Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Основные закономерности вибрационного резания и изнашивания режущего инструмента при обработке минералов 8
1.1 Обзор теории и техники разрушения минералов при резании 8
1.2 Изнашивание режущего инструмента при обработке минералов 17
1.3 Обработка материалов резанием с вибрацией 28
1.4 Цель и задачи данной работы 34
ГЛАВА 2. Разработка методики и экспериментальной установки для проведения испытаний на изнашивания инструмента при сверлении 37
2.1 Обоснование исходных параметров для оценки износостойкости инструмента при сверлении 38
2.2 Схема установки и выбор исходных данных для проведения испытаний .. 40
2.3 Планирование многофакторного эксперимента 46
ГЛАВА 3. Аналитическое описание процессов изнашивания сверла 57
3.1 Износ сверла в различных технологических режимах работы 60
3.2 Влияние силовых факторов и пути трения на износ сверла 62
3.3 Математическая модель вращателя 69
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования влияния основных закономерностей процесса сверления на процесс изнашивания инструмента 79
4.1 Влияния температуры на износ сверла 79
4.2 Влияние технологических параметров на процесс изнашивания сверла 84
4.3 Основные энергетические закономерности при изнашивании сверла 103
ГЛАВА 5. Разработка возбудителей крутильных колебаний и технико-экономическое обоснование повышения износостойкости режущего инструмента 113
5.1 Аналитическое обобщение конструктивных решений вращателей возбудителям крутильных колебаний 110
5.2 Параметры эффективности 118
5.3 Преимущества сверления с динамическим воздействием и его влияние на износостойкость режущего инструмента
5.4 Экономическая эффективность повышения износостойкости сверла 125
Основные выводы и рекомендации 131
Список использованных источников 133
Приложение А
- Изнашивание режущего инструмента при обработке минералов
- Схема установки и выбор исходных данных для проведения испытаний
- Влияние силовых факторов и пути трения на износ сверла
- Влияние технологических параметров на процесс изнашивания сверла
Введение к работе
4-і
Исследование проблемы изнашивания сверла связано с решением сложных многофакторных экстремальных задач по оптимизации взаимодействия поверхностей соприкасающихся тел, возникающих при относительном перемещении. Оно проявляется, как в кинематических парах машин, так и при взаимодействии режущих инструментов с обрабатываемыми материалами. Повышение износостойкости исполнительных органов машин с задаваемым
. возмущением колебаний нуждается в дальнейшем развитии исследований. Для
решения этой задачи необходим комплексный подход с привлечением современных достижений во многих отраслях науки и техники. Новые решения теоретических и прикладных проблем, обеспечивающих износостойкость режущего инструмента, при обработке минералов, композитов, состоящих из минерального наполнителя, являются одним из важных условий надежности
^ работы, и получения максимального экономического эффекта от их
применения.
Актуальность работы. Применение минералов для изготовления базовых деталей для станков начали использовать в машиностроении в последние десятилетия. В первую очередь, это детали для особо точных, специальных станков, оснований измерительной техники, приборов и другого оборудования. Рынок потребления минералов и заменяющих их композиционных материалов,
і'Т к которым относится в частности, минеральное литье, керамический гранит,
синтегран — является одной из перспективных технологий изготовления
деталей в промышленно развитых странах мира, деталей, к материалам
которых предъявляются особые требования. >
В пользу перспективности использования минералов и минерального литья, по сравнению с металлами, свидетельствуют следующие их свойства:
компонентов, высокие прочностные характеристики, коррозиционная стойкость, высокая температурная стабильность и незначительное тепловое
5 расширение, недефицитность и низкая стоимость сырья, отсутствие открытых пор и каверн и возможность получить изделия сложной формы методом литья. Технологии получения готовых изделий из этих материалов, например, по сравнению с производством станин из чугунного литья, характеризуется следующими данными: экономия энергетических ресурсов в 2 — 3 раза; снижение общего расхода основных и вспомогательных материалов в 1,2 - 1,4 раза; сокращение производственных площадей в 3-4 раза; снижение выделения газов в 6,5 раз, отсутствием в процессе изготовления таких дорогих и сложных операций, как спекание, длительная термическая обработка, шлифование с удалением значительного количества материала.
