Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 11
1.1. Обеспечение надежности процесса резания на станках с ЧПУ 11
1.2. Цель и задачи диссертационной работы 19
2. Анализ разрушения рабочих поверхностей концевых быстрорежущих фрез 20
2.1. Исследование наростообразования при прерывистом резании 20
2.2. Особенности изнашивания быстрорежущих концевых фрез на различных схемах фрезерования и количественные показатели их надежности 35
3. Исследование температуры в режущем инструменте 56
3.1. Методика исследования температуры при прерывистом резании 56
3.2. Результаты исследований температуры в режущем клине инструмента 63
4. Исследование силовых параметров 103
4.1 Методика измерения составляющих FV,FH,FZ 103
4.2 Разработка методики расчета мгновенных значений составляющих FZYL Fy по измеренным составляющим Fv и FH 116
5. Разработка математического обеспечения для графического моделирования силовых параметров, действующих на зуб фрезы 136
5.1. Построение математических моделей, описывающих влияние факторов процесса фрезерования на составляющие силы резания Fz и Fy... 136
5.2. Построение математических зависимостей функциональной связи составляющих Fz и Fус составляющими Fv и FH 150
Общие выводы 165
Список использованной литературы
- Цель и задачи диссертационной работы
- Особенности изнашивания быстрорежущих концевых фрез на различных схемах фрезерования и количественные показатели их надежности
- Результаты исследований температуры в режущем клине инструмента
- Разработка методики расчета мгновенных значений составляющих FZYL Fy по измеренным составляющим Fv и FH
Введение к работе
Современное машиностроительное производство все в большей и большей степени основывается на применении станков с ЧПУ, которые эксплуатируются как автономно, так и в составе ГПС.
Применение таких технологических систем в совокупности с прогрессивным режущим инструментом позволяет повысить эффективность производства за счет уменьшения вспомогательного и машинного времени при обеспечении заданного качества изготавливаемых изделий. Гибкость и быстропереналаживаемость технологической системы способствует модернизации выпускаемой продукции, что определяет выживаемость производителя в условиях острой конкуренции.
Это определяет основные пути развития технологического оборудования. Любую современную технологическую систему можно разделить на две системы: физическую и информативную. В физической системе происходит физический процесс, т.е. процесс преобразования материи и энергии. Управляемая физическая система взаимодействует с информативной управляющей системой, в которой происходит преобразование информации.
Физическая часть технологических систем по механической обработке совершенствуется путем механизации с тенденцией концентрации на одном рабочем месте видов обработки материалов резанием. Металлорежущие станки оснащаются высокооборотными шпинделями, высокоскоростными устройствами линейных перемещений по 5-8 координатам, что позволяет осуществлять простые и сложные траектории движения режущего инструмента. Работа таких высокомеханизированных систем в автоматическом и автоматизированном режиме стала возможной благодаря разработке и внедрению мощных и быстродействующих управляющих информативных систем.
Отечественный опыт и опыт зарубежных стран, эксплуатирующих гибкие производственные системы, показывает, что эта прогрессивная техника дает заметный экономический эффект при непрерывной круглогодичной эксплуатации [1] , т.е. простои из-за нарушения работоспособного состояния должны быть сведены к минимуму. Это возможно при обеспечении высокой надежности работы всех компонентов автоматизированных и автоматических технологических систем.
Данные, представленные в работе [2] , показывают, что при работе станков с ЧПУ оператор в среднем через каждые 6-22 мин вмешивается в работу станка по управляющей программе для устранения возникающих отказов с целью поддержания текущей работоспособности. Устраняемые оператором отказы режущего инструмента составляют от 23% до 63% . Исследования, проведенные службой Takeyama [3] в Японии, говорят о том, что время простоя оборудования с ЧПУ из-за отказов, определяемых незапланированным износом и поломкой режущего инструмента при различных видах обработки, составляют от 39% до 50% . Простои же, обусловленные отказом оборудования, находятся в пределах всего 4 -*- 6 % . Следовательно, наиболее слабым звеном по надежности в автоматизированных технологических системах является режущий инструмент.
