Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Проблема обработки деталей фасонного профиля с прямолинейной направляющей из труднообрабатываемых материалов существует в различных отраслях машиностроения. В частности, такая проблема возникает при обработке закаленных остряков стрелочных переводов и шпангоутов самолета сборными фасонными фрезами. Механическая обработка деталей подобного рода сопровождается неустойчивым процессом резания и повышенной нагрузкой на инструмент, что приводит к деформации инструмента и возникновению вибраций. В результате понижается стойкость режущего инструмента и увеличивается себестоимость изделия, понижается производительность процесса обработки деталей. В железнодорожной отрасли применяется множество видов остряков: обычный остряк, остряк с равномерным уклоном подошвы, остряк с неравномерным уклоном подошвы, специальный остряк, усовиковый остряк, утолщенный остряк, желобчатый остряк, крановый остряк, токосъемный остряк, тавровый остряк, тавровый остряк. Все они имеют схожие боковые поверхности, что дает возможность использовать для их обработки фасонные твердосплавные фрезы с СМП с ограниченной регулировкой ножей под профиль детали. То же самое относится и к направляющим рельсов катапультного кресла. В процессе обработки таких деталей сборными фрезами малоизученными остаются такие вопросы, как выбор формы твердосплавных пластин в зависимости от профиля детали, варианты их расположения на профиле, погрешности, возникающие при обработке, влияние параметров профиля на стойкость фрез и их производительность.
Таким образом, разработка алгоритма проектирования и оценки
эксплуатационных характеристик конструкций фрез, оснащенных СМП, для
обработки поверхностей сложного профиля деталей из
труднообрабатываемых материалов, типа остряков и направляющих рельс катапультного кресла, в основе которых заложен единый методологический подход является актуальной научно- технической задачей.
Цель работы. Повышение производительности и стойкости сборных твердосплавных фрез с СМП для обработки деталей фасонного профиля с прямолинейной направляющей (типа остряков стрелочных переводов и направляющих рельсов катапультного кресла), на основе исследований конструктивных параметров фрез и их взаимосвязи с профилем детали и разработки фасонных фрез с регулируемыми ножами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1 .Провести анализ фасонных профилей с прямолинейной образующей (типа остряков стрелочных переводов и направляющих рельсов катапультного кресла) и технологического процесса их обработки.
2.Провести анализ конструкции и условий работы фасонных фрез для обработки деталей типа остряк и направляющих рельсов катапультного кресла.
3.Разработать графовую модель сборных фасонных фрез с СМП, в том числе с регулируемыми ножами для обработки фасонных профилей с прямолинейной направляющей.
Вывести математические зависимости связывающие форму и размеры режущих пластин с геометрическими параметрами фасонной поверхности.
Исследовать влияние геометрических и прочностных параметров на стойкость и производительность фасонных фрез для обработки остряка.
6. Подготовить, провести и обработать результаты эксперимента по
исследованию стойкости фасонных фрез с регулируемыми ножами,
оснащенными пластинами из твердого сплава.
7.Исследовать погрешности, возникающие при фрезеровании поверхностей остряков, и на основе полученных результатов разработать модель погрешностей обработки в виде графа.
Научная новизна состоит в:
- математических зависимостях, связывающих конструктивные параметры твердосплавных пластин (диаметр вписанной окружности, радиус при
вершине, углы наклона режущей кромки, длинны режущей кромки пластины), схемы расположения пластин с геометрическими параметрами фасонной поверхности (длина участков фасонной поверхности, углы наклона участков);
- установлении влияния геометрии профиля фасонной поверхности на износ
твердосплавных пластин, образующих режущую кромку фасонной фрезы и
обрабатывающих различные участки фасонного профиля с прямолинейной
направляющей, в том числе для направляющих рельс катапультного кресла;
- экспериментальном определении влияния таких факторов как форма
фасонного профиля и материал режущей кромки на износ сборных фасонных
фрез, применяемых для обработки деталей железнодорожного состава;
- уменьшении погрешности обработанной поверхности за счет применения
фасонных фрез с подвижными ножами и прогнозирования реальной
погрешности обработанной детали путем математического расчета исходя из
условия реального расположения режущих пластин относительно
обрабатываемого профиля.
Практическая ценность работы состоит:
-в практических рекомендации по конструктивному исполнению сборных твердосплавных фрез для деталей сложного профиля ж/д состава и самолетов,
- в выборе оптимальных схем расположения пластин,
- проектировании сборных фасонных фрез с регулируемыми ножами на
уровне патента. (Патент №39671 от 25.02.2010, заявка на изобретение
2010146308 от 15.11.2010).
Методы исследования. Теоретические исследования базировались на основных положениях теории резания металлов, теории проектирования режущих инструментов, методов математического и компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях с использованием измерительных средств, в том числе микроскопа БМИ-Щ с использованием фотоаппаратуры Leitz Elmar. Достоверность научных выводов обеспечивается согласованием расчетных и
экспериментальных данных. При обработке экспериментальных данных использовались статические методы.
Реализация работы. Результаты работы, представленные в виде методик и практических рекомендаций по проектированию и изготовлению сборных конструкций фрез внедрены в опытную эксплуатацию на ОАО «КнААПО им. Гагарина» (г. Комсамольск-на-Амуре) и ОАО «Муромтепловоз» (г. Муром).
Апробация результатов исследования. Основные положения
диссертационной работы докладывались на конференции «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» II межотраслевой молодежный научно-технический форум, обсуждалась на заседании кафедры «Инструментальная техника и технология формообразования» МГТУ «СТАНКИН», заслушивалась на заседании рабочей группы в ОАО «Московский инструментальный завод».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 3 входящие в перечень ВАК, а так же патент на полезную модель и заявка на изобретение.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Материал диссертации изложен на 208 страницах машинописного текста, содержит 82 рисунка и 25 таблиц, список литературы из 84 наименований.
