энергии и оптимизирующего воздействие по всем технологическим факторам обработки. [2, 3, 38-43, 131-138]

Благодаря научным исследованиям и опыту промышленности достигнут значительный прогресс в механической обработке: разработаны оригинальные схемы резания и усовершенствованы традиционные методы обработки, освоены новые инструментальные материалы и износостойкие покрытия, созданы эффективные составы СОЖ и т.п. Однако большинство из них эффективны лишь в определенных, иногда очень узких условиях эксплуатации вследствие избирательности действия, а реализация их, как правило, связана с серьезными материально-техническими затратами, вызванными необходимостью разработки специальных устройств и технологий или даже отдельного производства. Такое положение является результатом далеко не полной изученности процесса резания и, прежде всего, принципиальных закономерностей протекающих явлений в рамках закона сохранения энергии и его специальной формы - термодинамики. Действительно, все параметры нагружения и сопутствующие процессы влияют на стойкость инструмента через изменение (трансформацию) свойств взаимодействующих поверхностей инструмента, стружки и детали. Степень этих изменений в соответствии с принципами термодинамики определяется уровнем приращения их внутренней энергии за счет поглощения (или выделения) части энергии, развиваемой процессом в целом. Трансформация свойств деформируемых поверхностей, выражаемая в их упрочнении или разупрочнении относительно исходной структуры, присуща всем контактным процессам. Это явление наблюдается при всех условиях резания и сопутствует в той или иной форме всем видам износа, вследствие чего представляет наиболее широкие возможности для управления стойкостью инструмента.

По оценкам различных специалистов, например, при точении только 10. 15% энергии, вводимой в зону обработки, тратится на образование новых поверхностей, что говорит об относительно высокой энергоемкости процесса. На современном этапе, характеризуемом ростом стоимости энергоресурсов, это недопустимо.

До недавнего времени увеличение скорости резания признавалось едва ли не единственным перспективным направлением развития механообработки, позволяющим сократить время на обработку и улучшить качество обработанной поверхности. К недостатку данного направления следует отнести значительное увеличение температуры в зоне резания. Это приводит тому, что более 90 % энергии вводимой в зону обработки расходуется на выделение тепла, под действием которого в некоторых случаях может деформироваться обрабатываемая деталь и существенно снижаться стойкость инструмента. Очевидно, что применение высокоскоростного резания ограничено низкой стойкостью инструмента, которая требует дополнительных затрат на применение более дорогого инструмента (с повышенной стойкостью и относительно малым машинным временем работы), на дорогих СОЖ и существенное увеличение энергозатрат.

В создавшейся ситуации наиболее перспективными являются поиски альтернативных путей повышения эффективности процесса резания. К ним „ следует отнести введение в зону резания дополнительной энергии, снижающей работу образования новых поверхностей. Наиболее перспективным в этом направлении является введение в зону резания электрического тока. [1, 69, 107,

84, 116] Несмотря на большое количество исследований в этом направлении, остались открытыми вопросы определения оптимальных значений энергии, условий ее ввода и дозирования, согласования дополнительных и основных источников энергии. Решение этих вопросов позволит ожидать проявления синергетических эффектов.

Диссертационная работа выполнялась в рамках исследований по проекту РФФИ №-07-08-97631 «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов с введением в зону резания импульсов электрического тока», по проекту РФФИ №-09-08-99036-р-офи «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов, основанных на принципах пространственно временной адаптации положения режущей кромки инструмента по состоянию упругопластического деформирования материала в зоне резания», по хоздоговору №65-К-9/2211 «Разработка и внедрение комплексной системы высокоэффективных технологий, оборудования и мероприятий, направленных на повышение качества продукции, экономию энергетических и материальных ресурсов в условиях промышленных предприятий», выполненных в рамках государственного контракта с администрацией Тульской области №ГШ72/Д0176-Ц.

Объектом исследований являются процессы точения, связанные с введением дополнительных потоков электрической энергии, обеспечивающих изменение условий упругопластического деформирования труднообрабатываемого материала в зоне резания при его направленном разрушении, условия их ввода, дозирования и согласования в пространстве и времени с основным потоком энергии.

