Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. постановка задач 11
1.1 Физико-механические свойства труднообрабатываемых материалов 11
1.2 Анализ процесса разрушения материала в зоне резания 13
1.4. Анализ методов повышения эффективности процессов резания 22
1.6 Цель и задачи исследований 38
2. Моделирование процессов точения при воздействии импульсов электрического тока 40
2.1 Исходные положения механизма разрушения материала в зоне резания40
2.2 Модель процесса разрушения материала в зоне резания при действии электрического тока 46
2.3 Источник механической энергии, генерируемой 49 электрическим током в зоне резания 49
2.4 Механизм микровзрыва перемычек между трещинами 53
2.5. Источник механической энергии, генерируемой в зоне резания расширяющейся плазменной областью 56
2.6 Условия подвода интенсифицирующего потока электрической энергии к зоне резания 60
3. Идентификация процесса резания с импульсами электрического тока 69
3.1 Идентификация параметров состояния зоны резания 69
3.2 Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования материала в зоне резания 79
3.3 Анализ сигналов обратной связи в системах интенсификации процесса резания 84
3.4 Способ повышения эффективности токарной обработки воздействием импульсов электрического тока 91
4. Экспериментальные исследования и практическая реализация электротоковой интенсификации 99
4.1 Методика проведения исследований 99
4.2 Апробация устройства электротоковой интенсификации 106
Основные выводы 111
Список использованных источников 114
Приложения 128
- Анализ процесса разрушения материала в зоне резания
- Модель процесса разрушения материала в зоне резания при действии электрического тока
- Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования материала в зоне резания
- Апробация устройства электротоковой интенсификации
Введение к работе
Актуальность темы. В развитых промышленных странах объем продукции металлообработки составляет около 30…40 % общего производства продукции. Характерным признаком современного производства является постоянный рост требований к эксплуатационным свойствам выпускаемой продукции. Это приводит к появлению материалов со специфическими свойствами, снижающими эффективность их обработки традиционными методами, например в результате вынужденного снижения интенсивности обработки, уменьшения стойкости инструмента и увеличения энергозатрат.
Благодаря научным исследованиям и опыту промышленности достигнут значительный прогресс в механической обработке: разработаны оригинальные схемы резания и усовершенствованы традиционные методы обработки, освоены новые инструментальные материалы и износостойкие покрытия, созданы эффективные составы СОЖ и т.п. Однако большинство из них эффективны лишь в определенных, узких условиях эксплуатации, а реализация их, как правило, связана с серьезными материально-техническими затратами. Такое положение является результатом недостаточной изученности процесса резания.
В создавшейся ситуации наиболее перспективными являются поиски альтернативных путей повышения эффективности процесса резания. К ним следует отнести введение в зону резания дополнительной энергии, снижающей работу при образовании новых поверхностей.
Несмотря на большое количество исследований в этом направлении, остались открытыми вопросы определения оптимальных значений энергии, условий ее ввода и дозирования, согласования дополнительных и основных источников энергии.
Проведенный анализ позволил сделать вывод, что исследование и разработка высокоэффективных технологических процессов механической обработки, использующих скрытые возможности процесса резания и направленных на экономию энергетических и материальных ресурсов, является актуальной научно-технической задачей.
Диссертационная работа выполнялась в рамках исследований по проекту РФФИ №-07-08-97631 «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов с введением в зону резания импульсов электрического тока», по проекту РФФИ №-09-08-99036-р-офи «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов обработки металлов, основанных на принципах пространственно временной адаптации положения режущей кромки инструмента по состоянию упругопластического деформирования материала в зоне резания», по хоздоговору №65-К-9/2211 «Разработка и внедрение комплексной системы высокоэффективных технологий, оборудования и мероприятий, направленных на повышение качества продукции, экономию энергетических и материальных ресурсов в условиях промышленных предприятий», выполненных в рамках государственного контракта с администрацией Тульской области №ГШ72/Д0176-Ц.
