Содержание к диссертации
Стр.
БВВДЕНИЕ 5
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ... 10
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ СПИРАЛЬНЫХ
СВЕРЛ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РііЗНЬК МАРОК БЫСТРОРЕЖУЩИХ
СТАЛЕЙ, ПРИ ОБРАБОТКЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ ХРОМОСОДЕРЖА-
ЩИХ. СТАЛЕЙ 24
-
Состояние вопроса 24
-
Методика проведения исследований 25
-
Обрабатываемый материал 25
-
инструментальный материал 27
-
Экспериментальный режущий инструмент ... 30
-
Условия проведения исследований .... 32
2.3. исследование режущих свойств спиральных сверл 37
2.3.1. исследование характера износа рабочих
элементов спирального сверла. Выбор
критерия затупления 37
-
Принятые критерии оценки режущих свойств спиральных, сверл 42
-
исследование зависимостей Ts/(v) и L0*f(y) 46
-
Исследование влияния подачи на работоспособность спиральных сверл 50
-
Аналитическая обработка результатов стойкостных исследований 54
-
Анализ совместного влияния скорости резания
и подачи на режущие свойства сверл .... 73
2.4. Выводы 78
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО СОСТОЯНИЯ СВЕРЛ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МАРОК БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ 82
3.1. Состояние вопроса 82
-
Исследование теплофизических характеристик быстрорежущих сталей при их нагреве 84
-
Методика проведения температурных исследований . . 89
-
Установка для проведения исследований 89
-
Конструкция экспериментальных сверл 94
-
Тарирование термопар 96
-
Общие условия проведения температурных исследований 98
-
Исследование температуры резания методом естественной термопары 99
-
Исследование влияния условий работы на изменение температуры по длине
рабочей части сверла ............ 103
3.3.7. Зависимость температуры резания в от
дельных точках сверла от режимов резания . . . 108
3.4. Выводы 113
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩИХ
СТАЛЕЙ 116
-
Состояние вопроса. Цели и задачи исследования . 116
-
Методика проведения исследований износостойкости быстрорежущих сталей 117
-
Исследование параметров процесса истирания
образцов на моделирующей установке 124
-
Исследование возникающих сил трения .... 124
-
исследование коэффициента трения 126
-
Исследование износостойкости
быстрорежущих сталей 133
4.4. Выводы 138
Глава 5. МИЯНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА И ЕГО ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ
4
И СТОЙКОСТЬ СПИРАЛЬНЫХ СВЕРЛ 140
-
Разработка математической модели стойкостной зависимости 140
-
Исследование зависимости интенсивности износа спиральных сверл от температуры и скорости
резания 152
5.3. Выводы 161
Глава 6. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ОЩЕМАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ НОРМАТИВОВ РЕЖИМОВ СВЕРЛЕНИЯ . . 163
-
Состояние вопроса ' 163
-
Показатели режущих свойств спиральных сверл . . 165
-
Выбор диапазона значений подачи на оборот и частоты вращения шпинделя, включаемых в нормативные таблицы 170
-
Определение поправочных коэффициентов, учитывающих марку быстрорежущей стали 176
-
Определение поправочных коэффициентов, учитывающих маркуобрабатываемого материала ..... 183
-
Влияние подточки передней поверхности на работоспособность спиральных сверл 190
-
Экономическое обоснование целесообразности использования исследованных марок быстрорежущих сталей для изготовления спиральных сверл в условиях Курганского машиностроительного завода 193
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 201
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 204
ПРИЛОЖЕНИЯ 214
Приложение I. Акт об испытании спиральных сверл, изготов
ленных из новых марок быстрорежущих сталей 215
Приложение 2. Акт внедрения 217
Введение к работе
Решениями ХХУІ Съезда КПСС по проекту ЦК КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 -- 1985 годы и на период до 1990 года" принятыми 2 марта 198I года, предусматривается повышение производительности металлорежущих станков, улучшение качества и надежности инструмента, увеличение его количества, обеспечив более полное удовлетворение потребности в нем машиностроения, металлообработки и других отраслей. /I/.
Повышение эксплуатационного ресурса инструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей, способствует выполнению решений ХХУІ Съезда КПСС о более полном удовлетворении потребности машиностроения и металлообработки в режущем инструменте.
Одним из путей повышения эксплуатационного ресурса инструмента, изготовленного из разных марок быстрорежущих сталей, является выбор такой марки стали, которую выгодно использовать с экономической точки зрения, а также назначение технически обоснованных режимов резания при эксплуатации этой марки инструментального материала.
К числу наиболее распространенных видов инструмента относятся спиральные сверла. По данным сектора техноко-экономических исследований ВНИИ, в общем объеме производства режущего инструмента специализированными инструментальными заводами сверла составляют 30$. Сверлильные станки только общего назначения составляют около 20$ всего металлорежущего парка станков, используемых для обработки отверстий, количество станков работающих сверлами еще более возрастает.
При сверлении труднообрабатываемых материалов выбор рациональных условий эксплуатации спиральных сверл и марки быстроре- жущей стали для их изготовления имеют особое значение.
Учитывая то, что в справочно-технической литературе в настоящее время недостаточно данных позволяющих технологу правильно назначать технически обоснованные режимы резания и выбрать марку инструментального материала для изготовления спиральных сверл, задача определения этих параметров является актуальной.
