Введение к работе
Актуальность. Для топливно-регулирующей аппаратуры, работающей при температурах, не превышающих 500, успешно применяются титановые сплавы. Главное преимущество титана и его сплавов перед другими материалами авиастроения состоит в сочетании высоких механических свойств и коррозионной стойкости с малым удельным весом. Это приводит к увеличению доли их использования для производства авиационной техники и постепенному вытеснению алюминиевые сплавов. Исследования и анализ чертежей деталей на агрегатостроительных заводах с 1960 по 2011 годы показали, что допуски изготовления отверстий в деталях из титановых сплавов уменьшились с 0,05–0,1 мм до 0,01–0,03 мм. Изучение литературных данных, а также производственный опыт на агрегатном предприятии ОАО «Высокие технологии» показал, что повышение точности изготовления таких труднообрабатываемых материалов, как титановые сплавы достигается за счет существенного повышения трудоемкости, связанной с увеличением числа операций и количества чистовых проходов. Снижение трудоемкости в этом случае возможно повышением точности обработки на предварительных операциях. Способы повышения точности обработки резанием изделий авиастроения широко рассматриваются в работах В. М. Кована, А. Л. Карунина, В. А. Лебедева, В. С. Корсакова и многих других. Получение отверстий занимает значительную долю при производстве топливно-регулирующей аппаратуры. Предварительную обработку отверстий принято осуществлять сверлением. Развитие процесса сверления связано с разнообразными изменениями конструкции режущего инструмента, а также с появлением высококачественного твердого сплава на основе субмикронных порошков. Способность твердых сплавов сохранять достаточно высокую твердость и сопротивляться деформированию при высокой температуре в сочетании с удовлетворительной прочностью является важным преимуществом перед другими инструментальными материалами. Физические свойства твердых сплавов сохраняются в значительной степени при повышении температуры, которая возрастает с увеличением глубины сверления.
Внедрение современного оборудования и дорогостоящего инструмента при обработке корпусных деталей требует принятия обоснованных решений по выбору параметров режущей части инструмента и определения взаимосвязи между режимом резания и точностью обработанной поверхности. Меры по повышению точности изготовления отверстий в деталях из титановых сплавов, разработанные автором, реализованы на существующих технологических возможностях производства.
Цель работы: повышение точности предварительной обработки отверстий при сверлении титановых сплавов за счет рационального выбора технологических параметров.
Объектом исследования является комплекс технологических параметров, влияющих на процесс сверления отверстий высокой точности, для изделий топливно-регулирующей аппаратуры авиационного назначения, изготовляемой из титанового сплава.
Основными задачами исследования являются:
-
определение технологических параметров, существенно влияющих на точность сверления титановых сплавов;
-
определение рациональных значений технологических параметров и методических указаний по их выбору, позволяющих повысить точность до 0,5% от диаметра отверстия при сверлении титановых и других вязких материалов;
-
разработка технологии и технологических рекомендаций, позволяющая серийно изготовлять твердосплавные сверла с точностью диаметра до 10 мкм.
Методы исследования.
В работе использованы: метод регрессионного и дисперсионного анализа, а также метод случайного баланса. Работа выполнялась в соответствии с научными основами технологии машиностроения и принципами технологической подготовки производства. С помощью контрольно-измерительной машины КИМ-750 произведено измерение и сравнение отклонений от цилиндричности отверстий, получаемых сверлением инструментом с различной геометрией и при разных режимах резания. Применение контактного датчика станка типа Renishaw позволило экспериментально установить длину крепления инструмента для получения допустимого радиального биения режущей части.
Научная новизна заключается в комплексном подходе к повышению точности обработки корпусных изделий из титанового сплава, а именно:
-
в определенных рациональных значениях и методических указаниях, позволяющих определить геометрические параметры сверла и режимы резания, обеспечивающих точность при обработке титановых сплавов до 0,5% диаметра отверстия;
-
в установленном влиянии процесса стружкообразования на точность обработки при сверлении титановых сплавов;
-
в найденных регрессионных зависимостях, позволяющих определить минимально допустимую длину крепежной части концевых режущих инструментов с цилиндрическими хвостовиками, при которой достигается минимальное радиальное биение при зажиме их в цанговом патроне.
Положения выносимые на защиту:
-
обоснованная и усовершенствованная технология обработки деталей для топливно-регулирующей аппаратуры на обрабатывающем центре;
-
разработанная конструкция сверла для обработки титановых сплавов, при сверлении которым достигается точность до 0,5% от диаметра получаемого отверстия;
-
установлено, что для повышения точности отверстия обработку титанового сплава нужно производить, уменьшая скорость резания, увеличивая при этом глубину цикла сверления;
-
методические указания по выбору длины крепления и режима шлифования для производства осевого монолитного твердосплавного инструмента повышенной точности на шлифовально-заточном станке.
Практическое значение работы:
-
разработана конструкция сверла для обработки топливно-регулирующей аппаратуры, изготовленной из титанового сплава, позволяющая получать отверстия высокой точности;
-
разработаны методические указания, позволяющие уменьшить радиальное биение при использовании прецизионных цанг для крепления осевого инструмента;
-
разработаны методические указания для определения режимов шлифования, позволяющие уменьшить время и увеличить точность изготовления инструмента до 10 мкм.
Реализация и внедрение результатов работы.
По теме диссертации опубликованы 7 печатных работ. Из них 3 работы в журналах, входящих в перечень ВАК.
Научные и практические результаты использованы при технологии производства топливно-регулирующей аппаратуры из титанового сплава на современном обрабатывающем оборудовании, а также внедрены методические указания для производства и переточки твердосплавного осевого инструмента на ОАО «Высокие технологии» г. Омск.
Работа была представлена на конкурс У.М.Н.И.К. и получила финансирование для развития на 2012, 2013 годы.
Описание структуры работы.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников, содержащего 130 наименований и приложения – актов внедрения результатов работы. Диссертация содержит 81 рисунок и 32 таблицы. Общий объем работы – 165 страниц.