Объектом исследований являются процессы точения, связанные с введением дополнительных потоков электрической энергии, обеспечивающих изменение условий упругопластического деформирования труднообрабатываемого материала в зоне резания при его направленном разрушении, условия их ввода, дозирования и согласования в пространстве и времени с основным потоком энергии.
Предметом исследований являются механизмы взаимодействия основного и дополнительного потоков энергии, вводимых в зону резания для повышения эффективности процессов точения, их проявления в технологических показателях, и модели, описывающие реализуемые процессы.
Цель работы заключается в повышении эффективности процессов точения деталей из труднообрабатываемых материалов при воздействии импульсов электрического тока в зоне резания с оптимизацией его параметров, условий ввода, дозирования и согласованием основных и дополнительных источников энергии.
В связи с поставленной целью в диссертационной работе сформулированы следующие задачи исследования:
1. Провести анализ известных методов повышения эффективности процессов резания, а также процессов упругопластического деформирования материала в зоне резания, позволяющих определить механизм и условия возникновения на макро- и микроуровнях интенсифицирующих эффектов при введении в зону резания дополнительных потоков энергии.
2. Установить взаимосвязь параметров и условий ввода импульсов электрического тока с фазы упругопластического состояния зоны резания на основе математической модели, описывающей инициализацию дополнительных локальных источников тепловой и механической энергии.
3. Обосновать выбор процессов, отражающих внешние проявления фазы упругопластического состояния зоны резания и позволяющих сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий оптимального приложения интенсифицирующего воздействия.
4. Провести экспериментальные исследования способов повышения эффективности процессов точения при воздействии импульсов электрического тока, подтверждающие правильность теоретических положений и методов определения параметров импульсного электрического воздействия, условий его приложения и фазы упругопластического состояния зоны резания.
5. Разработать способ повышения эффективности процесса резания импульсами электрического тока, обеспечивающий снижение затрат энергии и уменьшение износа инструмента на операциях точения.
Методы исследования. Теоретические исследования вопросов повышения эффективности процессов точения импульсами электрического тока проводились с использованием методов термодинамики, механики, теории управления, электродинамики, основных положений технологии машиностроения. Вычислительные эксперименты осуществлялись с использованием современных методов и средств математического и имитационного моделирования электромеханических и тепломеханических систем на основе стандартных пакетов и программ. Экспериментальная проверка результатов работы проводилась на реальном технологическом оборудовании и специальных установках. Достоверность результатов подтверждается их совпадением с выдвинутыми теоретическими положениями и известными достижениями в технологии машиностроения.
Наиболее существенные научные результаты, полученные соискателем.
-
Результаты анализа способов повышения эффективности процессов резания и методов описания упругопластического деформирования труднообрабатываемого материала в зоне резания на стадии предразрушения, ставших основой для идентификации процессов точения с импульсами электрического тока.
-
Математическая модель взаимодействия основного и дополнительного потоков энергии при точении с импульсами электрического тока, устанавливающей взаимосвязь их энергий и условий ввода с фазой упругопластического деформирования материала в зоне резания.
-
Обоснование выбора процесса, отражающего внешние проявления динамики изменения фазы упругопластического деформирования материала в зоне резания и позволяющего сформировать наиболее информативные сигналы для определения условий ввода интенсифицирующего воздействия.
-
Научное подтверждение теоретических положений и методов определения параметров импульсного электрического воздействия, условий его приложения и фазы упругопластического состояния зоны резания результатами экспериментальных исследований.
-
Способ повышения эффективности процесса резания импульсами электрического тока, обеспечивающего снижение затрат энергии и уменьшение износа инструмента на операциях точения.
