Введение к работе
Актуальность темы исследования
В технологической системе инструмент является наиболее слабым звеном, а среди инструментов - сверло. Оно обладает малой жесткостью, в зону резания сложно подвести СОТС, стружка может многократно попадать на режущие кромки, её отвод затруднен. Сверление является процессом с ограниченной стабильностью, особенно при глубоком сверлении, когда физико-механические характеристики материала могут изменяться в широких пределах. Кроме того, партии поступающих на предприятие сверл не одинаковы по своим режущим способностям даже при закупках у одного и того же поставщика. Бывают случаи, когда целая партия новых свёрл не обладает заявленными параметрами и не может быть запущена в производство. И, наоборот, свёрла «хорошей» партии стараются использовать по максимуму, многократно их перетачивая, и вновь запуская в процесс обработки. В этом случае должна применяться комплексная диагностика зоны резания вследствие внезапного отказа или преждевременного износа сверла. Целесообразно использовать устройства бесконтактного контроля, которые могут быть оперативно установлены и настроены на станке. В связи с этим, комплексное исследование влияния параметров технологической системы на параметры диагностирования при сверлении является актуальной задачей.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.
Целью работы является повышение эффективности сверления углеродсодержащих сплавов за счёт выбора рациональных (оптимальных) режимов резания с использованием методов регистрации виброакустического сигнала и концентрации образованного в зоне резания газа.
Методы исследования: работа выполнена на основе фундаментальных положений теории резания металлов, законов физики и химии с применением методов математической статистики, математического моделирования, вычислительных экспериментов на реальных и модельных данных, методов математической обработки экспериментальных данных при помощи программ Excel и Maple.
Научная новизна:
впервые разработаны математические модели, отражающие взаимосвязь концентрации газов, образующихся в зоне резания при сверлении углеродсодержащих сплавов, с параметрами технологического процесса;
предложен метод расчёта численных значений режимов резания при сверлении с учётом особенностей реального состояния режущего инструмента и обрабатываемых заготовок;
выявлена и оценена взаимосвязь между режущими характеристиками сверла, физико-механическими характеристиками заготовки, режимами резания и параметрами газообразования, виброакустического сигнала и шероховатости обрабатываемого отверстия;
разработан оригинальный способ бесконтактного определения температуры в зоне резания при механической обработке, посредством которого можно получить экспресс-информацию о состоянии процессов в зоне резания.
Практическая ценность:
разработаны алгоритм и программа управления режимами резания при глубоком сверлении углеродсодержащих сплавов на основе математического моделирования процессов газообразования;
предложены и оценены методы бесконтактного контроля зоны резания по виброакустическому сигналу и концентрации газа;
- разработана методика контроля износа осевого режущего инструмента в процессе глубокого сверления на основе газового анализа.
Реализация результатов работы: результаты переданы в виде рекомендаций на предприятия ЗАО «Новгородский машиностроительный завод «Энергия» и ООО «ПИ-технология» Великий Новгород.
Апробация работы: основные научные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах: Дни науки Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого - 2008, 2009, 2010, Международная конференция «Молодые учёные - промышленности Северо-западного региона» г.Санкт-Петербург, 2009, Международная научно-практическая конференция «Новые технологии, автоматизация оборудования и оснастки машиностроительного производства», 2008, 2009, Великий Новгород.
Публикации: основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 9 научных работах, в т.ч. в 4 журналах, рекомендованных ВАК, 2 статьях в сборниках научных трудов международных конференций, 1 тезисах докладов конференций международного уровня, 1 патенте на изобретение, 1 отчёте о выполнении государственного контракта.
Структура и объём работы: работа состоит из введения, 4 глав, списка литературы и приложений, содержит 164 страницы печатного текста, 19 таблиц, 47 рисунков, 108 литературных источников.
