Введение к работе
Актуальность темы. Всестороннее развитие машиностроения, выпуск новых машин и оборудования различного технологического назначения требуют от современного производства эффективной обработки труднообрабатываемых материалов и сложнопрофильных поверхностей, в том числе внутренних цилиндрических кольцевых.
Обработка такого рода поверхностей является одним из сложных и трудоемких процессов, так как силы резания велики и неуравновешены, отвод стружки весьма затруднен, инструмент работает в стесненных и напряженных условиях, сопровождающихся сильной вибрацией, которая резко снижает его стойкость, вызывает выкрашивание и приводит в негодность. Для совершенствования известных генераторной, профильной и прогрессивной схем резания в настоящее время отсутствуют оригинальные технические решения, которые бы позволили значительно повысить эффективность данного процесса, в частности, производительность кольцевой обработки и снизить ее себестоимость.
По функциональному назначению предложено разделение кольцевой обработки на два вида: трепанирующую и формообразующую (рис.1). Трепанирующая обработка используется для получения отверстий и заготовок больших диаметров (D > 60 мм) с целью снижения расхода материала и затрат на производство. Формообразующая обработка используется для получения кольцевых цилиндрических полостей с разными габаритами.
Рис. 1. Виды кольцевой обработки: а) трепанирующая; б) формообразующая
Как трепанирующую, так и первый проход формообразующей обработки необходимо проводить на минимальной ширине реза Вmin. Это позволяет снизить силы резания и выровнять стойкость на режущих кромках, расположенных на разных диаметрах.
Учитывая вышеизложенное, можно констатировать, что повышение технико-экономической эффективности кольцевого сверления является одной из актуальных задач в механообработке.
Цель работы: повышение производительности и снижение себестоимости процесса кольцевого сверления в сплошном материале путем совершенствования режущего инструмента, традиционных схем резания и оптимизации режимных условий обработки.
Задачи работы:
-
Систематизировать кольцевую обработку по различным признакам.
-
Усовершенствовать способ кольцевого сверления и на его основе
разработать режущий инструмент. -
Разработать методику по уравновешиванию сил резания и
автоматизированную программу для оптимизации режимных условий
обработки по предлагаемому способу.
4. Оценить экспериментально степень влияния неуравновешенности сил резания на амплитуду вибраций.
5. Провести экспериментальную проверку степени достоверности
созданных математических моделей, описывающих анализируемый процесс
кольцевого сверления.
6. Реализовать результаты работы путем внедрения в производство
предлагаемой конструкции инструмента и разработанной технологии.
Методы исследований. Для решения указанных задач использовались основные положения технологии машиностроения, теории резания материалов и теплофизики лезвийной обработки, теории колебаний и жесткости, методология полного факторного планирования математических экспериментов.
Использовались современные программные средства вычислительной техники при моделировании инструмента, обработке и анализе эксперимен-тальных данных. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с применением высокоточной аппаратуры.
Достоверность результатов исследований подтверждена корректным использованием фундаментальных положений естественных и технических наук и удовлетворительными результатами производственного внедрения.
Научная новизна:
-
Теоретически обоснован переход к более эффективному способу
кольцевого сверления, где два одинаковых режущих элемента установлены
противоположно со смещением и обеспечивают деление припуска на три части,
значительно упрощая конструкцию инструмента, снижая силы резания и
улучшая стружкоотвод. -
Установлена зависимость параметров сечения среза от упомянутого
выше смещения режущих элементов, при котором соблюдается тепло-силовой
баланс и равенство упругих перемещений на обоих резцедержателях для
обеспечения стабильного и устойчивого процесса резания в анализируемых
условиях обработки.
Практическая ценность:
1. Разработана методика расчета осевого смещения режущих пластин
тригональной формы, при котором происходит уравновешивание главных
составляющих сил резания.
-
Разработана конструкторская документация на инструмент для
кольцевой обработки и методика расчета его жесткости и виброустойчивости. -
Разработана и внедрена технология изготовления кольцевых
поверхностей в детали «Корпус демпферной муфты».
Апробация работы. Основные положения работы апробированы на 5 международных и 4 всероссийских научно-технических конференциях (см. список опубликованных работ). Результаты работы докладывались на научно-методических семинарах кафедры «Технология машиностроения» (ЯГТУ) г. Ярославль. Полностью работа доложена на кафедре «Резание материалов, станки и инструмент» (РГАТА) г. Рыбинск.
Публикации. По теме работы опубликовано 10 печатных работ, из них 2 в журналах из перечня, рекомендованного для опубликования результатов диссертационных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 125 наименований и 8 приложений. Работа содержит 250 страниц, в том числе 165 страницы основного текста, 73 рисунка, 16 таблиц.