Научная новизна заключается в обосновании условий согласования в пространстве и времени основного потока механической энергии при точении заготовок из труднообрабатываемых материалов и дополнительного, создаваемого импульсами электрического тока, базирующемся на влиянии изменяющегося при упругопластическом деформировании эффективного сечения плоскости сдвига, на формировании в этой области дополнительных локальных источников тепловой и механической энергии, раскрываемых на основе математического описания электродинамических сил, обусловленных образованием областей стягивания линий тока при обтекании дефектов и дислокационных скоплений, и электрического микровзрыва перемычек между скоплениями микротрещин.
Практическая реализация работы. В диссертации разработаны способ и устройство для повышения эффективности процесса резания (Пат. Заявка 2009111372 Российская Федерация, МПК8В23В1/00. Способ обработки металлов с подачей электрического тока в зону резания), обеспечивающие снижение энергоемкости операций точения и повышение качества обработанной поверхности.
Разработанная методика определения параметров интенсифицирующего воздействия, учитывающая характеристики обрабатываемого материала, режимы резания, средства технологического оснащения и требуемые значения шероховатости, позволяет формировать дополнительный поток энергии, воздействующий на резание и согласованный с основным в пространстве и времени.
Созданная система средств, обеспечивающая снижение энергоемкости процессов точения, прошла апробацию в ОАО «Тульский оружейный завод» и рекомендована к внедрению в ОАО «ТНИТИ», г. Тула. Результаты работы внедрены в учебный процесс по специальности 220300 «Автоматизация технологических процессов и производств» в дисциплине «Процессы и методы обработки материалов».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Технологическая системотехника» (Тула 2006); на международной конференции АПИР -13 (Тула 2008); на межрегиональной научной конференции «Фундаментальная наука центральной России» 2008); на XXXII Гагаринских чтениях. (Москва, М: МАТИ, 2006); на 1-й магистерской научно-технической конференции (Тула 2006); на 1-й молодежной научно-практической конференции студентов Тульского государственного университета "Молодежные инновации" (Тула, 2007); на 2-й магистерской научно-технической конференции (Тула, 2007); на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2006-2008 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 4 в изданиях, входящих в Перечень ведущих рецензируемых изданий ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 140 наименований, общим объемом 128 страниц машинописного текста, включая 35 рисунков, 4 таблицы и приложения.
Анализ процесса разрушения материала в зоне резания
Многое здесь можно объяснить, базируясь на основных положениях дислокационной теории разрушения материалов в зоне резания. Теория дислокаций является эффективным средством анализа физических явлений, связанных с поведением материалов под нагрузкой и в условиях действия высоких температур [84, 86, 87]. Макроскопические особенности протекания того или иного процесса в этой теории объясняются микроскопическими механизмами зарождения, движения и взаимодействия дефектов кристаллического строения. Эта теория позволяет вскрыть физическую сущность синергетических процессов протекающих в зоне резания при введении в нее дополнительных потоков энергии. Различают точечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения. По существу дислокация представляет собой граничную линию, отделяющую часть кристалла в которой произошла сдвиговая деформация, от его части, незатронутой ей. Характер искажения кристаллической решетки почти полностью определяется расположением дислокационных линий и направлением их вектора Бюргерса. Дислокация либо замыкается на себя, образуя петлю, либо выходит на грань кристалла, которая может быть внутренней или наружной. Различают краевые дислокации, у которых линия дислокации перпендикулярна вектору Бюргерса, и винтовые, у которых линия дислокации параллельна ему.
Одной из важнейших характеристик дислокаций, используемой при описании пластических деформаций и разрушения является плотность дислокаций. Это мера дефектности структуры, равная числу дислокационных линий, пересекающих единичную площадку внутри кристалла (их плотность колеблется от 102 до 108 см-2) [13-15, ПО, 111].