Предметом исследований являются механизмы взаимодействия основного и дополнительного потоков энергии, вводимых в зону резания для повышения эффективности процессов точения, их проявления в технологических показателях, и модели, описывающие реализуемые процессы.

Цель работы заключается в повышении эффективности процессов точения деталей из труднообрабатываемых материалов при воздействии импульсов электрического тока в зоне резания с оптимизацией его параметров, условий ввода, дозирования и согласованием основных и дополнительных источников энергии.

Методы исследования. Теоретические исследования вопросов повышения эффективности процессов точения импульсами электрического тока проводились с использованием методов термодинамики, механики, теории управления, электродинамики, основных положений технологии машиностроения. Вычислительные эксперименты осуществлялись с использованием современных методов и средств математического и имитационного моделирования электромеханических и тепломеханических систем на основе стандартных пакетов и программ. Экспериментальная проверка результатов работы проводилась на реальном технологическом оборудовании и специальных установках. Достоверность результатов подтверждается их совпадением с выдвинутыми теоретическими положениями и известными достижениями в технологии машиностроения.

Научная новизна заключается в обосновании условий согласования в пространстве и времени основного потока механической энергии при точении заготовок из труднообрабатываемых материалов и дополнительного, создаваемого импульсами электрического тока, базирующемся на влиянии изменяющегося при упругопластическом деформировании эффективного сечения плоскости сдвига, на формировании в этой области дополнительных локальных источников тепловой и механической энергии, раскрываемых на основе математического описания электродинамических сил, обусловленных образованием областей стягивания линий тока при обтекании дефектов и дислокационных скоплений, и электрического микровзрыва перемычек между скоплениями микротрещин.

Реализация работы. В диссертации разработаны способ и устройство для повышения эффективности процесса резания (Пат. Заявка 2009111372 Российская Федерация, МПК8В23В1/00. Способ обработки металлов с подачей электрического тока в зону резания), обеспечивающие снижение энергоемкости операций точения и повышение качества обработанной поверхности.

Разработанная методика определения параметров интенсифицирующего воздействия, учитывающая характеристики обрабатываемого материала, режимы резания, средства технологического оснащения и требуемые значения шероховатости, позволяет формировать дополнительный поток энергии, воздействующий на резание и согласованный с основным в пространстве и времени.

Созданная система средств, обеспечивающая снижение энергоемкости процессов точения, прошла апробацию в ОАО «Тульский оружейный завод» и рекомендована к внедрению в ОАО «ТНИТИ», г. Тула. Результаты работы внедрены в учебный процесс по специальности 220300 «Автоматизация технологических процессов и производств» в дисциплине «Процессы и методы обработки материалов».

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (Тула 2006); на международной конференции АПИР -13 (Тула 2008); на межрегиональной научной конференции «Фундаментальная наука центральной России» 2008); на XXXII Гагаринских чтениях. (Москва, М: МАТИ, 2006); на 1-й магистерской научно-технической конференции (Тула 2006); на 1-й молодежной научно-практической конференции студентов Тульского государственного университета "Молодежные инновации" (Тула, 2007); на 2-й магистерской научно-технической конференции (Тула, 2007); на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2006-2008 гг.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 в изданиях, входящих в Перечень ведущих рецензируемых изданий ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 140 наименований, приложения. Она изложена на 128 страницах машинописного текста, имеет 59 рисунков и 4 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Основным результатом данной диссертационной работы является решение важной научно-технической задачи: интенсификация процесса точения деталей из труднообрабатываемых материалов импульсами электрического тока в результате создания в зоне резания дополнительных локальных источников тепловой и механической энергий, параметры которых изменяются в соответствии с изменением в ней условий упругопластического деформирования, снижающих потенциальный барьер разрушения обрабатываемого материала.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. В результате проведенного анализа установлено, что наиболее перспективным способом повышения эффективности процессов резания труднообрабатываемых материалов является введение в зону резания дополнительного потока электрической энергии, причем электроконтактным способом.

