Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время одними из актуальных задач, стоящими перед производством, являются снижение себестоимости и повышение производительности металлообработки, повышение технологического уровня, конкурентоспособности металлообрабатывающего оборудования и режущего инструмента. Одним из основных направлений снижения себестоимости производства является повышение производительности операций металлообработки за счет увеличения скорости резания и использования более прогрессивных конструкций режущих инструментов.
В современных станках при наружном точении резцы работают с малыми вылетами, не превышающими 20 - 25 мм, поэтому при соответствующем сечении державки она имеет гарантированную прочность и жесткость. Наиболее слабым звеном в системе станок - инструмент - деталь (СИД) являются элементы головки резца - режущая, опорная пластины и узел крепления режущей пластины.
В работах по исследованию колебаний режущих инструментов с механическим креплением режущей пластины преимущественное внимание уделяли именно режущей пластине и узлу ее крепления как звену замкнутой динамической системы СИД, непосредственно контактирующему с обрабатываемой заготовкой. Значительно меньше исследовали роль других элементов узла крепления, которые в многосвязной динамической системе этого узла могут способствовать развитию колебаний, аккумулировать либо ограничивать их. Поэтому экспериментально-аналитическое исследование демпфирующих свойств опорной пластины при твердом точении является актуальной задачей.
Цель работы. Повышение качества обрабатываемой поверхности при твердом точении за счет улучшения демпфирующих свойств узла крепления режущей пластины.
Методы исследования. Работа базируется на известных теоретических и экспериментальных работах в области динамики станков, процессов резания, теории колебаний, виброакустической (ВА) диагностики механизмов, теории фотомеханики, методе конечных элементов. В исследовании применялось ком-
пьютерное моделирование с использованием современного программного обеспечения и средств вычислительной техники. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с использованием промышленного оборудования и современных измерительных средств. Обработка результатов экспериментов осуществлялась с применением современных компьютерных и цифровых технологий.
Научная новизна. Разработана физическая и математическая модель узла крепления режущей пластины прихватом для проходного резца с опорной пластиной из композиционного материала (КМ).
Разработаны методики исследования демпфирующих свойств опорных пластин из КМ методами фотомеханики, физического, математического и компьютерного моделирования.
Создана компьютерная модель узла крепления режущей пластины прихватом для проходного резца.
Выявлена и оценена связь между демпфирующими свойствами опорной пластины, режимами резания при твердом точении, параметрами ВА сигнала и качеством обработанной поверхности.
Праістическая ценность. Разработаны рекомендации по определению режимов резания для твердого точения.
Разработан и отлажен экспериментальный стенд для исследования и сравнения демпфирующих свойств опорных пластин методом фотомеханики.
Разработан и отлажен экспериментальный стенд для исследования ВА сигнала при твердом точении.
Выявлены зависимости изменения ВА сигнала от материала опорной пластины, степени изношенности режущей пластины и режимов резания позволяющие судить о качестве поверхности.
Получены результаты, отражающие улучшение качества (шероховатости) поверхности обработанной детали с применением опорных пластин из композиционных, минеральных и комбинированных материалов.
Апробация. Наиболее значимые результаты, полученные в ходе работы над диссертацией, доложены на следующих конференциях:
5-ой Московской Международной конференции и стеллажной выставке «Теория и практика технологии производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов». Москва, 2007 г.
Научно-методической конференции «Машиностроение - традиции и инновации» МГТУ «Станкин». Москва, 2008 г.
Научно-практической конференции Егорьевского Технологического института (филиала) ГОУ ВПО МГТУ «Станкин». Егорьевск, 2008 г.
Научно-технических конференциях инженерного факультета Российского университета Дружбы народов.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 работах, в том числе 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК.
Структура диссертации. Диссертация содержит введение, 5 глав, заключение, список использованных библиографических источников (115 наименований) и приложений. Общий объем текста диссертации 143 страницы, в него включены 130 рисунков и 14 таблиц.