Анализ структуры отказов режущей части инструментов [4] показывает, что при обработке конструкционных углеродистых сталей твердым сплавом при точении доля отказов из-за изнашивания рабочих поверхностей составляет 7(Н80 %, скалывания - 10-К30 % , выкрашивания - 1-5-7 % . При фрезеровании доля отказов из-за скалывания и выкрашивания увеличивается до 75 %. У инструмента из быстрорежущих сталей отказы вследствие поломки значительно ниже и находятся в пределах 1+-2 %, что объясняется более высоким пределом прочности на растяжение и изгиб и меньшей твердостью. Однако доля отказов из-за поломки может возрастать при превышении допустимых значений текущего износа рабочих по
верхностей. Это особенно касается быстрорежущих концевых фрез, по причине особенностей их конструкции, которые ослабляют прочность зубьев фрезы.
Фрезерование является одним из распространенных видов мехобработ-ки. Доля его особенно велика при обработке корпусных изделий и все больше увеличивается от замены растачивания на планетарное фрезерование. Процесс фрезерования концевыми фрезами является наиболее сложным процессом, так как происходит при переменных факторах в каждый момент времени рабочего хода фрезы. Следует также отметить, что пропуск отказа фрез из быстрорежущих сталей при обработке конструкционных углеродистых сталей может привести к катастрофическому износу, что сопровождается размазыванием рекристаллизованного инструментального материала по поверхности резания с последующим упрочнением при остывании. Твердость поверхностного слоя сопоставима с твердостью быстрорежущей стали. Деталь или бракуется, или проводится съем упрочненного материала заготовки инструментом с более твердой режущей частью, что требует дополнительного времени и режущего инструмента.
Несвоевременное обнаружение отказа режущего инструмента имеет самые различные последствия: от брака в изделии до поломки отдельных деталей и узлов технологического оборудования, что снижает эффективность производства.
Если произошел отказ режущего инструмента, то вне зависимости от причин отказа процесс резания прекращается, т.е. следствием отказа режущего инструмента является отказ процесса резания.
Таким образом, обеспечение высокой надежности процесса фрезерования концевыми быстрорежущими фрезами в условиях автоматизированного и автоматического производства является актуальной проблемой.
Одним из путей решения этой проблемы является создание и внедрение в технологическое оборудование систем контроля процесса резания и диагностирования состояния режущего инструмента.
Отказ режущего инструмента всегда происходит в процессе резания. Прекращение процесса резания ведет к недообработке детали. Деталь должна быть забракована или дообработана путем замены инструмента и подналадки станка, что требует вмешательства оператора.
Под контролем процесса резания, в данном случае, понимается управление резанием при его реализации, т.е. после распознавания отказа информативная система принимает и реализует решение изменить факторы процесса, таким образом, восстанавливая работоспособное состояние инструмента. Исключение вмешательства оператора ведет к увеличению уровня автоматизации. Управление резанием позволяет управлять надежностью процесса.
Разработка и внедрение таких систем является актуальной проблемой. Она практически не решена в современном станкостроении. Существующие системы управления исполнительными механизмами захвачены управлением перемещения по заданным координатам, отслеживая в каждый момент времени точность перемещения. Контроль процесса резания требует разрешение на очередное микроперемещение, т.е. если от системы диагностики поступает «О» (инструмент работоспособный) на обслуживающий перемещения процессор, то микроперемещение осуществляется, если поступает «1» (инструмент неработоспособный), то микроперемещение с заданными характеристиками невозможно. Это требует дополнительного времени на анализ поступающей на процессор информации, а, следовательно, разработки более интеллектуальной быстродействующей системы управления.
Надежность процесса резания определяется и надежностью режущего инструмента. Надежность инструмента обеспечивается на стадиях проектирования, изготовления и назначения факторов его эксплуатации. При конструировании и назначении режимов работы концевых фрез, как и другого инструмента, должны учитываться экстремальные значения параметров резания, а именно температура и напряжение от силы резания.
Диагностирование режущего инструмента в процессе резания осуществляется в результате сравнения действительного значения параметра или параметров процесса резания с предельно допустимым значением, устанавливаемым субъектом управления.
