Введение к работе
Актуальность Т6МЫ. В настоящее время по-прежнему актуальными «вдаются вопросы повышения качества поверхностного слоя деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках, а также повышения производительности технологического процесса их изготовления. Особенно актуальны эти вопросы в авиастроении при обработке таких авиационных материалов, как низкоуглеродистые хромоникелевые стали, титановые и алюминиевые сплавы, так как к деталям, применяемым в данной отрасли, предъявляются высокие требования по надёжности, ресурсу, качеству и стоимости.
Обработка указанных сталей и титановых сплавов вызывает большие затруднения, определяемые их высокой вязкостью и низкой теплопроводностью. В результате обработки этих материалов наблюдается низкая стойкость инструмента, невысокое качество поверхностного слоя получаемых деталей, в частности, большая дисперсия таких показателей качества, как шероховатость І?» микротвёрдость Н^ толщина упрочнённого слол АН,
ОСТаТОЧНЫе Напряжения «Гост И Т.Д.
При обработке низкоуглеродистых хромо никелевых сталей и титановых сплавов образующиеся на передней поверхности инструмента нарост ил» застойная зона пластически деформированного металла периодически срываются, оставляя следы на обработанной поверхности детали и ухудшая показатели качества поверхностного слоя. К сожалению, на данный момент отсутствует простая и надежная методика фиксации, анализа и учёта силы , сцепления нароста с передней поверхностью инструмента, что существенно сдерживает разработку и внедрение в металлообработку эффективных технологических путей повышения качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей машин.
Для многих авиационных деталей окончательной технологической операцией является шлифование, в связи с этим учёт явления технологической наследственности становится необходимым условием для обеспечения требуемых значений показателей качества поверхностного слоя обработанных деталей при их минимальной дисперсии.
Физико-механические свойства указанных авиационных материалов и требования, предъявляемые к деталям из них, вызывают необходимость при разработке технологических процессов учитывать особенности процессов наростообрззования и возникающих при этом вибрационных явлений, оказывающих существенное влияние на формирование качественных показателей поверхностного слоя обрабатываемых деталей.
Всё это подтверждает актуальность темы диссертационной работы, связанной с разработкой и исследованием технологических путей, направленных на повышение качества поверхностного слоя деталей при чистовой обработке авиационных материалов без снижения стойкости лезвийного инструмента и с учетом технологической наследственности при выполнении последующих финишных операций. Актуальность темы подтверждается также тем, что диссертация выполнялась в рамках госбюджетных работ № Т02-06.3-65 «Тео-ретико-экслериментальные исследования формирования качественных характеристик поверхностного слоя деталей из конструкционных материалов при механической обработке» (2003-2004 г. г.) и № ТОО-б.3-308 «Теоретико-экспериментальные исследования формирования диссипативных структур поверхностного слоя деталей в функции нелинейности процесса резания материалов» (2000-2001 г. г.), определённых грантами Министерства образования Российской Федерации, в которых автор являлся соисполнителем.
Цель Работы И задачи исследования. Целью работы является разработка
и исследование технологических путей повышения качества и эффективности обработки авиационных материалов с учётом технологической наследственности.
t'OC.,НАЦИОНАЛЬНАЯ |
CMtrtptpt ~ \
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие основные задачи:
-
исследование явления технологической наследственности при выполнении чистовых операций лезвийным инструментом и разработка мероприятий, снижающих степень его влияния на качественные показатели поверхностного слоя окончательно обработанных деталей;
-
исследование влияния колебательных процессов, возникающих при чистовой обработке материалов лезвийным инструментом, на окончательное формирование показателей качества поверхностного слоя в ходе выполнения последующих операций;
-
разработка устройства для теоретико-экспериментальных исследований процессов на-ростообразования, силы сцепления материала с передней поверхностью инструмента и частоты его срывов в зависимости от режимов обработки, геометрии инструмента, применения СОТС и инструмента с антифрикционным покрытием;
-
исследование функциональной связи между удельной силой сцепления материала с передней поверхностью инструмента, частотой его срывов и показателями качества обработанной поверхности детали;
-
разработка технологических рекомендаций, направленных на повышение качества поверхностного слоя деталей, обрабатываемых из авиационных материалов.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
результаты теоретико-экспериментальных исследований причин возникновения колебательных процессов в зоне резания при чистовой токарной обработке авиационных материалов и их влияние на формирование показателей качества поверхностного слоя деталей;
-
экспериментально установленные закономерности изменения показателей качества поверхностного слоя деталей от характеристик процессов наростообразования при чистовой токарной обработке авиационных материалов;
-
результаты исследования технологической наследственности при окончательном формировании показателей качества поверхностного слоя деталей и их дисперсии;
-
алгоритм обеспечения эксплуатационных показателей качества поверхностного слоя деталей из авиационных материалов;
-
практические рекомендации по повышению качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей.
