Введение к работе
1.1.Актуальность темы
Одной го основных проблем по эффективному использованию оборудования в машиностроении является проблема дробления и отвода стружки при резании металла. За последние годы в мировой практике машиностроения (металлообработке) широкое применение получили высоко автоматизированные стайки, управляемые от программируемых контролеров, станки с ЧПУ, роботизированные технологические комплексы (РТК), гибкие производственные модули (ГПМ), системы (ГПС) и огромное количество специального и специализированного оборудования. Практика эксплуатации перечисленного оборудования показывает, что задача комплексной механизации и автоматизации уборки и транспортировки стружки не решается только применением конвейеров. При обработке деталей на металлорежущих станках до 20-30% образующейся стружки не попадает на конвейер, а разбрасывается вокруг станка, засыпая при этом на узлы и механизмы различного функционального назначения.
Роль конструкции режущего инструмента (РИ) в современной металлообрабатывающей промышленности велика. Прогресс машиностроения тесно связан с развитием инструментального производства, а создание новых конструкций РИ оказывает революционизирующее воздействие на развитие машиностроения в целом.
Применение РИ из сверхтвердых материалов и минералокерами-ки позволило коренным образом изменить технологические процессы изготовления ряда деталей, существенно повысив производительность и качество обработки. Создание таких РИ привело к необходимости разработки новых быстроходных станков для полного использования возможности РИ. Только правильный выбор конструкций сборного твердосплавного РИ, оснащенного сменными многогранными пластинами (СМП), для использования на станках с ЧПУ, ГПМ, ГПС и на другом автоматизированном дорогостоящем оборудовании приводит к повышению эффективности его использования. И, наоборот, неправильный выбор РИ приводят к негативным результатам. Например, наблюдения за работой РТК на АМО «ЗИЛ» при обработке винта рулевого управления показали, что 80-90% отказов работы токарного гидрокопировального полуавтомата происходит из-за образования сливной стружки, которая в свою очередь навивается на обрабатываемое изделие и РИ, а также попадает в контрольно-измерительные устройства. Суммарное время простоя по этой причине достигает иногда до 50 минут в смену. Известно также, что при эксплуатации станков с ЧПУ оператор вынужден до 30 раз в смену вмешиваться в работу станка, удаляя стружку с РИ и детали. Таким образом, без решения задачи получения устойчивого процесса стружкодробления (СД) или стружки с определенным
радиусом скручивания (кривизной) трудно обеспечить надежную работу станка в условиях «безлюдной» технологии, концепцию которой выдвигают как стратегическую цель XXI века.
Следовательно, конструкция РИ предопределяет технологический процесс, эффективность использования оборудования, точность изделия и его надежность в эксплуатации. Никакое совершенствование технологического процесса немыслимо без комплексного учета материала и конструкции РИ, оценки и аттестации его качества, а также строго обоснованного выбора режимов резания и СОТС с учетом специфики производства изготовления тех или других изделий или товаров.
Несмотря на большое количество работ, посвященных вопросу СД, актуальность данной проблемы сохраняется, поскольку известные способы не лишены таких очевидных недостатков, как например:
отсутствие надежного способа разделения сливной стружки, использование которого на автоматизированных станках обеспечивало бы устойчивый процесс СД;
наличие необоснованно громоздких и сложных конструкций устройств СД;
отсутствие оптимальных решений по СД, которые заметно снижают коэффициент использования оборудования;
не обеспечивается достаточная для работы стойкость РИ и ряд других моментов.
1.2. Цель исследования
Целью данной работы является повышение эффективности токарной обработки труднообрабатываемых деталей, изготовляемых из нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов, на участках (типа РТК) за счет выбора рациональной формы передней поверхности СМП РИ, режимов резания, СОТС, обеспечивающих управляемый процесс СД, и высокий коэффициент использования металлорежущего оборудования. В связи с этим в работе поставлены следующие задачи:
выработать концепцию конструкции РИ с СМП, обеспечивающую устойчивый процесс СД в пределах, необходимых для производительной обработки деталей, выбранного диапазона режимов резания;
разработать математическую модель процесса СД с учетом принятой конструкции СМП и провести ее аналитическое описание;
провести необходимые экспериментальные исследования, подтверждающие правильность принятых теоретических предположений;
уточнить, с помощью соответствующих коэффициентов, разработанную математическую модель с целью приведения се в область практического применения;
*
- предложить соответствующие рекомендации по использованию принятой
концепции СМП в условиях реальных производств.
1.3. Методы исследования
Результаты работы получены на основе использования классических методов теории резания, математического и статистического анализа, основ математической теории эксперимента. Проверка достоверности полученных результатов проводилась на основе базовых экспериментов, выполненных в лаборатории кафедры МГИУ и производственных условиях.
1.4. Научная новизна работы:
дано объяснение процесса управляемости СД на основе принудительного «надрыва» сечения снимаемого резцом слоя металла;
разработана математическая модель СД при токарной обработке;
приведена качественная и количественная оценка влияния характеристик свойств обрабатываемых деталей, режимов резания, конструктивных и геометрических элементов РИ на процесс принудительного СД.
1.5. Практическая значимость
Разработанные методические положения достижения устойчивого процесса точения СД нержавеющих сталей РИ с СМП со сложной формой передней поверхности режущей части, позволяют обеспечивать стабильную работу металлорежущих систем в пределах заданных для обработки партии заготовок.
Результатом работы являются разработанные конструкции СМП РИ, защищенные авторскими решениями, а также практические рекомендации по использованию СМП в реальных производственных условиях.
1.6. Основные результаты и положения, выносимые на защиту:
- классификация факторов, влияющих на процесс СД;
механическая модель <<резец-деталь-стружка>>, связывающая кривизну срезаемой стружки с входными параметрами обработки;
аналитическое описание математической модели, позволяющее рассчитать радиус и кривизну снимаемых стружек в зависимости от основных, действующих в технологической системе, факторов;
методика комплексного экспериментального исследования устойчивого процесса СД.
1.7. Апробация работы
Основные положения работы доложены и обсуждены:
- на кафедре «Технология и металлорежущие системы автомобилестрое
ния»;
- на отделении «Физико-технических проблем транспорта AT РФ»;
-на научно-технических конференциях МГИУ и ЗИЛ в период с 1988 по 1997 годы.
1.8. Публикации
Основные положения диссертации отражены в 12 печатных работах и авторских свидетельствах.
1.9. Структура и объем работы
Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений и содержит 222 стр. машинописного текста, 49 рисунков, 26 таблиц, библиографию из 60 отечественных и зарубежных источников.