2. Установлена взаимосвязь режимов резания с параметрами импульсов электрического тока и фазой упругопластического состояния зоны резания, описываемая математической моделью процесса разрушения, базирующейся на дислокационном подходе и учитывающей действие электродинамических сил, обусловленных образованием областей стягивания линий тока при обтекании дефектов и дислокационных скоплений и электрического микровзрыва перемычек между скоплениями микротрещин, создающих в области предразрушения дополнительные локальные источники тепловой и механической энергии.

3. Установлено, что действие основного потока механической энергии, сопровождающееся упругопластическим деформированием зоны резания, приводящим к образованию дефектной области, характеризуемой скоплением микротрещин, уменьшающим эффективное сечение плоскости сдвига, создает условия для инициирования локальных источников тепловой и механической энергии на перемычках между трещинами при пропускании через нее электрического тока. Эти источники обладают высокой эффективностью и избирательностью, поскольку воздействуют на микроуровне, снижая потенциальные барьеры на пути перемещения подвижных дислокаций.

4. Показано, что интенсивность локальных источников механической энергии, создаваемых электродинамическими силами в зоне резания, определяется фазой ее упругопластического деформирования и амплитудой импульсов тока. В результате математического моделирования установлено, что для инициализации лавинообразного роста трещин и направленного разрушения зоны резания необходимо, в частности, при дефектности 2 зоны^ = 0'95 формировать импульсы тока с амплитудой ^А-Ю При этом среднее его значение не превышает 100 А, а дополнительное давление в вершинах трещин превышает 10 МПа.

5. Установлено, что условием возникновения локальных источников механической энергии, создаваемых в результате электрического микровзрыва перемычек между трещинами, является, как показало математическое моделирование, фаза упругопластического деформирования зоны резания, создающая дефектность зоны и энергия импульсов, превышающая энергию сублимации материала в них, что создает дополнительное давление в вершинах микротрещин до 102. 103 МПа и способствует их раскрытию и лавинообразному росту.

6. Определена частота процессов релаксации напряжений в зоне резания, явившаяся основой для выбора в качестве процесса, отражающего внешние проявление фазы ее упругопластического деформирования, колебания режущего инструмента, позволяющие сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий ввода интенсифицирующего воздействия.

7. В результате анализа информативности сигналов о характере протекания процессов упругопластического деформирования в зоне резания установлено, что наиболее информативным сигналом являются гармонические составляющие колебаний инструмента (2.4 кГц), соответствующие образованию сегментов стружки и не превышающие собственных его частот, что обеспечивает высокую достоверность воспроизведения контролируемого процесса.

8. На основании предложенного подхода разработаны способ и устройство для повышения эффективности процесса точения импульсами электрического тока, которое позволяет синхронизировать основной и дополнительный потоки энергии по внешним проявлениям изменения упругопластических деформаций зоны резания в колебаниях режущего инструмента (Пат. Заявка 2009111372 Российская Федерация, МПК8В23В1/00. Способ обработки металлов с подачей электрического тока в зону резания). При этом длительность импульсов выбирают не более 0,2.0,3 периода его колебаний, подают их в момент максимальной скорости прогиба резца, а энергию выбирают равной энергии сублимации перемычек между трещинами.

9. Опытно-промышленная апробация разработанных способа и устройства электротоковой интенсификации процесса резания показала, что их применение позволяет снизить энергоемкость операций точения труднообрабатываемых материалов на 10. 15% и увеличить стойкость инструмента на 14. 16 % в зависимости от режимов резания.

1. Аваков А.А., Саргсян JI.M. Новый метод управления сходящей стружкой путем ввода в зону резания электрических токов от 30 до 640 // Исследование процесса резания и режущего инструмента: сб. тр. Томск, 1984. С.45-48.

2. Аксенов B.JL, Иванцивский В.В. Теплофизический анализ технологических процессов комбинированной обработки деталей из конструкционных сталей // Известия вузов. Машиностроение, 1997. №4-6 С.86-90.

