Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизация машиностроительного производства, необходимость подъема уровня и стабильности качества и конкурентоспособности его продукции потребовали существенного повышения надежности технологических модулей, в значительной степени определяющего эффективность механической обработки.
Совершенствование инструментальных материалов и конструкций инструмента, рост жесткости и виброустойчивости станков значительно повысили производительность обработки резанием. Это вызвало увеличение минутного объема снимаемой стружки, температуры, скорости ее разлета, снижение доли перерывов в резании. Перечисленные факторы привели к резкой интенсификации повреждающего воздействия стружки, обуславливающего производственный травматизм, повреждения инструмента, детали, датчиков, коммуникаций, системы охлаждения. В результате значительное место в структуре отказов технологаческих модулей стали занимать травмы оператора и отказы технологической системы, вызванные повреждающим воздействием стружки, а также вынужденные незапланированные остановки для ее удаления.
В последние годы ведущими производителями инструмента -Sandvik Coromant, Kennametal-Hertel, Iscar, Heinlein, Plansee -разработаны новые гаммы режущих пластин со сложными и разнообразными формами передних поверхностей для удовлетворения растущих требований производства. Увеличение сложности и разнообразия форм передней поверхности требует их классификации и систематизации.
Автоматизация технологических систем механообработки связана с переходом от диагностики их состояния станочником, в значительной мере связанной с регистрацией параметров стружки, к приборной с разработкой соответствующих аппаратных средств и алгоритмов диагностики. Это вызывает необходимость специального исследования стабильности процесса формирования стружки как важного диагностического признака состояния технологической системы и фактора обеспечения ее надежности.
Цель работы - повышение эффективности токарной обработки инструментом, оснащенным твердосплавными многогранными пластинами на основе анлиза процесса формообразования стружки во взаимосвязи с параметрами передней поверхности пластин, режимами резания и системы оценки геометрических и физико-механических параметров стружки (радиус витка стружки, число
витков, длина витка стружки, направление полета стружки, температура стружки и т.д.) при точении;
Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
- определены функциональные зависимости параметров стружки
и параметров передней поверхности твердосплавных пластин с
учетом режимов резания;
- определены закономерности поведения параметров стружки (радиса кривизны стружки, шага витка стружки, длины витка стружки, направления полета стружи, телесного угла разлета, температуры и т.д.), и их изменение за период стойкости режущего инструмента;
- иследовано влияние изменения параметров стружки на
стабильность процесса токарной обработки и использование этих
параметров в качестве диагностических.
Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались с помощью математико-статистических методов экспертного оценивания, планирования многофакторных экспериментов, анализа геометрических, кинематических и физических параметров стружки, изучения надежности технологических модулей как систем "человек-машина", морфологического анализа и синтеза формы передней поверхности, методов комплексной оценки качества инструмента,
Научная новизна работы заключается в определении закономерностей поведения параметров стружки (радиса кривизны стружки, шага витка стружки, длины витка стружки, направления полета стружи, телесного угла разлета, температуры и т.д.) при токарной обработке с учетом формы передней поверхности твердосплавных пластин и режимов резания, а также возможностью использования данных параметров в качестве диагностических признаков.
Практическая ценность работы заключается в:
- рекомендациях по влиянию геометрических и физико-
мехнических параметров стружки на эксплуатационные
характеристики токарного технологического модуля
рекомендациях по выбору формы многогранных пластин для токарной обработки в САПР инструмента;
разработке способа диагностики износа токарных резцов на основе фиксации угла разлета стружки.
Реализация работы. Результаты работы внедрены на Артемовском машиностроительном заводе "Победа труда" путём использования резцов с предложенной двойной канавкой и рациональных режимов их эксплуатации.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы качества,
надежности, экологии и информатики" (Бердянск, 1995), 6-й международной научно-технической конференции "Надёжность режущего инструмента и оптимизация технологических систем" (Краматорск, 1995), международной научно-технической конференции "Прогрессивная техника и технологии машиностроения" (Севастополь, 1995), международной научно-практической конференции "Маркетинг в системе управлением предприятием" (Киев, 1996), международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологии машиностроения и современность" (Севастополь, 1997), всего на 8 научно-технических конференциях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, всего по вопросам инструментального производства опубликовано 19 работ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 260 страницах машинописного текста, содержит 93 рисунка, 20 таблиц, список литературы из 130 наименований.