Процесс пластической деформации сопровождается возрастанием средней плотности дислокаций до 1011... 1012см"". Дальнейшее ее увеличение невозможно, так как наступает разрушение. Для наиболее распространенных металлов энергия дислокаций лежит в пределах 2...5-10- эрг/см. Следует отметить, что дислокации, у которых вектор Бюргерса не лежит в плоскости их расположения, двигаться не могут и называются "сидячими". Подвижность дислокаций характеризуется длиной свободного пробега X. Пластический сдвиг в металле пропорционален длине свободного пробега А,, вектору Бюргерса b и плотности подвижных дислокаций р.
Вследствие больших значений энергии образования дислокаций тепловая активация не может быть причиной их зарождения. Чтобы переместить дислокацию на заметное расстояние, необходимо приложить внешнее напряжение, равное максимальной амплитуде поля внутренних напряжений в кристалле. Известно [13], что термическая активация не может привести к образованию новых дислокаций в процессе деформаций, но она помогает им преодолеть препятствия.
Скорость деформации можно увеличить, повысив напряжение или температуру, например, локально воздействуя на скопление дислокаций. Таким образом, при увеличении температуры процесс деформирования все в большей степени определяется дальнодействующими полями напряжений [13-15].
Металлы относятся к полухрупким материалам. Если при заданных температуре и скорости деформирования плотность дислокаций в очаге разрушения успевает достигнуть некоторого критического значения, то металл разрушается вязко. Если нет, то происходит хрупкое разрушение. Существует несколько дислокационных механизмов образования трещины разрушения при резании. Например, за счет образования плоских скоплений подвижных дислокаций. В результате растягивающее напряжение у головной части скоплений может превысить теоретическую прочность материала. Зародыш трещины растет до критического размера, при достижении которого трещина быстро распространяется до какого либо барьера, обычно до границы зерна.
В пластичном металле раскрытию трещины предшествует пластическая деформация, которая создает критические условия в зоне разрушения. Во время распространения трещины вокруг нее также происходит значительная пластическая деформация. В процессе, сопутствующем деформации, по фронту развивающейся трещины зарождаются и перемещаются дислокации, происходит изгиб и разворот зерен, а также разориентировка элементов субструктуры в них [126]. В результате развития пластической деформации поверхностная энергия образования новой поверхности существенно увеличивается.
Установлено, что наибольший вклад в этот энергетический баланс вносит энергия пластического течения, которая более, чем на два порядка превосходит истинную поверхностную энергию [25, 128]. Таким образом, стадия пластического деформирования оказывается доминирующей в процессах лезвийной обработки.
Известно, что текучесть материалов имеет динамическую природу, которая проявляется во временной задержке ха пластического течения (та имеет конечное значение) от момента приложения нагрузки [93].
Время задержки течения в зависимости от материала и его структуры лежит в пределах 10"4 та 10" с [ПО]. Этот диапазон охватывает периоды колебаний большей части спектра частот, сопровождающих процесс резания, и, в частности, собственные частоты инструмента. Известно, что область нагрузок можно представить состоящей из трех диапазонов [11]: 1. Диапазон безопасных нагрузок, когда разрыв атомных цепочек энергетически не выгоден.