3. Андронов А.А. Теория колебаний. М. Физматгиз. 1959. 277 с.

4. Белый А.В., Макушок Е.М., Поболь И.Л. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. Под ред. В.И. Беляева. Минск. Наука и техника, 1990. 179 с.

5. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. ГИТТЛ, 1942. 278 с.

6. Бидерман Б.Л. Теория удара. Машгиз, 1952. 256 с.

7. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение,1975. 344 с.

8. Бобров В.Ф. Сидельников А.И. Особенности образования суставчатой и элементной стружки при высоких скоростях // Вестник машиностроения,1976. №7. С.61-66.

9. Бобровский В.А. Электродиффузионный износ инструмента, М., «Машиностроение», 1970. 320 с.

10. БогатинЯ.Г., Поволоцкий Е.Г., Исаичев Ю.В., Алешин А.П. и др. К вопросу о фазовых превращениях в соединениях SmCo5 // Тез. докл. 6 Всесоюз. конф. по постоянным магнитам. Владимир. Изд-во АН СССР, 1979. С.25.

11. Боровской Г.В. Якушева О.Б. Высокоскоростное фрезерование серого чугуна // Станки и инструмент. 1993. № 2. С.29-32.

12. Виттенберг Ю.Р., Терехов А.Д., Фролова Е.Н. Микрогеометрия и теплоотдающие свойства поверхностей в разреженных газах. // Микрогеометрия в инженерных задачах. Рига. Зинатне, 1973. С.91 103.

13. Владимиров В.И. Физическая природа разрушения металлов. М.6 Металлургия, 1984. 280 с.

14. Владимиров В.И., Кусов А.А. Теория расширения полос скольжения в кристаллах. // Физика твердого тела, 1976. т.18. С.1523-1528.

15. Владимиров В.И., Кусов А.А. Эволюция дислокационных неоднородностей при пластической деформации металлов. // Физика металлов и металловеждение, 1975. т.39. Вып. 6. С.115-115.

16. Вульф A.M. Резание металлов. М.: Машиностроение, 1973. 496 с.

17. Гаврюшенко Б.С., Окороков JI.B., Рыкалин Н.Н. и др. Лазерно-механическое резание металлов // Физика и химия обработки материалов. 1983. №2. С.4-8.

18. ГинцбургЯ.С. Релаксация напряжений в металлах. Машгиз, 1967.322 с.

19. Дзанашвили Г.Ф. Дискретное резание на многошпиндельных токарных автоматах. // Промышленность Белоруссии, 1963, № 1 С.45-50.

20. Долгих A.M. Биполярное электроалмазное шлифование при обработке магнитотвёрдых сплавов // Электронная обработка материалов. №1. 1989. С.74-77.

21. Долгих A.M. К расчету производительности электроалмазного шлифования сплава SmCo5 // Чистовая обработка деталей машин: Сб. тр. Сарат. политехи, ин-т.: Саратов, 1982. С.81-86.

22. Долгих A.M., Мордехай В.М. Инструмент для однопроходного электроалмазного шлифования // Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента: Межвуз. сб. науч. тр. Пенз. политехи, ин-т. Пенза, 1987. С. 19-24.

23. Дубров Ю.С., Тер-Миносьян С.М., Николаева Г.С. Электрические явления при обработке отверстий. Ростовское книжное изд-во, 1968 251 с.

24. Егоров И.С. Использование нагрева инфракрасным излучением при резании хромистых сталей. // Станки и инструмент, 1971, № 3 С.100-105.

25. Екобори Т. Физика и механика разрушения и прочности твердых тел. М.:Металлургия, 1971. 264 с.

26. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке: автореф. дис.канд.техн. наук: 05.03.01. Тула. 2005. 20 с.

27. Зарубицкий Е.У. Костина Т.П., Конской А.П. Изменение химического состава конструкционных сталей и чугунов при обработке диском трения, // Вестник машиностроения, 1982. № 5. С.65-61.

