Введение к работе
Актуальность работы.
Во всех отраслях промышленности, связанных с обработкой металла, повышение производительности и снижение себестоимости продукции в значительной мере определяются повышением эффективности самого процесса механической обработки, т.е. процесса резания металлов.
Известно, что увеличение скоростей резания приводит к неустойчивости1 процесса обработки, которая резко понижает точность и качество обработанной поверхности, стойкость инструмента. Причем существует два принципиально различных механизма потери устойчивости: в одном случае механизм потери устойчивости определяется жесткостью системы МПИД (машина, приспособление, инструмент, деталь), во втором – принципиально не зависит от жесткости МПИД.
Именно второе обстоятельство сдерживает прогресс в развитии скоростных методов механической обработки.
Исследованиями В.А. Кудинова установлено, что неустойчивость обработки, не связанная с жесткостью системы МПИД, определяется, прежде всего, развитием в зоне стружкообразования неустойчивости упругопластических деформаций.
В работах А.А. Козлова детально рассмотрены механизмы неустойчивости пластических деформаций при механической обработке. Результаты этих работ позволяют утверждать, что при развитии неустойчивости в зоне стружкообразования происходит переход от устойчивого сливного стружкообразования к неустойчивому сегментному стружкообразованию.
Поэтому повышение производительности обработки, особенно жаропрочных сплавов на никелевой и титановой основах, за счет увеличения скорости резания наталкивается на довольно серьезные трудности, так как критическая скорость сегментного стружкообразования для этих материалов крайне мала.
В связи с этим одной из важнейших, актуальных проблем при резании жаропрочных сплавов становится разработка технологических методов, которые позволили бы увеличить критическую скорость образования сегментных стружек, обеспечивая устойчивое сливное стружкообразование.
В данной работе эта проблема решается в результате наложения тангенциальных ультразвуковых колебаний (УЗК) на инструмент.
Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках Государственного контракта с Федеральным космическим агентством от 18.04.2003 №753-Т366/03, а также в рамках программы Министерства образования и науки РФ «Производственные технологии».
Цель работы и задачи исследования:
На основании теоретических и экспериментальных исследований определить:
частоты неизотермической неустойчивости в зоне стружкообразования;
влияние тангенциальных УЗК малой амплитуды, накладываемых на инструмент, на эффективность силовой (черновой) обработки жаропрочных сплавов;
влияние основных технологических параметров процесса УЗ резания жаропрочных сплавов на производительность обработки и стойкость режущего инструмента при силовом резании;
оптимальные конструкции УЗ преобразователей, резцедержателей, инструментов для силового точения;
необходимую мощность УЗ генератора и частоту УЗ колебаний инструмента.
Научная новизна
Определены условия устойчивости процессов УЗ силового (чернового) точения жаропрочных сплавов в широком диапазоне рабочих параметров резания. Установлена необходимость использования УЗ колебаний малой амплитуды для получения оптимальных характеристик обработки материала.
Практическая ценность
Развитые в настоящей работе представления позволили предложить научно обоснованные технологические методы управления процессами УЗ резания жаропрочных сплавов с целью интенсификации процессов механической обработки металлов.
Методы исследования
Для решения поставленной задачи использовались экспериментальные и теоретические методы механики сплошных сред, физики металлов, механической обработки.
Публикации. По материалам исследования опубликовано 6 печатных работ, список которых приведён в конце автореферата.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на международной научно – технической конференции, (г. Алушта, 2002), на научно – практических конференциях ученых и специалистов ФГУП «НПО Измерительной техники», (г. Королев, 2003, 2004, 2006), ежегодных научно - технических конференциях ВолгГТУ (г. Волгоград, 2002…2006).
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка используемой литературы и приложений. Объем основной части, включая таблицы и рисунки, а также список литературы из 63 наименований, составляет 105 страниц.