Модель процесса разрушения материала в зоне резания при действии электрического тока
Введение электрического тока в зону резания является эффективным средством улучшения обрабатываемости высокопрочных и твердых сталей. Физическое состояние контактной пары инструмент - заготовка можно искусственно изменить путем ввода в зону резания электрического тока низкого напряжения. Электрический ток, распределяясь в зоне контакта инструмента и заготовки пропорционально контактным электрическим напряжениям, выделяет согласно закону Ома дополнительное количество тепла. Вследствие образования тонкой пластичной пленки создается полусухое трение, снижается коэффициент трения, повышается площадь истинного контакта трущейся пары. Ввиду высокого быстродействия ввода дополнительной энергии в зону резания посредством пропускания электрического тока следует ожидать появления возможности избирательного воздействия на скопления стоячих дислокаций, снижающих уровни энергетических барьеров на пути движения подвижных дислокаций. Это может явиться причиной существенного снижения сил резания и износа инструмента. При интенсификации процесса резания импульсами электрического тока, энергетические потоки распределяются в соответствии со схемой, приведенной нарис. 2.2. Из приведенной схемы видно, что подводимая к зоне резания электрическая энергия поглощается переходными контактными сопротивлениями на передней Rfrn и задней Щ3 поверхностях резца, а также на сопротивлении, обусловленном наличием плоскости сдвига . Параметры последнего сопротивления, определяются контактным усилием и условиями ее упругопластического деформирования. В частности, площадь поперечного сечения этой зоны проводимости зависит от плотности распределения дислокаций и микротрещин, то есть от эффективного его значения. Кроме этого будем учитывать известное влияние тока на механические характеристики материалов (опыты Г. Вертгейма), в частности на модуль упругости Е, с помощью зависимости: где EQ — начальное значение модуля упругости; Pei,P ?2 эмпирические коэффициенты. Следует отметить, что поток энергии к плоскости сдвига поступает, через ограничивающее сопротивление, роль которого выполняет переходное сопротивление на передней поверхности резца. При подводе к зоне резания импульсного электрического тока предложено рассматривать следующие стадии процесса разрушения: - возникновение разрывающих электродинамических сил между поверхностями микротрещин; - тепловой разогрев зоны резания; - электрический микровзрыв перемычек между трещинами; - расширение плазменной области, приводящее возрастанию давления в полости микротрещин; - эрозионные процессы в зоне микровзрыва. В зависимости от параметров импульсного воздействия преобладает та или иная стадия. Характер процесса разрушения определяется соотношением между параметрами, определяющими дефектную структуру и напряженное состояние тела. Известно положение: если без нестабильного процесса разрушение произойти не может, следовательно, стабильность теряется локально [14, 15]. Исследование этого процесса требует рассмотрения эволюции дефектной структуры. В известных статистических термоактивационных моделях тело разбивается на N элементов, каждый из которых разрушается под действием напряжения а и температуры Т за среднее время tpi. В условиях интенсификации резания импульсами электрического тока следует учесть влияние электродинамических сил и выделение джоулева тепла где / - номер выделенного элемента с энергией активации //(а); t -характерное время разрушения для типовых условий и напряжения равного критическому значению а ; // (/) - изменение энергии активации, вызванное действием электрического тока. Если учесть, что функция Uj( j) убывающая, то, вероятно, при G G/gj tр — со, то есть микротрещина не зарождается ни за какое время, а при о акр tp 0. В соответствии с рассмотренной моделью после разрушения і-го элемента нагрузка а,, приходившаяся на него, перераспределяется между соседними элементами, которые догружаются на Дст_; При AG Ф О разрушение элементов, соседних с уже разрушенными, имеет повышенную вероятность, поэтому накопление разрушенных элементов, образующих комплексы, происходит более интенсивно. Чем больше Да, тем быстрее происходит укрупнение разрушенных комплексов. Если в модели, содержащей N одинаковых элементов в одном сечении, разрушился один из них, то следующий из п\ к разрушается за время . Для образования второго очага разрушения в любом другом месте нужно время /дг. На основании оценочных расчетов по приведенным зависимостям показано, что в отсутствии интенсификации резания импульсами электрического тока развивается один очаг разрушения только при перегрузке элементов, соседних с первым разорванным, равной 50%. При использовании интенсификации вероятность образования одного комплекса разрушения существенно возрастает, так как при увеличении электрического сопротивления зоны предразрушения U (Л-U\(I) 0.