28. Зарубицкий Е.У., Киселёв В.И., Покинтелица Н.И., Шарайах М.С. Нагрев зоны резания проката трением и электрическим током // Машиностроитель, 1993. № 9. С.5-6.

29. Зарубицкий Е.У. Высокоскоростное трение при обработке металлов. // Машиностроитель, 1993. № 6 С.29-31.

30. Зарубицкий Е.У. Обработка металлов дисками трения // Машиностроитель, 1980. № 7. С.31-32.

31. Зарубицкий Е.У. Талантов Е.У., Костина Т.П. Исследование процесса стружкообразования при обработке металлов диском трения // Вестник машиностроения, 1981. № 9. С.57-58.

32. Зарубицкий Е.У. Термофрикционная обработка сталей : автореф. дис.докт.техн. наук: 05.03.01. Куйбышев. 1988. 42 с.

33. Зарубицкий Е.У., ДейнекаИ.Г., НосиковаИ.Н. Температура предварительного нагрева при термофрикционном резании // Физика и химия обработки материалов, 1987. № 5. С. 155-157.

34. Зарубицкий Е.У., Костина Т.П. Фрезерование плоских поверхностей деталей металлическим диском трения // Технология и организация производства, 1981. № 1. С.32-36.

35. Зарубицшй Е.У., ДейеекаИ.Г. Температура трения стружки о диск при термофрикционном резании // Резание и инструмент. Харьков, 1990. №4, С.53-56.

36. Заславский И.Я. Исследование некоторых особенностей нагрева инструмента и детали при плазменно-механической обработке // Физические процессы при резании: сб.тр.Волгоград, 1986. С.75-83.

37. Зорев Н.Н. Расчет проекций сил резания. М.:Машгиз, 1958. 402 с.

38. Зорев Н.Н., Фетисова З.М. Обработка резанием жаропрочных сплавов. Под ред проф. Зорева Н.Н. Труды // ЦНИИТмаш, 1961. № 17. С. 160163.

39. Зориктуев В.Ц., Исаев Ш.Г. Зависимость электрической проводимости контакта "инструмент-деталь" от параметров процесса резания. // Вестник машиностроения, 1985. № 9. С.64 66.

40. Зориктуев В.Ц., Исаев Ш.Г. Температура на контактных поверхностях инструмента и средняя термо-ЭДС контакта инструмент-деталь. // Известия вузов, 1985. № Ю. С.146- 148.

41. Иванов Н.И. Методологические принципы разработки и исследования интенсифицированных методов механо-электрофизико-химической размерной обработки: Диссертация: д.т.н. спец.05.03.01. ТулГУ. Тула, 1996. 322с.

42. Игнатьев А.А. Насад Т.Г. Динамика высокоскоростного лезвийного резания с дополнительным фрикционным воздействием // Динамика технологических систем: тр. 6 Межд. конф. Ростов/Дону, 2001. Т.З. С. 12-16.

43. Игнатьев А.А. Насад Т.Г. Качество поверхностного слоя при высокоскоростной обработке с дополнительными потоками энергии //

44. Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы: сб. статей Междунар. конф. Волжский гос. техн. ун-т. Волгоград, 2001. С.182-185.

45. Игнатьев А.А., Насад Т.Г. Влияние динамических характеристик высокоскоростного резания с фрикционным нагревом на качество поверхности // СТИН, 2003. № 8. С.36-39.

46. Икрянников В.И., Пинчук А.И. Разряд в RLC-контуре при сильной нелинейности активного сопротивления. // Электричество. М.: Энергия, 1978. №2. С.31-35.

47. Кабалдин Ю.Г. Структурно-энергетический подход к изнашиванию твердых сплавов // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1990. №12. С.62-68.

48. Каллиопин В.В. Процесс резания, как задача упругости. // ИФЖ, 1960. № 6 С.30-38.

49. Каллиопин В. В. Физическая сущность автоколебаний при резании металлов. // Вестник машиностроения, 1953. № 8. С.65-72.

50. Кан Р. Физическое металловедение. Вып. 3. М.:Мир 1968. 484 с.