С целью обеспечения более высокой надежности процесса обработки путем диагностирования состояния режущего инструмента по косвенному диагностическому признаку, необходимо назначать предельное значение параметра резания, имеющего наибольшую вероятность безотказной работы режущего инструмента.
Наибольшую вероятность безотказной работы режущего инструмента обеспечивает косвенный диагностический параметр, в наибольшей степени зависящий от критерия отказа или являющийся наиболее чувствительным к его изменению.
Таким образом, разработка принципов диагностирования состояния концевых быстрорежущих фрез при обработке конструкционных углеродистых материалов является актуальной задачей, стоящей перед теорией резания. Решение этой задачи может быть осуществлено посредством установления и описания причинно-следственных связей: параметров и факторов процесса, прямых и косвенных диагностических признаков.
Целью данной диссертационной работы является повышение надежности концевых быстрорежущих фрез при обработке конструкционных углеродистых сталей за счет диагностирования состояния инструмента по силовым диагностическим признакам. Достижение указанной цели в работе обеспечивается путем решения актуальной научной задачи, состоящей в выявлении косвенного диагностического признака наиболее чувствительного к изменению критерия отказа.
Для решения поставленной научной задачи необходимо:
- выявить критерий отказа при обработке конструкционных углеродистых сталей концевыми быстрорежущими фрезами на различных схемах обработки;
выявить косвенные диагностические признаки возможных изменений в состоянии инструмента;
описать взаимосвязь между факторами процесса, критериями отказа и диагностическими признаками;
разработать методику для априорного выбора косвенного диагностического признака.
Решение поставленных задач осуществлялось на основе исследования условий эксплуатации концевых быстрорежущих фрез при обработке конструкционных углеродистых сталей на различных схемах фрезерования. Для выявления наиболее чувствительных диагностических признаков исследовались температура в режущем клине и силовые параметры, возникающие в процессе обработке.
При решении перечисленных задач получены следующие научные и практические результаты, которые выносятся на защиту.
Научная новизна работы:
в значениях термических напряжений в режущем клине инструмента, возникающих во время рабочего и холостого ходов при фрезеровании сталей;
в математических зависимостях, учитывающих влияние износа инструмента и режимов резания на составляющие силы резания при фрезеровании.
Практическая ценность работы заключается:
- в рекомендациях по выбору диагностических признаков в зависимости от режимов и схем фрезерования, позволяющих повысить надежность фрезерования сталей. Результаты работы были доложены на заседаниях кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» МГТУ «СТАНКИН», на Международных научно-технических конференциях «Качество машин-2001» в Брянске, «ПРОТЭК - 2002» в Москве, а также были удостоены серебряной медали третьего Московского Международного салона инноваций и инвестиций.
По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.
Автор выражает благодарность научному руководителю работы зав. кафедрой «Высокоэффективные технологии обработки» профессору, д.т.н. С.Н. Григорьеву, а также преподавателям и сотрудникам кафедры «Высокоэффективные технологии обработки» за помощь, оказанную при выполнении работы.
Цель и задачи диссертационной работы
Целью работы является обеспечение надежности фрезерования конструкционных углеродистых сталей концевыми быстрорежущими фрезами А . за счет назначения наиболее чувствительного косвенного диагностического признака распознавания состояния режущего инструмента. Для достижения поставленной цели диссертационной работы необходимо решить следующие задачи: - выявить критерий отказа при обработке конструкционных углеродистых сталей концевыми быстрорежущими фрезами на различных схемах обработки; - выявить косвенные диагностические признаки возможных изменений в состоянии инструмента; - описать взаимосвязь между факторами процесса, критериями отказа и диагностическими признаками; - разработать методику для априорного выбора наиболее чувствитель-ного параметра.
Исследование наростообразования при прерывистом резании.