Методы исследований. Для решения поставленных задач исследования в работе были использованы теоретические и экспериментальные методы исследований на базе технологии машиностроения и резания металлов, теории трения и износа, физики металлов и металловедения, теории упруго-пластического разрушения материалов, теории дислокаций, математической статистики, теории вероятности и т.д.
Экспериментальная часть работы выполнялась в лабораториях кафедры механики Таганрогского государственного радиотехнического университета и Таганрогского авиационного научно-технического комплекса им. Г.М. Бериева. Использовались металлографические, рентгеноструктурные и статистические методы исследования.
Научная новизна работы заключается в решении комплекса задач, направленных на повышение эффективности чистовой обработки авиационных материалов путём технологического воздействия на формирование поверхностного слоя обрабатываемых деталей и разработке на их основе практических рекомендаций по повышению качества поверхно-
стного слоя обрабатываемых деталей с учётом технологической наследственности. В частности:
-
установлена зависимость показателей качества поверхностного слоя окончательно обработанной детали от удельной силы сцепления материала с передней поверхностью инструмента и частоты его срывов при чистовой токарной обработке деталей, получаемых из авиационных материалов, с учётом технологической наследственности;
-
исследовано влияние дисперсии микротвёрдости материала поверхностного слоя деталей после чистовой токарной обработки на показатели качества, получаемые при последующем шлифовании;
-
определены зависимости удельной силы сцеплених материала с передней поверхностью инструмента и частоты его срывов от режимов обработки и геометрии инструмента;
-
получена зависимость, определяющая величину технологических остаточных напряжений в материале поверхностного слоя детали после шлифования от частоты срывов материала при чистовой токарной обработке.
Практическая ценность. В результате выполненных исследований:
-
разработаны практические рекомендации по повышению качества поверхностною слоя деталей, получаемых токарной обработкой из авиационных материалов, включая выбор режимов обработки и геометрии инструмента;
-
предложен способ повышения эффективности обработки авиационных материале», базирующийся на явлении технологической наследственности и применении разно-зернистого шлифовального круга;
-
разработаны технологические основы оперативного управления параметрами качества поверхностного слоя деталей, получаемых из авиационных материалов. Результаты выполненных исследований предложены для внедрения в производство ка
Таганрогском авиационном научно-техническом комплексе им. Г.М Бернева. Ожидаемый экономический эффект от их внедрения составит не менее 27 тыс. руб. в год
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на:
-
Шестой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», МЭИ, май, 2000 г.;
-
V Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, октябрь, 2000 г;
-
Втором международном научно-техническом семинаре «Практика и перспективы развития институционного партнёрства», Донецк, апрель, 2000 г.;
-
VIII Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера ка рубеже XXI века», Севастополь, сентябрь, 2001 г.;
-
Третьем международном научно-техническом семинаре «Практика и перспективы развития институционного партнёрства», Таганрог, Россия, июнь, 2002 г.
-
Четвёртом Международном научно-техническом семинаре «Практика и перспективы развития ииститушюииого партнёрства», Донецк, апрель, 2003 г.;
-
ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Таганрогского государственного радиотехнического университета, 2000 - 2003 г.г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 статей и получены два
патента на изобретения.
Структура И Объём работ. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и списка используемвк источников информации. Она содержит 162 страницы машинописного текста, 76 рисунков, 22 таблицы, список лигературы, включающий 154 наименования.