51. Касьян М.В. Физика резания металлов. Вып. 1. Ереван, Изд-во АН АрмССР, 1971. 90 с.

52. Каширин А.И. Исследование вибраций при резании металлов. Изд-во АН СССР. Техн. Отд., 1944. 341 с.

53. Кишкин С.Т., Клышин А.А. Эффекты электропластического и магнитного воздействия на ползучесть металлов и сплавов // М.67 Докл. АН СССР, т.211. № 2. 1973. С.325-329.

54. Климушинский Н.В. Способ резания твердых и хрупких материалов. Сб. СНХ БССР Минск, 1965. № 6.

55. Козлов Г.А. Исследование процесса шлифования литых постоянных магнитов с наложением ультразвуковых колебаний // Автореф. дис. канд. техн. наук. Саратов, 1967. 26с.

56. Колесов B.C. Оптимальное управление процессом теплопередачи между соприкасающимися телами // Инж. физ. журнал, 1978. т.35. С.718-723.

57. Кольский Г. Волны напряжений в твердых (упругих) телах: ИЛ: 1955 290 с.

58. Косоногова Л.Г. Лущаев Г.А., Хмеленко Г.И. Расчет параметров температурного поля при фрезеровании с подогревом заготовки // Станки и инструмент, 1993. № 2. С.32-34.

59. Костина Т.П. Влияние режимов резания и геометрии инструмента на температурные условия процесса резания при термофрикционной обработке стали // Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов. Уфа, 1587. С.66-70.

60. Коттрелл А.Х. Теория дислокаций. М.:Мир, 1969. 95 с.

61. Кравченко В.Я. Влияние электронов на торможение дислокаций в металлах // Физика твердого тела, 1982. Вып. 3. С.928 -936.

62. Кроян С.А. Интенсивность изнашивания твердосплавных инструментов при трении с подогревом // Вестник машиностроения, 1996. №8. С.45-47.

63. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Т.З. Томск Красное знамя, 1944. 792 с.

64. Кумабэ Д. Вибрационное резание. М.:Машиностроение, 1985. 424с.

65. Кунин B.C. Опыт внедрения плазменно-механической обработки. Л.:ЛДНТП. 1982. 28 с.

66. Курченко В.И. Способ ультразвуковой обработки, сб. СНХ БССР. Минск, 1963. 121 с.

67. Ландау А.И. Боржковская В.М., Торкатюк М.Т. Движение дислокаций в реальных кристаллах, содержащих крупные локальные дефекты (стопоры). // Киев. Наукова думка. Металлофизика, Вып. 24. 1968. С.47-62.

68. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М.:ГИФМЛ, 1960 324 с.

69. Ларин М.Н. и др. О производительности резания закаленных сталей путем электроконтактного подогрева // Новые методы электрической обработки металлов: сб. мат. М.:Машгиз, 1955 С.170-179.

70. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.Машиностроение, 1982. 320 с.

71. Мак Лин Д. Механические свойства металлов. М.:Металлургия 1965.431 с.

72. Макаров В.Н., Проскуряков С.Л. Термомеханика высокоскоростной лезвийной обработки // Теплофизика технологических процессов, тез. докл. 8 конф. Рыбинск авиац. ин-т. Рыбинск, 1992. С. 138-140.

73. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.:Мир, 1970. 443 с.

74. Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. М.:Машиностроение, 1980. 237 с.

75. Марков А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М. Машиностроение, 1968. 367 с.

76. Материалы конференции по проблемам резания металлов. М.:НТОмашпром МДНТП, 1968 301 с.

77. Намитоков К.К., Брезинский В.Г., Красовицкий В.Б., Юрченко С.М. К расчету электродинамической силы отброса контактов. // Электричество. М.: Энергия, 1978. № 2. С.64-66

78. Насад Т.Г., Козлов Г.А. Определение силовых зависимостей при высокоскоростной обработке с дополнительным тепловым нагревом // СТИН, 2001. № 6. С.24-27.

79. Николис Г., Пригожин И Самоорганизация в неравновесных системах. М.:Мир, 1979. 512 с.