Широкое освоение данных технологий в машиностроении сдерживается рядом причин, одна из которых недостаточная разработанность теоретической базы, определяющей эффективные технологии обработки минералов, в частности, отсутствие оптимальных режимов резания, обеспечивающих высокую производительность при достаточно длительной работе сверла без переточки.
Вибрационное сверление является достаточно распространенным способом получения отверстий. Осуществляется оно в основном режущим инструментом, совершающим осевые колебания. Применение при сверлении крутильных колебаний, изменяет характер приложения крутящего момента, эффективней используя энергию разрушения в зоне контакта сверла с обрабатываемым материалом.
Поэтому работа, посвященная разработке и использованию влияния основных характеристик вращения сверла на его работоспособность и изнашивание, и реализующую технологию обработки с наложением крутильных колебаний в соответствии с этими характеристиками, является актуальной.
Целью работы является повышение износостойкости сверла при вибрационном сверлении деталей из минералов.
Научная новизна заключается в регрессионной математической модели учитывающей зависимость интенсивности изнашивания сверла, от амплитудно-частотных характеристик, при сверлении гранита и мрамора.
В первой главе рассмотрены основные закономерности вибрационного резания и изнашивания режущего инструмента при обработке минералов. Сделаны выводы о необходимости создания условий стабилизирующих характер вращательного движения сверла. Рассмотрены существующие аналитические зависимости расчету величины износа режущего инструмента.
Во второй главе приводятся обоснование конструктивного исполнения стенда и методика проведения эксперимента с минимальным влиянием сопутствующих явлений процесса трения с заданным изменением основных параметров эксперимента.
Аналитическое описание процесса изнашивания сверла в третьей главе позволило прогнозировать по предварительным экспериментам долговечность работы режущего инструмента и провести анализ вращателей с возбудителем крутильных колебаний, обеспечивающих минимальную интенсивность изнашивания.
Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния различных факторов при сверлении на процесс изнашивания инструмента. Установлено, что изменение взаимодействия сверла с обрабатываемым материалом повышает износостойкость инструмента, уменьшает температуру сверла при равнозначных условиях сверления, и улучшает качество обработанной поверхности и энергетические показатели.
В пятой главе приведено технико-экономическое обоснование применения результатов исследования для обеспечения минимального износа сверла при использовании его в промышленных условиях.
Реализация результатов работы. Разработаны, изготовлены и испытаны устройства реализации результатов исследования в стационарных сверлильных станках и ручных дрелях. Обоснованы и рекомендованы новые характеристики
7 сверлильных установок. Проведены испытания в промышленных условиях, в цехе капитального строительства Невинномысского шиноремонтного завода.
Использование ручных дрелей с возбудителями крутильных колебаний позволяют: за счет повышения долговечности сверла уменьшить время вспомогательных операций (замена, заточка сверла); сверлить материал большей твердости; использовать дрель меньшей мощности; улучшить качество обработанной поверхности.
Практическая ценность состоит в рекомендациях по использованию режимов резания минералов, в частности мрамора и гранита, при вибрационном сверлении.
В рекомендациях по выбору и проектированию возбудителей крутильных колебаний, где используемые схемы, режимы обработки и оборудование при решении технологической задачи вибрационного воздействия остаются базовыми.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на 11 научно-технических конференциях: Материалы региональных научно-технических конференции, Ставрополь: СевКавГТУ, (1998 г-2002 г); Сборник научных трудов Серия «Естественнонаучная» Выпуск 5, Ставрополь 2002 г Материалы международной научно-технической конференции «Методы и средства измерения в системах контроля и управления». Пенза: 1999г; Материалы международной научно-технической конференции «Механика машиностроения», Набережные челны: КамПИ, (1997г., 2000г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы, в том числе 5 изобретений.