Трудность решения этой задачи обусловлена следующими причинами. Во-первых необходимо выявить и обосновать связь химического состава быстрорежущих сталей, используемых для изготовления спиральных сверл, с эффективностью работы инструмента в различных условиях, а также получить рекомендации по использованию разных марок быстрорежущих сталей для изготовления сверл. Во-вторых, необходимо разработать критерии оценки работоспособности сверл и определить значения скоростей резания и подач,, обеспечивающих максимальную наработку за период стойкости сверл для различных условий резания. В-третьих, необходимо получить математические модели для расчета нормативных таблиц по режимам сверления. В-четвертых, необходимо определить значения поправочных коэффициентов на скорость и стойкость сверл в зависимости от обрабатываемого и инструментального материала. Определить возможность их использования при переходе от материала одной группы обрабатываемости к материалу другой группы обрабатываемости. В-пятых, необходимо разработать нормативы по износу, стойкости и расходу спиральных сверл с целью включения их в нормативные таблицы.
Целью данной работы явилось повышение эффективности обработки отверстий спиральными сверлами и получение исходных данных для разработки нормативов режимов сверления, а также норм износа, стойкости и расхода спиральных сверл. Научная новизна работы заключается в объяснении связи хими- ческого состава инструментального материала с эффективность его использования в различных условиях эксплуатации на основе комплексного исследования теплофизических свойств и износостойкости быстрорежущих сталей, а также температурного состояния и стойкости спиральных сверл. Установлены закономерности изменения теплофизических характеристик различных марок быстрорежущих сталей при изменении температуры. Выявлено, что для каждого обрабатываемого материала существуют оптимальные соотношения между подачей и диаметром сверла, а также оптимальные комбинации значений скорости резания и подачи, при которых обеспечивается минимальный расход инструмента. Установлено, что для различных диапазонов скоростей резания существуют качественно различные зависимости между наработкой за период стойкости и подачей на оборот сверла. Предложена математическая модель стойкостной зависимости, позволяющая на основе известных теплофизических характеристик и износостойкости новых инструментальных материалов прогнозировать эффективность их использования для изготовления спиральных сверл. работа|состоит из введения, шести глав и заключения. Воувве-дении дана краткая характеристика современного состояния проблемы повышения эффективности работы спиральных сверл, изготовленных из разных марок быстрорежущих сталей, обоснована актуальность проведения исследований, сформулирована цель работы, дано краткое изложение того нового, что вносится автором в исследование проблемы.
В первой главе представлен обзор научных работ, посвященных исследованиям режущих свойств спиральных сверл, в том числе изготовленных из разных марок быстрорежущих сталей. Проанализированы существующие нормативные материалы для выбора режимов резания при сверлении и отмечены основные недостатки этих норма- тивов. На основе проведенного анализа выбраны обрабатываемые и инструментальные материалы для исследования. Анализ современно-состояния вопроса позволил сформулировать задачи работы, отвечающие поставленной цели.
Во второй главе представлена методика и результаты стойкост-ных исследований спиральных сверл, изготовленных из разных марок быстрорежущих сталей, при обработке различных конструкционных сталей в широком диапазоне изменения скоростей резания и подач. Разработан алгоритм поиска режимных параметров, обеспечивающих максимальную наработку за период стойкости сверла.
В третьей главе представлена методика проведения и результаты температурных исследований процесса сверления, а также исследований теплофизических характеристик инструментальных материалов.
В четвертой главе описана методика проведения и результаты исследования износостойкости быстрорежущих сталей при трении по сталям разных групп обрабатываемости.
В пятой главе проведен анализ взаимосвязи между температурными явлениями, износостойкостью инструментального материала и стойкостью инструмента. Этот анализ позволил объяснить и обосновать стойкостные зависимости, полученные для сверл, изготовленных из разных марок быстрорежущих сталей. Разработана математическая модель, позволяющая прогнозировать режущие свойства новых инструментальных материалов.
В шестой главе рассмотрены вопросы практической реализации результатов работы. В первом разделе главы описаны результаты проделанной работы по разработке структуры и информационного обеспечения нормативов по износу, стойкости и расходу спиральных сверл. Во втором разделе главы даны рекомендации по использованию результатов выполненной работы для разработки нормати- bob по режимам сверления. В экономическом разделе главы рассматривалась и количественно определялась экономическая эффективность от внедрения разработанных рекомендаций. В заключении приведены общие выводы и даны рекомендации. На защиту выносятся следующие основные научные результаты.
Результаты исследований: изменения тешюфизических характеристик быстрорежущих сталей при их нагреве и температурного состояния сверл в процессе резания; износостойкости быстрорежущих сталей при разных условиях трения; стойкости сверл в широком диапазоне изменения скорости резания и подачи. математическая модель стойкостной зависимости, позволяющая прогнозировать режущие свойства инструментального материала, зная его теплофизические характеристики и износостойкость.
Математическая модель и алгоритмы, которые могут быть использованы в новых нормативных документах для расчета режимных параметров при сверлении. Значения поправочных коэффициентов на скорость резания и стойкость, учитывающих инструментальный и обрабатываемый материалы, а также их зависимость от скорости резания.