Одной из причин, определяющих нестационарный и случайный характер процесса резания, является наростообразоваиие. Исследованию этого явления посвящено множество научных работ, в которых устанавливается факт наличия нароста, описываются его количественные и качественные показатели. Устанавливается связь между факторами процесса и характеристиками нароста. Изучалось влияние нароста па явления, сопутствующие процессу резания. Этот широкий круг исследований, обстоятельно выполненный в ряде работ, позволил ограничиться изучением лишь некоторых вопросов, связанных с динамикой наростообразования при прерывистом резании, а именно: влиянием наростообразования на время работы до отказа на различных схемах фрезерования, при обработке быстрорежущим инструментом конструкционных углеродистых сталей, установлении взаимосвязи между параметрами и видом нароста и распределением напряжений на активной части главной режущей кромки зубьев фрезы.
Наличие нароста на различных быстрорежущих инструментах при обработке углеродистых конструкционных сталей обнаруживается при резании как с очень малыми толщинами среза до нескольких микрон, так и при резании с большими толщинами среза. Обнаруживается нарост при резании, как с малыми, так и с большими для быстрорежущих инструментов скоростями резания. Таким образом, можно отметить, что быстрорежущий инструмент работает в условиях более или менее интенсивного наростообразования. Однако определить вид нароста, его размеры для конкретных условий резания теоретически пока не представляется возможным. Это можно сделать только экспериментальным путем.
Научные работы по наростообразованию в основном посвящены исследованию этого явления при непрерывной работе инструмента с постоянными факторами резания. Практически не исследовалось наростообразоваиие при прерывистой работе инструмента с переменной толщиной среза.
В работах [20, 21, 22] авторы убедительно показывают, что нарост следует рассматривать как заторможенную зону металла, образование которой возможно тогда, когда сила трения между передней поверхностью инструмента и прирезцовои стороной стружки оказывается больше силы внутреннего сцепления в стружке. Установлено влияние скорости резания и толщины срезаемого слоя на параметры нароста. Скорость резания влияет на высоту нароста по экстремальной зависимости. С увеличением подачи возрастает величина максимального нароста.
В работе [24] при точении углеродистых конструкционных сталей быстрорежущим инструментом нарост классифицируется по форме на четыре вида. Выявлено, что форма нароста влияет на кинетику и топографию изнашивания рабочих поверхностей инструмента из-за различного защитного действия на переднюю и задние поверхности инструмента, а также движения его как вдоль режущей кромки под действием нормальных давлений, так и по передней и задним поверхностям. Это происходит вследствие частичного разрушения нароста или постоянного его «стекания» с инструмента и «размазывания» на поверхности резания и прирезцовои стороне стружки. Во всех случаях нарост, являясь частью режущего инструмента, изменяет передний угол у в пределах от - 5 до 39.
Наростообразование при прерывистом резании в основном изучалось при моделировании торцового фрезерования с постоянной толщиной среза. В работах [20, 23] указывается на некоторые особенности наростообра-зования при прерывистом резании.
В диссертации [20] при прерывистой работе инструмента с постоянной толщиной среза по микрофотографиям стружки установлено, что нарост образуется не сразу после врезания инструмента в заготовку, а спустя 0,1 секунды.
Особенности изнашивания быстрорежущих концевых фрез на различных схемах фрезерования и количественные показатели их надежности
В процессе эксплуатации на станках с ЧПУ концевые фрезы эксплуатируются на различных схемах фрезерования. При обработке по контуру, уступов используются попутная и встречная схемы, при этом в работе участвуют или только цилиндрическая, или одновременно цилиндрическая и торцевая части фрезы. При обработке различного вида полостей или пазов толщина среза меняется от 0 до max и от max до 0 за один рабочий ход фрезы.
Концевые фрезы относятся к перетачиваемому инструменту. В этом случае необходимо диагностировать четыре состояния инструмента: работоспособное и неработоспособное, непредельное и предельное. Под предельным состоянием понимается такое состояние, когда инструмент не подлежит восстановлению. Это состояние, как правило, наступает тогда, когда объект вырабатывает свой полный ресурс. У перетачиваемого режущего инструмента полный ресурс Т„ =к-Т, где к - количество переточек, Т— время резания до смены инструмента между переточками.