Изнашивание режущего инструмента при обработке минералов
Процесс изнашивания инструмента при обработке минералов довольно часто сводится исключительно к процессу микрорезания. Наблюдаемый износ связывают только с царапанием поверхности менее твердого тела выступающими частицами более твердого контактирующего материала [8]. Если исходить из элементарного представления об изнашивании как о "... снятии твердой частицей, действующей как резец, стружки очень малого сечения" [85], то можно сделать вывод, что твердые сплавы при резании горных пород должен иметь минимальный износ. Однако на практике наблюдается другая картина. Так, например, сторонники чисто абразивного характера процесса изнашивания резцов И. А. Тер-Азарьев [78], Р. В. Акопов [2], П.Н. Львов [53] объясняют процесс при резании естественного камня, как воздействие абразивными частицами приводящих к царапанью рабочей поверхности инструмента. Согласно воззрениям, изложенным в работе [53], при резании природных минералов имеет место только абразивное изнашивание, происходящее за счет истирания материала инструмента твердыми зернами породы. С пластической деформацией твердого сплава в направлении движения резца связывают своеобразное явление микрочешуйчатого износа инструмента, внешне проявляющееся в откалывании небольших кусочков пластины твердого сплава с режущей кромки инструмента. Этот необычный вид износа объясняется высокими температурами и давлениями в соответствующем участке материала. Выпуклость, образовавшаяся на передней поверхности резца, разрушается под воздействием давления при контакте резца с породой. В результате вдоль рабочей кромки резца образуются характерные частицы микрочешуйчатого износа. Так же, причиной износа считают истирание мягкой кобальтовой связки в пластинах твердого сплава, армирующих резец, обнажающие зерна карбида вольфрама, которые раздробляются и уносятся с основы [8]. При объяснении природы изнашивания резцового инструмента М. И. Смородинов [73] исходит из того, что процесс резания пород и грунтов, в отличие от резания пластичных металлов, характеризуется периодическим смятием и скалыванием элементов стружки передней граньюрезца. Смятию породы соответствует значительный рост нагрузки на режущуюкромку резца, скалыванию — уменьшение этой нагрузки. Число таких циклическихизменений нагрузки на режущую кромку в современном обрабатывающемоборудовании составляет от нескольких сотен до четырех-пяти тысяч в однусекунду. Под влиянием периодически повторяющейся нагрузки от начальноймикротрещины, образовавшейся либо под воздействием зерен абразивного кругапри заточке, либо в результате царапанья твердыми минеральными составляющимиразрушаемой породы, ответвляются новые микротрещиньт, которые иобусловливают последующее выкрашивание.
Одним из первых утверждений о двойственной природе процесса изнашивания инструмента, при обработке минералов, было положение, высказано в общей форме Л. А. Шрейнером [88]. По его мнению, при механических способах разрушения горных пород наблюдаются два одновременно протекающих процесса изнашивания инструмента — адгезионный и абразивный. Выводы о физической природе процесса изнашивания резцов сделанные другими исследователями [73; 12] говорят о том, что при скоростях резания ниже критических износ твердого сплава имеет не абразивную, а иную природу и, заключается в непрерывном выкрашивании отдельных зерен из основной массы за счет схватывания материалов трущихся поверхностей и местных перенапряжений, а также сил молекулярного сцепления. Понижению сопротивляемости способствуют диффузионные и химические процессы, которые при высоких температурах контактирующих поверхностей протекают более интенсивно [53], в частности в результате диффузионного воздействия кислот.
Одна из новых концепций снижения интенсивности изнашивания основана на эволюционном характере процессов, развивающихся в поверхностном слое, и подчиняющихся законам неравновесной термодинамики [108,29;9]. Есть мнение, что комплексное протекание всех, ранее рассмотренных, составляющих процесса, должно подчиняться вариационным принципам термодинамики необратимых процессов [91;10;14;24;31], Исследование структурной приспосабливаемости материалов при трении привело к объяснению явления саморегулирования,выражающегося в локализации эффективного объема взаимодействия мтериалов собразованием и регенерацией в нем устойчивых диссипативных структур.
Различные мнения и предложенные теории говорят о сложности процессов изнашивания инструмента и одновременно об актуальности рассматриваемых вопросов. Это объясняется тем, что режущий инструмент является средством, без которого невозможно полностью реализовать заложенные в обрабатывающих устройствах технологические возможности и достичь высоких технико-экономических показателей обработки материалов.