80. Окороков JI.В., Волков А.А., Углов А.А. Точение тугоплавких металлов с предварительным лазерным подогревом // Станки и инструмент. 1989. №9. С.32-35.

81. Подпоркин В.Г., Бердников JT.H. Фрезерование труднообрабатываемых материалов. СПб.Машиностроение, СПб. отд. 1983. 136 с.

82. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.Машиностроение. 1977. 304 с.

83. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.:Высшая школа, 1974. 590 с.

84. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. М. Машиностроение, 1985. 264 с.

85. Подураев В.Н., Безбородов A.M. Использование автоколебаний для дробления стружки. // Станки и инструмент, 1963. № 1. С.206-215.

86. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.Машиностроение, 1969. 150 с.

87. Пышкин В.А., Литвиненко С.И., Побегайло А.В., Великасов А.А. Повышение предела выносливости деталей регулированием остаточных напряжений // Вестник машиностроения, 1992. № 8-9. С.54-56.

88. Райе Дж. Р., Левин Н. Локальный нагрев за счет пластической деформации у вершины трещины. В кн.: Физика прочности и пластичности. М. Металлургия, 1972. 176 с.

89. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М. Машиностроение, 1981. 279 с.

90. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.Машиностроение, 1969. 288с.

91. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М.Машиностроение, 1990. 288 с.

92. Резников А.Н., Шатерин М.А., Кунин B.C. и др. Обработка металлов резанием с плазменным подогревом. М.Машиностроение, 1986. 232 с.

93. Резников Н.И., Бурмистров В.В., Жарков И.Г. и др. Обработка резанием жаропрочных, высокопрочных и титановых сплавов. М.Машиностроение, 1972, 200 с.

94. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов. Отв. Ред. B.C. Иванова. М.:Наука. 1969. 244 с.

95. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов. М.Машиностроение, 1975. 296 с.

96. Садчиков В.И. Некоторые вопросы деформации металла при резании.//Известия ВУЗов. Машиностроение, 1961. № 5 С.96-102.

97. Сальников B.C. Технологические основы эффективного энергопотребления производственных систем. Тула:Издательство "Тульский полиграфист", 2003. 187 с.

98. Сальников B.C., Долматов Д.И., Шадский В.Г. К дислокационному механизму резания металлов // Изв. ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника. Вып. 10. 2006. С.108-114.

99. Сальников B.C., Долматов Д.И., Шадский В.Г. Оперативный контроль состояния зоны резания при точении // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 3. 2007. С. 125-131.

100. Сальников B.C., Шадский В.Г. Анализ сигналов обратной связи в системах интенсификации процесса резания // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 13-20.

101. Сальников B.C., Шадский В.Г., Долматов Д.И. Моделирование временных и энергетических аспектов разрушения при резании металлов // Изв. ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 192-198.

102. Серебренников М.Г., Первозванский А.А. Выявление скрытых периодичностей. М.:Наука, 1965. 244 с.

103. Сипайлов В.А. Измерение температуропроводности полубесконечных твердых тел с учетом неоднородности лазерного нагрева // Физика и химия обработки материалов. № 5. 1988. С.34-36.

104. Способ обработки металлов с подогревом в зоне резания электрическим током. А.С. СССР №1416032 Элинсон О.С. Опубл. Б.И. 05.08.1971. №20.

105. Справочник технолога-машиностроения. Под. ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. В 2-х т. т.1. М. Машиностроение, 1990. 495 с.

106. Старков В.К. Дислокационные представления о резании металлов. М.гМашиностроение, 1979. 159 с.

107. Старков В.К. Обобщенные критерии качества поверхностного слоя деталей. // Повышение точности и качества обработки деталей машин и приборов. МДНТП Знание. 1977. С.6-10.

108. Степанов Ю.С. Вибрационное резание с электрическим подогревом. // Современная электротехнология. Нетрадиционное применение электроэнергии: сб. мат. С.425-431.

109. Стокер Д. Нелинейные колебания механических электрических систем. ИЛ, 1953.250 с.