Теоретически предельное состояние у концевых быстрорежущих фрез может наступить гораздо раньше, особенно у переточенного инструмента, т.к. не всегда удается точно знать глубину дефектного слоя, подлежащего съему. Наличие дефектных слоев на отдельных участках режущих кромок может привести к локальному их износу вплоть до прорыва режущих кромок и развития катастрофического износа на всех зубьях фрезы. Дальнейшее использование такого инструмента, как правило, нецелесообразно. Следует отметить, что разработка принципов диагностирования состояния режущего инструмента с целью обеспечения высокой надежности процесса обработки требует более систематического и детального изучения как параметров изнашивания режущего инструмента, так и физических параметров процесса резания. Анализ возможных изменений параметров рабочих поверхностей, выполненный в работах большинства исследователей, имел целью повышение времени работы до смены инструмента и производительности. За критерий отказа в большинстве случаев берется один из превалирующих очагов износа в зависимости от вида инструмента и условий его эксплуатации. Затем на основании этих исследований предлагаются новые более прогрессивные конструкции инструментов, новые варианты износостойких покрытий, оптимальная геометрия и т.д. [29], [30].
Признавая важность и актуальность подобных исследований, необходимо отметить, что изучению особенностей развития изнашивания площадок контакта рабочих поверхностей при эксплуатации концевых фрез на различных схемах при торцевом и цилиндрическом фрезеровании уделялось мало внимания. В то время как эти особенности, например радиус лунки износа на передней поверхности, опускание главной режущей кромки и т.д., определяют изменение параметров процесса резания, которые принимаются в качестве косвенных диагностических признаков состояния инструмента. Этим объясняется необходимость исследований и анализа возможных изменений параметров рабочих поверхностей под действием термомеханических циклических нагрузок в течение определенного времени. Также это позволит выявить доминирующий очаг износа инструмента при различных условиях эксплуатации. В качестве прямого диагностического признака должен приниматься такой переменный параметр доминирующего очага износа, который однозначно определяет его состояние и обладает способностью отображаться с помощью параметров процесса резания, являющимися потенциальными косвенными диагностическими признаками состояния режущего инструмента. На рис 2.7. (а, б, в, г, д) показаны варианты фрезерования концевыми фрезами. На вариантах фрезерования, кроме обработки пазов, могут быть использованы попутная или встречная схема фрезерования.
Независимо от варианта работы концевой фрезы ширину резания В принято измерять в направлении, параллельном оси фрезы, а глубину резания t - в направлении, неперпендикулярном оси фрезы [25].
Применение схемы попутного фрезерования до появления станков с жесткими электронными приводами и шарико-винтовыми парами привода подач было ограничено, т.к. на универсальных станках из-за наличия люфтов в паре винт-гайка подач, могла произойти сдвижка стола станка в направлении скорости подачи. Это приводит к мгновенному увеличению подачи на зуб и поломке зубьев фрезы. На современном оборудовании эти вопросы частично решены, поэтому схема попутного фрезерования применяется так же широко, как и встречная, но проблема «подрыва» существует, особенно при обработке конструкционных углеродистых материалов. Данные об особенностях затупления быстрорежущих концевых фрез при обработке конструкционных углеродистых сталей в зависимости от варианта и схемы эксплуатации инструмента в литературных источниках практически отсутствуют.
Результаты исследований температуры в режущем клине инструмента
Исследования проводили на станке 1620 с бесступенчатым регулированием частоты вращения при обработке стали 60, НВ 197 - 207, ав=75 кгс/мм2. Резцы с механически закрепленными составными и цельными пластинами затачивали со следующими параметрами: у =10 , а=10 , ф=45 фу =10 , аі=10 Х=0] г=1,5 мм.