Изнашивание режущего инструмента значительно отличается от износа деталей машин, поскольку зона резания, в которой работает инструмент, характеризуется высокой температурой и давлением в зоне контакта трущихся поверхностей. Удаляя срезаемый слой, инструмент, подвергается воздействию материала. Обрабатывая определенное количество материала, инструмент затупляется и теряет свою работоспособность. Такой вид износа наблюдается у всех видов режущего инструмента не зависимо от их вида и назначения. Потеря работоспособности режущего инструмента может быть обусловлена истиранием рабочих поверхностей в местах соприкосновения с удаляемым материалом и заготовкой и выкрашиванием режущих кромок, что характерно для хрупких инструментальных материалов.
Интенсивность изнашивания различных элементов режущей части сверла зависит от условий резания. При сравнении обычного и сверления с наложением крутильных колебаний процесс изнашивания оценивают по установившейсяметодике. На рисунке 1.6 представлен износ спирального сверла, который можетпроявляться по задней поверхности , когда обрабатываемый материал истираетзаднюю поверхность инструмента и образует на ней площадку износа, по его углу \ на поперечном лезвии «, где на передней поверхности инструмента,постепенно образуется выемка, по цилиндрическому участку — ч, износконического участка - к и -по ленточке - л,
Схема установки и выбор исходных данных для проведения испытаний
Вследствие широкой вариации процессов изнашивания правильное представление об износостойкости сверла можно получить только при испытаниях, в которых обеспечено протекание реального процесса. Методика эксперимента в лабораторных условиях, использованная в данной работе, интервал варьирования факторов, приближены к промышленным условиям и предусматривают возможность снижения до минимума влияния не исследуемых параметров. Для улучшения очистки отверстия от продуктов разрушения направление сверления принято горизонтальное. Конструктивные параметры экспериментального стенда, позволяют изменять амплитуду и частоту колебания во всем диапазоне исследования. Скорость вращения сверла может изменяться от 60 оборотов в минуту, до режимов, соответствующих реальным условиям сверления. Кроме этого, экспериментальный стенд дает возможность изменять осевое давление на сверло и исследовать процесс разрушения, от поверхностного до объемного. Условия, в которых определяются основные зависимости, приближены к реальным условиям. Преимущество лабораторного метода исследования, приближенного к производственным условиям состоит в том, что он позволяет изменять режимы работы в широких пределах. Быстро уточнять и расширять представления о закономерностях происходящих в промышленных процессах, изучать конструктивные особенности сверлильных станков с виброприводом крутильных колебаний, провести анализ интенсивности изнашивания в процессе сверления, оценить технико-экономические показатели и т.д.
Лабораторные эксперименты и производственные условия работы объединены в экспериментальном, полноразмерном стационарном стенде, разработанном и изготовленном в НТИ СевКавГТУ.
Экспериментальная установка позволяет: 1. Изменять кинематические и динамические параметры работы сверла дляисследования в различных материалах. 2. Определять интенсивность изнашивания в обычном и в вибрационном режиме сверления за единицу времени и на объем разрушенного материала.3. Изменять величину каждого параметра независимо от остальных параметров.4. Исследовать степень измельчения продуктов разрушения и качество поверхности обработки.5. С минимальной погрешностью продолжать цикл сверления, после предусмотренной остановки процесса, для замера и исследования характер изнашивания сверла.6. Обеспечивать постоянство осевого усилия.
Конструктивные параметры экспериментального стенда учитывают требования, необходимые для анализа изнашивания сверла в режиме обычного и вибрационного сверления. Основное условие - сохранение заданных параметров частоты и амплитуды колебания - достигалось путем использования разработанной для проведения данного эксперимента конструкции вращателя с кинематическим возбудителем колебаний (см. рисунок 2.1).
Кинематический вибратор позволяет воспроизводить процесс обычного сверления и в любой момент времени можно перейти на вибрационное сверление, изменять независимо параметры частоты колебаний при заданной амплитуде и амплитуды при заданной частоте. Экспериментальный стенд представляет собой стационарную установку, позволяющую изменять значения параметров в пределах, превышающих возможности сверлильных станков, используемых в настоящее время на машиностроительных предприятиях.
Возбудитель крутильных колебаний кинематического типа. Привод от электродвигателя через ременную передачу на вал эксцентрика позволяет дискретно изменять частоту колебаний (9 значений). Плавное изменение эксцентриситета обеспечивает заданную амплитуду колебания на интеграторе вращения.