Исследование внешних проявлений упругопластического деформирования материала в зоне резания
Для обоснования выбора процессов, отражающих внешние проявления фазы упругопластического состояния зоны резания, использована модель упруго-вязкого тела Максвелла. Она описывает явление релаксации напряжений при резании. Эта модель поясняет механизм постепенного нарастания напряжения а до момента достижения деформацией определенного значения so, после которого напряжение падает. График периодических падений напряжений показан рис.3.8. На образование достаточно высокого упругого напряжения участка металла, переходящего в стружку, требуется энергия, периодическое поступление которой также относится к характерным волновым свойствам. Упругая среда металла, подвергнутого интенсивным нагрузкам при резании, называется обычно упругой системой с распределенной массой, обладающей бесчисленным множеством степеней свободы [108, 27, 50, 1]. Деформация этой среды распространяется некоторое время с постоянной скоростью, обычно большей, чем скорость резца, и поэтому опережает последний в металле [ПО]. Для образования волны в данных условиях необходимо, чтобы количество энергии А , поглощаемой за период релаксации некоторым элементарным объемом q зоны резания в форме работы упругой деформации, было равно импульсу внешней возмущающей силы резания Р за период колебаний Тг. Эта сила создает волнообразное движение объема материла. Плоская волна деформаций в металле в первом приближении может быть представлена следующим выражением где a, x— амплитуда и текущее значение ординаты плоской волны; у — координата распространения плоской волны; со- циклическая частота процесса; А, - длина волны деформации; v— частота образования волн деформации. Учитывая, что фазовая скорость распространения деформаций в металлах равна [ПО] Vf =— = const, может быть определена частота волн деформаций Таким образом, А представляет собой минимальную энергию, необходимую для образования одной волны в среде металла. В условиях релаксации это энергия упругой деформации, которую надо затратить для того, чтобы получить предельное упругое напряжение в слоях металла, близких к поверхности сдвигов и готовых к разрушению. Энергия Afc, представляет собой полную потенциальную энергию U квазиизотропной упругой среды, которую можно найти следующим образом где а — удельная потенциальная энергия бесконечо-малого участка среды объемом dq. Удельную потенциальную энергию можно выразить следующим образом [51] где а0 - удельная потенциальная энергия изменения объема, а,ф - удельная потенциальная энергия изменения формы (без изменения объема). При резании значения этих составляющих могут быть определены по формулам [51] Учитывая сделанные допущения, частота волновых процессов распространения деформаций в зоне резания. Очевидно, устойчивые стоячие волны деформаций возникнут в том случае, когда Из анализа полученной зависимости также видно, что, если у является случайной величиной и подчиняется, например, нормальному закону распределения, то релаксационные процессы характеризуются широким спектром частот. Разложив tg(....)B выражении (3.16) в степенной ряд и ограничившись двумя членами разложения, с достаточной для практики точностью можно получить На всех частотах, вероятно, будут проявляться автоколебания, самовозбуждение которых в условиях релаксации возможно при наличии собственной частоты одной из ветвей технологической системы, близкой к расчетной v, полученной по формуле (3.18). Наиболее чувствительной ветвью станков токарной группы является инструмент. Он описывается, как правило, колебательным звеном с собственной частотой порядка 1,2...4кГц. Таким образом, он способен поднять амплитуду гармоник близких по частоте к его собственной и отфильтровать, подавить другие частоты.