При выборе режимов резания ставили задачу получить температурные поля в широком диапазоне скоростей и толщин среза. Для этого при постоянной глубине резания t=2 мм принимали подачу S=0,08; 0,2;0,3 мм/об. Скорости резания для каждой подачи выбирали из условия получения стойкости в широких пределах. При подаче 0,08 мм/об получены температурные поля для острого резца на скоростях резания 50; 55; 58; 61; 65 и 69 м/мин, соответствующих стойкости от 450 до 40 мин. На рис 3.3. а показано температурное поле при скорости резания 65 м/мин. Подобные поля получены и на других указанных скоростях резания. Установлено, что максимальные температуры при подаче S=0,08 мм/об развиваются в вершине режущего клина. В точке на расстоянии примерно 0,05 мм от передней и задней поверхностей температура в зависимости от скорости резания изменялась в пределах 460 - 566 С. Во всех точках режущего клина, равностоящих от вершины, температура примерно одинаковая. Установлено, что особенностью температурных полей при обработке с малыми толщинами среза является расположение изотерм в виде концентрических окружностей с центром, смещенным по задней поверхности примерно в середину площадки ее контакта с деталью. Для острого резца эта площадка была равной 0,05 мм. На рисунке 3.4.а приведены изотермы для скоростей резания 50, 69 м/мин, анализ которых показывает, что скорость резания не изменяет характера температурных полей в режущем клине, изменяется только (и при этом в значительной степени) уровень температур. Следует заметить, что в опытах изотермы не определены в непосредственной близости от контактных площадок инструмента. Только на свободной части задней поверхности получена с помощью термокрасок изотерма 490 , отмеченная скобкой на рис.3.3.а. Как видно, она примерно соответствует изотермам в режущем клине. Расположение изотерм показывает, что основным источником теплоты, определяющим температурное поле режущего клина при обработке с малыми толщинами среза, является площадка контакта на задней поверхности инструмента. Источник на передней поверхности не играет существенной роли.
При увеличении подачи до 0,2 мм/об постепенно изменяется характер температурного поля. Область максимальных температур от вершины ре жущего клина распространяется под площадку контакта на передней по , верхности. Наряду с источником теплоты на задней поверхности все большее значение для нагревания режущего клина приобретает источник на передней поверхности.
При подаче 0,2 мм/об для острого резца получены температурные поля на скоростях резания 28; 32; 36; 40 м/мин, соответствующих стойкости от 400 до 40 мин. На рисунке 3.3.б показано температурное поле при скорости 36 м/мин. Подобные поля получены и на других указанных скоростях. Для двух скоростей на рисунке 3.4.6 показано примерное расположение изотерм в режущем клине инструмента. Здесь расположение изотерм изменяется. Оно не имеет такого регулярного характера, как при подаче 0,08 мм/об, когда источник теплоты можно было считать концентрированным. Однако по мере удаления от вершины режущего клина форма изотерм становится близкой к форме изотерм при подаче 0,08 мм/об. Значительно возрастает уровень максимальных температур в вершине режущего клина. С ростом скорости резания в исследуемом диапазоне температура изменяется от 570 до 660 С.
При подаче 0,3 мм/об для острого резца температурные поля получены на скоростях резания 28; 30; 33; 35 м/мин, соответствующих стойкости от 300 до 30 мин. Расположение изотерм, полученных с помощью полуискусственной термопары совпадают с расположением изотерм, полученных с помощью термокрасок. Температурные поля показывают, что область максимальных температур с ростом подачи еще больше удаляется от вершины режущего клина. Максимальные температуры теперь обнаруживаются под серединой площадки контакта на передней поверхности инструмента. С ростом скорости резания в исследуемом диапазоне температуры здесь изменяются от 660 до 740 С. В вершине режущего клина температуры растут с ростом скорости незначительно в пределах от 635 до 670 С. Следует отметить, что при подачах 0,2 и 0,3 мм/об на скоростях, обеспечивающих одинаковые стойкости, температуры в вершине режущего клина примерно одинаковы.
Температурные поля, полученные при обработке с подачей 0,3 мм/об, указывают на наличие мощного теплового источника на передней поверхности, максимум которого приходится на середину площадки контакта. Этот источник определяет температурное поле режущего клина. От него тепловые потоки идут как в тело резца, так и в вершину режущего клина.
В связи с различным расположением основных источников теплоты в зависимости от подачи изменяется и вид температурных кривых на передней и задней поверхностях инструмента в направлении, перпендикулярном главной режущей кромке. На рисунке 3.5 показано распределение температуры в режущем клине на уровне, отстоящем от передней и задней поверхностей на расстояние 20-30 мкм. Можно считать, что подобные зависимости изменения температур по мере удаления от режущей кромки имеют место и на самих поверхностях инструмента.