Интегратор выполнен в виде планетарного редуктора с двумя степенями свободы. Рабочий инструмент (сверло) устанавливается в трехкулачковом патроне. Датчики температуры, амперметр (ваттметр). Привод равномерного вращения представляет собой двухскоростной трехфазный асинхронный двигатель, червячную передачу и планетарный редуктор (3), соединенный с патроном рабочего инструмента (5).
Подача исследуемого материала осуществляется с помощью устройства, выполненного на базе плоскошлифовального станка и машинных тисов. Обрабатываемый материал закрепляется на подвижной станине. Груз, подвешенный на маховике продольного перемещения, заставляет двигаться исследуемый материал навстречу сверлу с постоянным усилием. Сверло закрепляется в патроне установленном на оси планетарной передачи и вращается в обычном или импульсном режимах.
Для проведения в процессе сверления измерений и записи параметров на рабочем стенде установлена следующая контрольная измерительная аппаратура и датчики:1. Для контроля усилия подачи - образцовый, индикаторный динамометр.2. Для записи угловой скорости вала импульсного редуктора - зубчатый диск, с электромагнитным датчиком.3. Для контроля и записи скорости вала электродвигателя вибропривода — тахогенератор.4. Для контроля и записи мощности потребляемой из сети электродвигателем привода вращателя - амперметр (ваттметр) показывающий.
Влияние силовых факторов и пути трения на износ сверла
Практика показывает, что изнашивание сверла зависит в заданных условиях от силовых факторов и пути трения. За счет сокращения колебаний системы, усилия резания и трения режущего инструмента о стенки обрабатываемой поверхности снижается изнашивание режущей кромки сверла и повышения качество обработки.
Реализовать функцию минимального изнашивания сверла можно с помощью варьирования различными элементами технологической системы.
Результирующая погрешность обработки деталей будет являться следствием влияния ряда технологических факторов. Каждый из них будет вызывать характерные статические или динамические погрешности сверления.
Среди технологических факторов, вызывающих динамические погрешности и активно влияющих на износ сверла будут;- упругая деформация технологической системы;- температурная деформация технологической системы;- смещение режущего инструмента в обрабатываемом отверстии.
В качестве примера рассмотрим механизм виброперемещений режущего инструмента и заготовки. Известно, что он имеет сложный характер и обусловлен как динамическими характеристиками технологической системы, так и схемой обработки. Материал, поступающий на обработку, может иметь различные механические характеристики (пластичность, предел упругости, модуль упругости, прочность и т.п.), неоднородность физико-механических свойств, и другие. Такого рода особенности обрабатываемого материала приводят к возникновению в процессе сверления периодической составляющей силы резания и бокового усилия. В работе [53] отмечается, что боковое усилие незначительно по сравнению с усилиями резания и подачи, но под действием его сверло испытывает деформацию изгиба, разбивает отверстие и способствует возникновению колебания. Кроме того, при близости частот собственных колебаний элементов технологической системы и периодической силы резания, возникает резонанс. Все это неизбежно приводит к существенным погрешностям формы и размера обработанной поверхности,увеличению пути трения и величин изнашивания.
Для совершенствования процесса сверления необходимо:- обеспечить максимальное использование энергии разрушения при сверлении;- создать условия, при которых, уменьшаются отклонения в пространстве оси инструмента от заданного положения;- управлять вибрациями, их снижением или целенаправленным использованием.
Управление виброперемещениями инструмента, если они возникли, может быть осуществлено несколькими способами. Рассмотрим два наиболее распространенных:1. Организация вращения сверла с сокращением гироскопического эффекта.2. Придание элементам технологической системы колебательных движений, сокращающих возмущающее воздействие силы резания и рассеяние энергии колебаний.
Нами при разработке схемы установки предусмотрена двух поточная система привода рабочего органа с возбуждением крутильных колебаний в процессе сверления. Величина мощности вращения в обычном и импульсном сверлении, при проведении эксперимента, обычно отличается в 2-3 раза, т.е. возмущающая сила реакции материала при разрушении в динамике уменьшается, изменяя характер движения сверла и длину пути трения.