Апробация устройства электротоковой интенсификации
Опытно-промышленные испытания проводились на токарном станке 1К62, оснащенным формирователем импульсов электрического тока, щеточно-коллекторным устройством, установленным на шпинделе передней бабки и электрически связанным с патроном, неподвижным токоподводом к резцу, изолированному от корпуса изолятором. В процессе обработки контролировались общая потребляемая станком мощность с помощью электронного ваттметра и температура в зоне резания путем измерения естественной термо-ЭДС, наводимой между инструментом и заготовкой. Обрабатывались заготовки: прутки из стали ЗОХРА, стали 12Х18Н10Т и сплава ВТ22, 0 35 мм, длиной L=300MM, удельное значение энергии сублимации материала Qyc «0,71-10 Дж/г. Инструмент: проходной резец Т15К6, главный угол в плане (р = 45 , передний угол у= 100, размеры державки 20x25мм, длина вылета инструмента 40мм. Этим параметрам резца соответствует частота его собственных колебаний равная /„ = 1860.0 Гц. В соответствии с известными рекомендациями были выбраны следующие режимы обработки: глубина резания - Ъг Ю.Змм, подача - О.ібмм/об, число оборотов патрона - п =400 об/мин (соответствует скорости резания 1.4 м/с). Обработка проводилась короткими участками длиной 10... 15мм, чередуя режимы с интенсифицирующим током и без него. По литературным данным величина переходного сопротивления зоны резания для рассматриваемых условий Rn - 0,008 Ом. Критическое значение длительности импульсов tHKp = 135 мкс, расчетное значение энергии сублимации зоны резания равно Qvc =0,71-10 Дж/г, а амплитуда импульсов тока IА т 1050 А. При обработке без тока получены значения потребляемой мощности Рпот=320Вт, шероховатость поверхности Я-.=4,7мкм, среднее значение термоЭДС =12мВ, что соответствует температуре 0 = 650 С. При обработке с интенсифицирующим током со значениями, приведенными выше, были получены осциллограммы сигналов с вибродатчика, импульсов тока и термо-ЭДС (рис. 4.8). Определены значения потребляемой мощности Рпот=300Вт, шероховатость поверхности i?z = 5,6 мкм, среднее значение термо-ЭДС Et =\4мВ, что соответствует температуре 0 = 750 . При уменьшении длительности импульса до /и = 110 мкс и сохранении того же значения энергии были получены следующие значения потребляемой мощности Рпот = 270 Вт, шероховатость поверхности Rz = 4,2 мкм, среднее значение термоЭДС Et = 10 мВ, что соответствует температуре 0 = 580 С. На основании справки №787 от 9.03.06. отдела главного метролога и результатов наблюдений процесса испытаний составлена таблица 4.3. Использование импульсного тока без синхронизации с периодами колебаний инструмента не дает практических преимуществ. Экспериментальные исследования подтвердили возможность практической реализации предлагаемого способа управления энергопотреблением, обеспечивающим повышение эффективности процесса резания, в том числе и за счет повышения стойкости инструмента. В частности, доказано уменьшение мощности резания при пропускании тока через зону резания. 1. В результате экспериментальных исследований установлено, что при обработке заготовок, например, из стали ЗОХРА при изменении частоты следования импульсов электрического тока, подводимых к зоне резания электроконтактным способом, с 800 Гц до 8000 Гц минимальное значение энергопотребления, на 10-15% меньшее, чем при обычном резании, наблюдается при частотах 1200... 2000Гц, соответствующих частоте образования сегментов стружки, на частотах, не совпадающих с ними, энергопотребление возрастает на 10-25%. 2. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили правильность выдвинутых теоретических положений и расчетов, в частности, доказано, что синхронизация импульсов электрического тока с фазой упругопластического деформирования материала зоны резания, выраженной максимальной скоростью прогиба резца, позволяет снизить энергопотребление до 30% по сравнению с обычным резанием, а выбор длительности импульса тока, равного 0,2 - 0,3 периода первой гармоники колебаний резца и энергии, равной энергии сублимации материала перемычек между трещинами зоны резания, снижает энергопотребление на 32...35%), в зависимости от условий обработки. 3. В результате экспериментальных исследований доказано, что характер влияния тока на процесс стружкообразования аналогичен влиянию скорости резания, при их увеличении характер стружки изменяется от стружки надлома до сливной, при этом шероховатость поверхности уменьшается в 2.5..3 раза 4. Опытно-промышленная апробация разработанного способа и устройства электротоковой интенсификации процесса резания в ОАО «Тульский оружейный завод» (см. приложение) показала, что их применение позволяет снизить энергоемкость процесса точения труднообрабатываемых материалов на 10-15%, улучшить качество обработанной поверхности и изменить механизм стружкообразования.
