Введение к работе
Актуальность темы диссертации. У деталей из труднообрабатываемых сплавов, которые в настоящее время изготавливаются на станках с ЧПУ, торцовые поверхности составляют примерно 37% общей площади обрабатываемых поверхностей. В 43,8% случаев точения торцов одновременно изменяются несколько факторов процесса резания, например, диаметр обрабатываемой поверхности и скорость резания.
Из-за сложности прогнозирования результатов обработки торцовых поверхностей деталей из труднообрабатываемых сплавов при заданных требованиях к производительности, шероховатость этих поверхностей часто выходит за установленные пределы. Частые остановки оборудования и необходимость повторного запуска для компенсации бракованных деталей снижают производительность точения на токарных станках с ЧПУ.
Поэтому актуальным является повысить производительность точения торцовых поверхностей деталей из труднообрабатываемых сплавов путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанной поверхности. Актуальность темы диссертации подтверждается включением ее результатов в отчет по госконтракту №9411.1003702.05.011, выполняемому МГТУ «Станкин» по заказу Минпромторга РФ
Цель работы. Повышение производительности точения деталей из труднообрабатываемых сплавов путем управления процессом резания по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе виброакустического диагностирования и реализации алгоритма контроля состояния и прогнозирования результатов обработки торцовых поверхностей.
Научная новизна работы состоит:
в установленных экспериментальных зависимостях амплитудно-частотных характеристик виброакустических (ВА) сигналов от подачи, скорости, глубины и пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов и выборе в качестве косвенного диагностического признака состояния обработанной поверхности величины отношения средне-квадратических значений амплитуд ВА-сигналов;
в установленной корреляционной связи параметра шероховатости обработанных торцовых поверхностей с величиной отношения среднеквадратических значений амплитуд ВА-сигналов при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов;
- в установленной аналитической зависимости величины отношения амплитуд ВА-сигналов от длины пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов, позволяющей по критерию заданной величины шероховатости обрабатываемых торцовых поверхностей деталей предупреждать параметрический отказ технологической системы;
- в алгоритме для контроля состояния торцовых поверхностей в процессе торцового то
чения деталей из труднообрабатываемых сплавов и прогнозирования количества деталей, кото-
рые могут быть обработаны до параметрического отказа технологической системы по критерию заданного параметра шероховатости обрабатываемых торцовых поверхностей деталей. Практическая ценность работы заключается в:
рекомендациях по практическому использованию диагностирования шероховатости обработанных поверхностей на основе измерения ВА-сигналов в токарных станках с ЧПУ для серийного производства сателлитов редукторов бортовых передач тяжелых гусеничных машин с целью увеличения времени безотказной работы токарных станков с ЧПУ и уменьшения количества деталей, бракованных по параметру шероховатости, и достижения повышения производительности точения на 10 - 12 процентов;
создании виртуальной лабораторной работы «Диагностирование процесса точения по параметру шероховатости обработанной поверхности на основе измерения виброакустических сигналов» для выполнения студентами в ходе изучения курса «Надежность и диагностика технологических систем».
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.
В теоретических исследованиях применены основные положения теории резания материалов и динамики станков. Для получения математических моделей зависимостей параметров шероховатости обработанных поверхностей и амплитуд виброакустических сигналов от управляющих факторов процесса торцового точения проводилось планирование экспериментов. В исследованиях влияния износа режущей части резцов со сменными многогранными пластинами на шероховатость обработанных поверхностей применяли наноразмерный сканирующий микроскоп. Достоверность и обоснованность теоретических результатов диссертационной работы подтверждается их воспроизводимостью в экспериментальных исследованиях, их корреляцией с данными других авторов и апробацией полученных результатов в производственных условиях.
Положения, выносимые на защиту:
Установленные зависимости параметров шероховатости обработанных торцовых поверхностей и амплитуд виброакустических сигналов от управляющих факторов процесса торцового точения деталей из труднообрабатываемых сплавов.
Установленная корреляционная связь параметра шероховатости обработанных торцовых поверхностей с величиной отношения среднеквадратических значений амплитуд виброакустических сигналов при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов;
Установленная аналитическая зависимость величины отношения амплитуд виброакустических сигналов от длины пути резания при торцовом точении деталей из труднообрабатываемых сплавов.
4. Разработанный алгоритм диагностирования и контроля шероховатости торцовых поверхностей при точении деталей из труднообрабатываемых сплавов.
Реализация работы.
Результаты работы использованы ОАО «КП» (Красный Пролетарий) при усовершенствовании технологического оборудования для изготовления сателлитов бортовых редукторов тяжелых гусеничных машин.
Апробация результатов исследования. Материалы диссертации доложены на Всероссийской конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» в ВГТУ (г. Воронеж) в 2006 году, на Международной научно-технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных производств» в ТулГУ в 2008 году и на кафедре «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «Станкин» в 2010 году.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ, в том числе 4 работы - в журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, библиографического списка из 82 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка и 22 таблицы.