110. Талантов Н.В. Влияние условий обработки на контактные процессы и стружкообразование. // Совершенствование процессов резания и повышение точности металлорежущих станков: сб. тр. Ижевского механич. ин-та. Ижевск. 1969. С.46-61.

111. Талантов Н.В. Контактные напряжения на передней поверхности инструмента. // Совершенствование процессов резания и повышение точности металлорежущих станков: сб. тр. Ижевского механич. ин-та. Ижевск. 1970. С.89-96.

112. Талантов Н.В. Особенности влияния электроподогрева на механизм контактного взаимодействия. // Обработка деталей машин резанием: сб. тр. Волгоград, политехи, ин-та. Волгоград. 1986. С.81-86.

113. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. М. Машиностроение. 1992. 240С.

114. Талантов Н.В., Зарубицкий Е.У. Влияние материала и геометрических параметров на стойкость инструмента при термофрикционной обработке сталей. // Обработка деталей машин резанием. Волгоград. 1986. С.125-129.

115. Талантов Н.Ф. Физические основы процесса резания. // Сб. Физические процессы при резании металлов. Изд-во Волгоградского политехнического института. Волгоград, 1984. С.3-37.

116. ТаммИ.Е. Основы теории электричества. М.:Госэнергоиздат. 1959320 с.

117. Татур Г.К. Курс сопротивления материалов. 4.1. Минск, 1962 г. 230с.

118. Тлустый И. Автоколебаний в металлорежущих станках. Машгиз, 1956 310 с.

119. Усталость и хрупкость металлических материалов. Отв. Ред. B.C. Иванова, М.:Наука, 1968. 215 с.

120. Устройство для фрикционно-лезвийного резания: пат. 2162771 РФ, МПК7 В 23 D 81/00. Я.И. Барац, Г.А.Козлов, Т.Г. Насад. № 99102146/02; Заявлено 01.02.99; Опубл. 10.02.01 Изобретения. Полезные модели. 2001. №4. с.235.

121. Филимонов JT.H. Особенности стружкообразования в условиях локального термопластического сдвига при высокоскоростном резании. // Вестник машиностроения. № 5-6. 1993. С.23-25.

122. Финкель В.М. Физика разрушения М.Металлургия, 1970. 376 с.

123. Финкель В.М. Физические основы торможения разрушением. М.Металлургия, 1977. 359 с.

124. Фридель Ж. Дислокации М.:Мир, 1967. 643 с.

125. Хакен Г. Синергетика. М.:Мир, 1980. 404 с.

126. ХольмР. Электрические контакты. М.:Изд-во иностранной литературы, 1961 230 с.

127. Цоцхадзе В.В. Производительная обработка предварительно нагретых жаропрочных сплавов. // СТИН, 2001. № 6. С.23-25.

128. Шадский В.Г. Интенсификация процесса резания // Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Материалы Международной научно-технической конференции. 14-15 октября 2005г. Под ред. В. В. Прейса, А.С.Горелова. Тула:Изд-во ТулГУ, 2005. 188с. С.157

129. Шадский В.Г. Интенсификация процесса точения // 1-я магистерская научно-техническая конференция: Тезисы докладов. Тула:Изд-во ТулГУ, 2006. С. 119

130. Шадский В.Г. Моделирование процесса точения с введением электрического тока в зону резания. // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула:Изд-во ТулГУ, 2006. С.308-314.

131. Шатерин М.А., Дзельтен Г.Н., Медко B.C. и др. Получистовое плазменно-механическое точение нежестких валов. // Повышениеэффективности использования новых режущих инструментов и оснастки в машиностроении. Л.: 1991. С.63-70.

132. Шатерин М.А., Ермолаев М.А. Влияние предварительного плазменного нагрева срезаемого слоя на характер износа режущего инструмента, силы резания и контактные нагрузки на грани резца. Л: Ленингр.политехн.ин-т, 1985. С. 10-15.

133. Якубов Ф.Я. Энергетические соотношения процесса механической обработки материалов. Ташкент:Фан, 1985. 104 с.