При сферическом движениигде L0 кинетический момент сверла относительно точки О;Мд—момент внешних сил;Момент внешних сил определятся суммой моментов расположенных произвольно в пространстве от величин необходимых для выполнения технологического процесса — момент Mg[Pg) от силы (Р ) осевого давления, Мд{Рк) вращения сверла от тангенциальной силы (Рк) момент Мд(Рц)возмущающей силы (Ра) (см. рисунок 3.2). В выбранной системе координатпроекты моментов определяются закономерности движения по каждой из осей. На подвижные оси координат.где М — главный момент относительно оси Мц - главный момент относительно оси т] М — главный момент относительно оси
Главный момент определяется, как сумма проектов моментов сил, необходимых для технологического процесса.
Аналитически зависимости действующих сил не определены и при решениидифференциального уравнения введем ограничения на закономерности изменениягде #,у,р-углы нутации, прецессии и собственного вращения. Проекции скоростей на неподвижные оси координат описывает движение сверла по обрабатываемому материалу.
Для организации технологического процесса сверления необходимо собственное вращение ф инструмента. Скорость прецессии у/ и нутации вызывают дополнительное изнашивание при движении инструмента, которое сокращается при наложении крутильных колебаний. Совокупность действующих сил, кроме отклонения оси сверла и создания условия возникновения сферического движения может нарушить устойчивость сверла под действием осевой силы и вызвать упругую деформацию. Сила Rx действует в осевом направлении, сила RY в радиальном (см. рисунок 3.3). Под действием этих сил конец сверла отклоняетсяРисунок 3.3 — Схема прогиба инструмента при сверлении от центральной оси на расстояние S.
Влияние технологических параметров на процесс изнашивания сверла
Большое внимание при установлении основных закономерностей уделено изучению влияния регулируемых технологических параметров. Это позволяет проводить сравнение обычного и импульсного сверления, так как экспериментальная установка, позволяет при проведении экспериментов, минимизировать влияние не исследуемых факторов. Если исходить из результатов расчетов по планированию эксперимента (гл. 3), импульсное сверление, в отличие от обычного, характеризуется двумя дополнительными факторами: амплитудой и частотой. Влияние этих факторов на износ инструмента, а также определения зоны их влияния, является важным элементом исследования и величина эффекта в каждом случае зависит от сочетания амплитуды и частоты колебания.
Рассмотрим зависимость интенсивности изнашивания сверла, при обработке мрамора, от амплитуды колебания для частот 17 гц, 35 гц, 55 гц и 75 гц (см. рисунок 4.3). По сравнению с обычным сверлением рассматриваемые параметры импульсного сверления являются более эффективными. Из графиков видно, что интенсивность изнашивания сверла уменьшается с увеличением частоты колебания, причем, его эффективность возрастает при увеличении амплитуды колебания. При частоте 17 гц и 35 гц, при амплитуде колебания в диапазоне до 0,12-г0,25 мм влияние частоты на процесс изнашивания, менее эффективен, чем в диапазоне 0,25-г0,75 мм, где наблюдается уменьшение величины изнашивания. Как видно из графика, наиболее эффективное уменьшение IG, при амплитудах колебания 0,15-г0,75 мм, при исследуемых частотах 55 гц и 75 гц. Рассматриваемый показатель интенсивности изнашивания сверла, при минимальном влиянии входных и возмущающих (нерегулируемых) параметров, имеет наименьшее значение при 75 гц. оптимальной области амплитудно-частотной характеристики, обеспечивающей минимальное изнашивание сверла и учитывающей, в то же время, инерционные (динамические) и конструктивные возможности используемых в промышленности приводов.
