Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Современное машиностроение предъявляет эстоянно возрастающие требования к эксплуатационной надежности и элговечности твердосплавного режущего инструмента, особенно при ^пользовании его в условиях автоматизированного производства.
Работоспособность инструмента в значительной степени опреде-їєтся состоянием поверхностных слоев его рабочих граней. В связи этим при проектировании новых и совершенствовании существующих эхнологических процессов обработки твердосплавного инструмента аряду с увеличением производительности должно быть обеспечено JcoKoe качество его рабочих поверхностей.
Одними из важнейших показателей качества являются уровень и нак остаточных напряжений, возникающих в поверхностных слоях вердосплавных пластин при алмазно-абразивной обработке.
Технологические остаточные напряжения (б0ст) сохраняются в рупких материалах вплоть до момента их разрушения и поэтому оллсны оказывать существенное влияние на прочностные характерне-ики твердосплавного инструмента. Однако, количественная оценка акого влияния, устойчивость остаточных напряжений в твердых плавах при повышенных температурах, а также вопросы их формирования и возможности регулирования технологическими методами с елью повышения эксплуатационных свойств твердосплавного инстру-ента изучены крайне недостаточно.
Дальнейшие углубленные исследования в данном направлении и азработка научно-обоснованных рекомендаций для реализации в про-ышленности являются актуальными современными задачами.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью работы является повышение аботоспособности твердосплавного релущего инструмента путем ре-улирования остаточных напряжений технологическими методами.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить сле-уюпще задачи:
-
Обосновать гипотезу формирования остаточных напряжений и ровести аналитическое исследование кинетики напряженного состоя-ия поверхностных слоев твердосплавной пластины при шлифовании.
-
Разработать методику определения технологических остаточ-:ых напряжений в поверхностных слоях твердосплавных пластин.
-
Экспериментально исследовать влияние режимов резания при лмазном и электроалмазном шлифовании твердосплавных пластин на роизводительность обработки, шероховатость поверхности, величину [ знак остаточных напряжений.
- г -
-
Экспериментально определить зависимость релаксационной стойкости технологических остаточных напряиений от температуры и продолжительности нагрева, а так«е влияние б0ст на статическую прочность твердых сплавов при изгибе.
-
Обосновать технологические условия формирования рабочих поверхностей твердосплавного инструмента с требуемыми физике-механическими свойствами.
-
Разработать научно-обоснованные рекомендации для реализации результатов исследований в производстве.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Теоретические задачи в работе решались на базе теории упругости и пластичности с применением методов структурного анализа. Экспериментальные исследования проводились на образцах из твердых сплавов Т5К10, Т15К6, ВК8.
Для определения бост была спроектирована и изготовлена установка с непрерывной регистрацией величины деформации образцов в процессе электрополирования. Расчет напряжений производился по формуле Н.Н.Давиденкова-И.А.Биргера, модифицированной соискателем применительно к консольной схеме закрепления образцов с удлинителями для повышения точности измерений, на ЭВМ МЕРА 100-25 по специально разработанной программе. Прочностные испытания осуществлялись по схеме чистого изгиба, являющейся более чувствительной при выявлении роли поверхностных дефектов по сравнению со стандартной схемой поперечного изгиба сосредоточенной нагрузкой.
Применение планируемых многофакторных экспериментов позволило получить зависимость интенсивности съема, высоты микронеровностей и остаточных напряжений от режимов алмазного и электроалмазного шлифования в виде математических моделей. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики. Сравнительные стойкостные испытания режущего инструмента, изготовленного по заводской и предлагаемой технологии, проводились в производственных условиях ЗИЛа и ГПЗ-1.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Обоснована гипотеза формирования остаточных напряжений в твердосплавном материале при шлифовании. Разработана математическая модель процесса шлифования твердосплавной пластины торцом абразивного и алмазного кругов и впервые аналитически рассчитаны возникающие в ней при этом временные и остаточные напряжения. На основании проведенных расчетов исследована кинетика напряженного состояния поверхностных слоев твердосплавной пластины в контактный и неконтактный периоды процесса шлифования, что позволило установить влияние технологичес-
ких факторов на процесс формирования остаточных напряжений и решить задачу об их регулировании технологическими методами.
Разработана методика и сконструирована установка для экспериментального определения остаточных напряжений в поверхностных слоях твердосплавных пластин.
Получены математические зависимости интенсивности съема, величины микронеровностей и бсст от режимов резания и марки твердого сплава при алмазном и электроалмазном шлифовании торцом крута.
Установлено наличие тесной корреляционной связи между величиной остаточных напряжений и пределом прочности твердых сплавов при изгибе и дано её математическое описание.
Предложены эмпирические зависимости для количественной оценки влияния температуры и продолжительности нагрева на коэффициент релаксации бост в твердосплавных пластинах из сплава Т15К6.
Разработаны научно-обоснованные рекомендации для реализации результатов исследований в производстве.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны технологические рекомендации по оптимизации процессов электроалмазной и алмазной заточки и доводки твердосплавных многогранных неперетачиваемкх пластин, а также напайного инструмента с обеспечением требуемых параметров качества их рабочих поверхностей. - Для успешной реализации результатов исследований в промышленности и учебном процессе МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ) наряду с методическими рекомендациями и технологической документацией, было разработано несколько оригинальных приборов и устройств:
установка для определения остаточных напрядений в образцах типа прямоугольных стержней ( одна была передана для эксплуатации в центральную абразивную лабораторию ЗИЛ, вторая использовалась для проведения лабораторного практикума в МАСИ).
многоместное устройство для высокопроизводительного шлифования твердосплавных многогранных неперетачиваемых пластин (внедрено в инструментальном цехе ГГО-1).
портативный проектор для исследования характера и величніш износа по задней поверхности напайных твердосплавных резцов, а также для установления минимально необходимого припуска на их переточку (передан для эксплуатации на ЗИЛ).
ПУБЛИКАПИИ. По материалам диссертации опубликовано 26 работ.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы
докладывались на республиканской межвузовской научно-технической
конференций (НТК) "Теории формирования технологических напряжений и их инженерное приложение" (г.Запорожье, 1969), 3-ей Всесоюзной конференции "Новое в электрохимической размерной обработке металлов" (г.Кишинев, 1972), НТК молодых специалистов НИИТавтопром -ЗИЛ (г.Москва, 1973,1976,1977), семинаре "Электрофизические и электрохимические методы обработки металлов" (г.Москва,1975), республиканской НТК "Современные технологические методы повышения качества, надежности и долговечности изделий машиностроения" (г.Кишинев, 1981), Всесоюзной НТК "Современные проблемы технологии машиностроения" (г.Москва, 1986), Технических советах ЗИЛ и ГПЗ-1, научно-методических семинарах кафедры "Технология машиностроения" и НТК МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ), Методической конференции "Эффективные методы обучения" (г.Москва, 1994).
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы (81 наименования) и приложения. Содержит 136 страниц машинописного текста, 11 таблиц и 32 рисунка .
