Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Темпы и уровень развития авиационно-космических, автомобильных, медицинских и информационных технологий зависят от эффективности процессов изготовления сложнопрофильных деталей.
Существенное значение для развития этих технологий в нашей стране имеет повышение производительности фрезерования сложнопрофильных поверхностей деталей турбин, компрессоров, штампов, корпусов приборов и т.п. путем разработки специализированных инструментальных систем.
Одним из направлений повышения производительности фрезерования является научное обоснование состава и конструктивных параметров инструментальных систем, спроектированных с учетом особенностей обработки подобных деталей. Основой таких инструментальных систем являются системы базирования и закрепления концевых фрез для последующего базирования и закрепления полученной сборки инструмента в шпинделях станков.
Сборки инструмента при фрезеровании сложнопрофильной детали имеют большой вылет от торца шпинделя станка, что обуславливает их относительно высокую податливость. Поэтому возникает задача оптимизации размеров вылетов сборок с целью обеспечения максимальной производительности изготовления сложнопрофильных деталей с заданным качеством обрабатываемых поверхностей.
Не исследованы взаимосвязи конструктивных параметров сборок с параметрами качества обработанных сложнопрофильных поверхностей. Не установлены рациональные составы инструментальных систем, определяющие высокую производительность изготовления сложнопрофильных деталей. Требования к составу и конструктивным параметрам инструментальных систем на основе широко применяемых сборок «термопатрон - удлинитель -концевая фреза» в условиях отечественного производства сложнопрофильных деталей ранее не устанавливались, области рационального применения
таких систем не определены. Поэтому повышение производительности изготовления сложнопрофильных деталей за счет разработки методов и средств обоснования состава и конструктивных параметров инструментальных систем является актуальным.
Актуальность выполненного исследования подтверждается его включением в Федеральную целевую программу «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. в рамках Государственного контракта от «15» марта 2010 г. №02.740.11.0520 на выполнение НИОКР «Проведение коллективом научно-образовательного центра научных исследований по созданию инновационной инструментальной системы для обработки сложнопрофильных изделий на высокоскоростных станках оборонно-промышленного комплекса».
Цель работы. Разработка методов и средств обоснования состава инструментальной системы для повышения производительности фрезерования сложнопрофильных деталей. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи.
-
Разработка методики обработки экспериментальных данных о силовых параметрах процесса фрезерования на основе применения специализированной программы анализа.
-
Получение математических моделей податливости сборок «термопатрон - удлинитель - концевая фреза».
-
Установление размерных параметров инструментальной системы и допусков на основные присоединительные поверхности сборок «термопатрон - удлинитель - концевая фреза».
-
Получение математических моделей максимальной достижимой производительности фрезерования с ограничением по параметру шероховатости обработанной поверхности и конструктивным параметрам инструментальных систем на основе различных видов вспомогательного инструмента.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования проведены на основе базовых положений теории резания материалов, техноло-
гии машиностроения, контактной жесткости и математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с использованием современного оборудования и измерительных средств. Обработка результатов исследований осуществлялась с использованием разработанного в диссертации специального программного обеспечения.
Научная новизна работы состоит в:
методе расчета составляющих силы резания в условиях нелинейно изменяющейся глубины резания с использованием возможности программы спектрального анализа в части синхронизации с моментом начала резания на основе установленных связей между направлением действия составляющих силы резания и криволинейностью поверхности обработки;
математических моделях, определяющих связи между вылетом сборки относительно торца шпинделя, скоростью подачи, глубиной резания и составляющими силы резания;
математических моделях, определяющих связи между размерными параметрами сборок и их податливостью с учетом нелинейного изменения площадей контакта сопрягаемых частей под действием сил закрепления и из-гибной составляющей силы резания;
оптимизации соотношений вылетов удлинителя и фрезы для сборки на базе термопатрона, обеспечивающих ее минимальную податливость при заданных габаритах инструментальной системы;
математических моделях, определяющих связи между размерными параметрами сборок и их максимальной достижимой производительностью с ограничением по параметру шероховатости.
Практическая ценность работы заключается в:
- разработанных практических рекомендациях по повышению произво
дительности фрезерования корпусных сложнопрофильных деталей, в том
числе приспособлений и инструмента.
Апробация и реализация результатов работы. Результаты были доложены на Всероссийских молодежных конференциях в Москве: «Машиностроение - традиции и инновации - 2010», «Инновационные технологии в машиностроении - 2011», «Автоматизация и информационные технологии -2012»; на XI Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» в г. Пензе в 2013 г., а также на заседаниях кафедры высокоэффективных технологий обработки ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» и кафедры технологии машиностроения, металлорежущих станков и инструментов ФГБОУ ВПО РУДН.
Разработка программы спектрального анализа осуществлена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» на основании соглашения №14.132.21.1600 от 02.10.12 Ми-нобрнауки РФ с автором.
Полученные автором научные результаты и практические рекомендации используются при изготовлении сложнопрофильных корпусов приспособлений и дереворежущего инструмента.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 5 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения, всего 152 с.