Различные обрабатываемые материалы могут по-разному реагировать на импульсное разрушение. На рисунке 4.4 приведена зависимость интенсивности изнашивания сверла от амплитуды колебания, для материалов имеющих различную твердость. Некрепкий гранит имеет коэффициент твердости, по шкале проф. М.М. Протодяконова f=8-H2, мрамор f=5- -7. Допустимые значения фиксируемых факторов при обработке, выбирают из ряда возможных значений, обусловленных опытом проведения предварительных экспериментов: осевое усилие, для мрамора — 0,25кН, для гранита - 0,75 кН, уровня частоты ґ=55гц, частота вращения сверла п=370об/мин. Сравнительный анализ обычного и импульсного сверления показал идентичную эффективность сверления в вибрационном режиме для материалов различной твердости. Анализ данных графических зависимостей (см. рисунок 4.4) показывает, что обработка материалов, с наложением крутильных колебаний, наиболее эффективна для материалов с высоким коэффициентом твердости. Изнашивание при обработке материалов имеющих меньший коэффициент твердости, уменьшается в меньшей степени. Рассматриваемую закономерность можно описать полиноминальной зависимостью второго порядка. При рассматриваемых условиях сверления, и одних и тех же характеристиках сверла для гранита 1о=5,4188А2-9,1542А+5,173. Величина достоверности аппроксимации Ri=-09805. Экстремальные точки этих уравнений определяются координатами 1с=1,307 и А=0685. Для мрамора IG=0,8427A2-l,664A+0,5635, R2=0,9819. Экстремальные точки 1о=0Д59 и А=0,7. Прогнозируя полученные аналитические вперед по линиит тренда, наблюдается увеличение интенсивности изнашивания при дальнейшем увеличении амплитуды, для обоих исследуемых материалов, но наиболее интенсивный рост, при меньших значениях амплитуды — для мрамора.
Зависимости интенсивности изнашивания сверла и скорости сверления в обычном и импульсном режимах при изменении амплитуды колебания, для мрамора, при осевом усилии - 0,35 кН, скорости вращения сверла - 370 об/минф приведены на рисунке 4.5, Для частоты колебания г=55 гц при амплитудах до 0,12-5-0,15 мм не наблюдается активное увеличение скорости сверления(У) и уменьшение интенсивности изнашивания(Іа).
Для амплитуд колебания в диапазоне 0,25-Ю,7 мм, изменения V и 1с увеличивается. Уравнения, описывающие данную зависимость: IQ=46,866A2-91,534А+59,356, при R2=0,9982, V=-38,218A2+81,997A+1,0127 при величине уравнения импульсного сверления при минимальном изнашивании соответствует IG=14,688, при А=1, для второго V=44,96562, А=1,1. Но, при А«1 величина уменьшения интенсивности изнашивания незначительна по сравнению с приростом амплитуды. Поэтому характер изменения скорости импульсного сверления представляет наибольший интерес в диапазоне амплитуды 0,5 -0,95 мм. Скорость импульсного сверления при дальнейшем увеличении амплитуды колебания практически не меняется.
На рисунке 4.6 представлена зависимость интенсивности изнашивания сверла IG (мг/см3) от частоты колебания f (гц), при разных амплитудах колебания. Для амплитуд колебания до 0Д5мм не наблюдается активного снижение интенсивности изнашивания сверла. При амплитуде колебания А-0,35 мм эффективность 1Q возрастает. При частоте колебания от 15гц до 70гц, для всех указанных амплитуд темп изменения значения 1с начинает возрастать. Минимальные значения интенсивности изнашивания смещены в зону частот колебания 50-J-75 гц. При амплитудах 0,55мм и 0,75мм темп интенсивности изнашивания сверла происходит более активно. Точки экстремума рассматриваемых зависимостей, с уменьшением значений амплитуд, при соответствующих исходных параметрах, находятся в пределах от 50гц до 85гц. При сравнении зависимостей интенсивности изнашивания от амплитуды (см. рисунок 4.3) и от частоты (см. рисунок 4.6), можно сделать вывод, что уменьшение интенсивности изнашивания в исследуемых диапазонах, более существенно изменяется на (см. рисунок 4.6), что позволяет сделать вывод: частота колебаний оказывает более интенсивное влияние, чем амплитуда на минимизацию процесса изнашивания.
Для исследования характера изменения критериев, определяющего износ сверла, рассмотрим зависимость интенсивности изнашивания сверла от частоты колебания для материалов различной твердости (см. рисунок 4.7). Из графической зависимости видно - интенсивность изнашивания в импульсном режиме сверления, для гранита и для мрамора уменьшается соответственно на 40ч-50% и 154-18%, в сравнении с обычным режимом. Интенсивность изнашивания для пород с меньшим коэффициентом крепости убывает меньше, чем в эксперименте, исследующим
