Введение к работе
В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с решением проблемы технологического обеспечения точности обработки деталей на стадии проектирования операций торцового фрезерования технологического процесса.
Актуальность. Процесс фрезерования, в частности торцового фрезерования, является одним из высокопоизводительных методов обработки металлов резанием. В то же время торцовое фрезерование выделяет среди других методов лезвийной обработки его нестационарность съема материала. Процесс резания связан с, такими факторами как нагрев технологической системы, вибрациями и др., действие которых вызывает, в свою очередь, упругие перемещения, температурные деформации, износ звеньев технологической системы,что оказывает непосредственное влияние на точностные показатели обработки.
Эксплуатационные свойства деталей в значительной степени определяются точностью их изготовления. Этим объясняется, большой интерес исследователей к этой проблеме. Однако исследования точности при фрезеровании до настоящего времени ограничиваются определением элементарных погрешностей обработки и ожидаемой суммарной погрешности. Известные публикации, посвященные точности обработки при торцовом фрезеровании показывают, что зависимости между входными параметрами технологического процесса и точностью изучены не достаточно полно.
Необходимость быстрого освоения производства новых изделий в условиях рыночной экономики требует разработки теоретических методов определения технологических условий обработки, позволяющих на стадии проектирования технологического процесса закладывать решения, обеспечивающие при минимальных затратах заданные требования точности обработки. Отсутствие аналитических зависимостей, отражающих связь точности обработки с технологическими параметрами, затрудняет выбор условий обработки на этапе автоматизирован-
ного проектирования техпроцесса. Поэтому актуальной является разработка научно обоснованных режимов резания с учетом заданной точности обработки.
Цель работы. Разработать расчетный метод определения технологических условий обработки с учетом термомеханических явлений процесса торцового фрезерования и на этой основе разработать научные основы управления процессом резания с заданной точностью обработки.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Учитывая нестационарность и периодичность процесса резания, получить аналитические зависимости для расчета температурных полей зоны резания при торцовом фрезеровании.
Получить расчетные зависимости для определения элементарных погрешностей, обусловленных процессом резания.
На основе расчетных зависимостей для определения элементарных погрешностей обработки получить развернутое уравнение баланса погрешностей для торцового фрезерования.
Провести теоретический анализ и экспериментальные исследования влияния технологических условий обработки на погрешности, обусловленные процессом резания.
Получить расчетные зависимости для определения режимов резания с учетом заданной точности, жесткости технологической системы и физико-механических характеристик инструментального и обрабатываемого материалов.
На основе полученных расчетных зависимостей разработать алгоритм подсистемы САПР технологического процесса обработки.
Методика исследования. Изучение точности обработки при торцовом фрезеровании осуществлялось путем проведения анализа литературных данных, теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования базировались на основных положениях теории резания, в частности теории фрезерования, на совместном рассмот-
рении тепловых и силовых явлений в зоне резания, на применении методов теории подобия к процессу резания. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях как с применением стандартных методик и оборудования, так и с помощью оригинальных установок для измерения размерного износа инструмента и погрешности от недостаточной жесткости технологической системы. Статистическая обработка данных проводилась с помощью вычислительной техники с использованием программ регрессионного анализа. Научная новизна. Выявлены зависимости влияния термомеханических явлений процесса торцового фрезерования на точность обработки.
Впервые получено развернутое уравнение баланса погрешностей для торцового фрезерования, позволяющее определять суммарную погрешность, обусловленную процессом резания, в зависимости от режимов резания, геометрии инструмента, физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов с учетом одновременного воздействия силы резания и температуры.
Разработана математическая модель связи между точностью обработки и технологическими параметрами процесса резания, которая позволяет определять режимы резания с учетом заданной точности, стойкости инструмента и жесткости технологической системы. На защиту выносятся. Комплексная модель погрешностей обработки при торцовом фрезеровании. Алгоритм и методика расчета режимов резания с учетом заданной точности обработки и стойкости инструмента.
Практическая ценность работы. Для практического использования результатов диссертационной работы в прозводственных условиях была разработана система расчета режимов резания для торцового фезеро-вания REGFT, обеспечивающая изготовление деталей с заданными параметрами точности.
Апробация работы. Основные положения выводы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международных конфиренциях: "Технология механообработки: физика
процессов и оптимальное управление", Уфа, 1994; "Технология 96", Новгород, 1S96r;
Всероссийских научно-технических коифиренциях: "Теплофизика технологических процессов", Рыбинск, 1992; "Новые материалы и технологии", Москва, 1994; "Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении", Рыбинск, 1994;
Научно-технических конфиренциях: "Прогрессивные технологии -основа качества и производительности обработки изделий", Нижний Новгород, 1995; "Информационные технологии в машиностроении", Ростов-на-Дону, 1995.
Практическая реализация. Результаты работы приняпы для внедрения в АО "Тутаевский моторный завод" и АО "Вымпел". Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выеодов по работе, списка использованных источников из 80 наименований и приложений. Работа изложена на 153 страницах, содержит 44 рисунка и 11 таблиц. В приложении приведены тексты программного обеспечения системы расчета режимов резания. Общий объем дисссертации - 226 с.