Разработка методики расчета мгновенных значений составляющих FZYL Fy по измеренным составляющим Fv и FH
Следует отметить, что разработанная методика графического моделирования позволяет не только априорно выбирать косвенные диагностические признаки по силовым параметрам, но и может быть использована при проектировании концевых фрез, определении факторов, обеспечивающих максимально возможную равномерность, точность фрезерования и т.д.
Например, теоретический анализ действия суммарных составляющих T,FV. и / „. при обработки пазов концевыми фрезами показывает (формулы 15, 16, 1 7, и 18), что если суммарные J F2. и /\. находятся в первой четверти (рис. 5.7), то сила T.FV периодически меняет свой знак, что приводит к периодическому отжиму фрезы относительно боковых стенок пазов и ухудшению точности и волнистости обработанных поверхностей. Суммарная сила /v действует только в одну сторону. Если Z.FZ и Y,Fy. находятся во второй четверти (рис. 5.7), то суммарная сила FV. постоянно направлена в одну сторону, что отжимает фре :v к одной из боковых поверхностей и при обратном ходе происходит д -обработка боковой поверхности, противоположной направлению действия суммарного вектора Y FV- чт0 уменьшает точность обработки.
Выводы: - установлено, что основополагающими являк : і ел силы Fz и Fyi которые определяют величину и направление векюров сил Fv и FH; - наибольшее влияние критерий отказа фрез окачивает на радиальную составляющую F; - при встречной схеме фрезерования сила / ,. может изменять направление своего действия и при t = R p достигает максимальных значеииіі. равных F., а при попутном фрезеровп ни сила FH может изменять свой знак, при этом уменьшаясь до нуля ПРИ окончании рабочего хода; - установлено, что при попутном фрезеровпнни сила F достигает больших значений, чем при встречном, что онрелеляется отсутствием нароста при резании с максимальными люпинами среза на разных схемах; - при обработке пазов, направление действия суммарного вектора ,. является причиной ухудшения технологи І J.KMX требований к качеству получаемых пазов; - установлено, что в качестве косвенных диагностических признаков могут быть назначены силы Fyt Fvi FH в .а г. г.: и мости от сочетаний факторов и схем фрезерования, обладаю носительным приростом от 70; о до 180%; - выбор силовых диагностических параметра фрезеровании возможен только на основе графического мол ; аания составляющих силы реаания с учетом изнашивания в і момент времени рабочего хода фрезы па всех возможных их применения.
1. На основе стойкостных испытаний концевых быстро-ржущих фрез при обработке конструкционных углеродистых стале;у. : мовлено, что смена инструмента по фактическому отказу, кото; обеспечивается применением систем диагностики, повышает среднюю наработку до отказа не менее 30% по сравнению с предупредительно;": оеной инструмента.
2. Результаты исследования наростообразования на : очных схемах фрезерозания позволяют сделать вывод о том, что у ультирующий вектор силы резания приложен к середине активно и главной режущей кромки.
3. Исследования влияния изнашивания концевых бысг .уіцих фрез на температуру методом «естественной термопары», і .-лют, что относительный прирост данного параметра колеблете : .делах 40% и может быть использован в качестве диагностическое ;; шака состояния инструмента.
4. Разработанный подход к изучению силовых парам. фрезеровании, позволяет получить зависимости составляют : :ы резания от износа инструмента.
5. Разработанная программа моделирования силовых -іров, обеспечивает выбор наиболее информативного диагност; о признака в зависимости от условий эксплуатации инструмента.
6. В зависимости от сочетания факторов и схем фро "пия, а также достижения предельного значения критерия отказа, с параметры F , Fv и FH приобретают относительный прирост то 180%, что обеспечивает возможность их использования в ка-. лиагностиче ских признаков.
Похожие диссертации на Повышение надежности фрезерования сталей за счет диагностирования состояния инструмента по силовым диагностическим признакам
