Підвищення працездатності металорізального інструменту при обробці сталі ШХ15 в умовах попутного тангенціального точіння

Abstract

У дисертації в результаті комплексних досліджень екологічно чистого (без ЗОР) процесу попутного тангенціального точіння вирішена проблема підвищення працездатності металорізаль-ного інструменту при обробці сталі ШХ15 на верстатах роторного типу з тангенціальною схемою різання. Встановлено фізичні і технологічні явища та закономірності, що визначають працездатність твердосплавного інструменту з покриттям в умовах ПТТ. Запропоновані в дисертації методики прогнозування фактичного ресурсу ріжучого інструменту, оцінки його поточного стану і визна-чення оптимальних режимів різання за допомогою узагальненого критерію дозволяють визначати найвигідніші умови обробки з урахуванням реальних вимог виробництва і специфічних особли-востей процесу ПТТ. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3446

В диссертации в результате комплексных исследований экологически чистого (без СОЖ) процесса попутного тангенциального точения решена проблема повышения работоспособности металлорежущего инструмента при обработке стали ШХ15 на станках роторного типа с танген-циальной схемой резания. Проведенные комплексные исследования показали существенное влияние технологических параметров механической обработки практически на все выходные показатели процесса резания при попутном тангенциальном точении. Характер полученных зависимостей во многом обуслав-ливается физическими явлениями, протекающими в зоне резания, которые определяются усло-виями взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом на всех участках цикла обра-ботки. Доказано, что скорость резания, подача и величина снимаемого припуска в значительной мере влияют на выходные показатели процесса ПТТ через изменение условий контактного взаи-модействия инструмента с обрабатываемым материалом на участках в начале и конце цикла об-работки, которые характеризуются отсутствием резания (проскальзыванием) и интенсивным тре-нием на задней поверхности лезвия. Использование износостойких покрытий принципиально не изменяет характер зависимости показателей процесса резания от технологических параметров механической обработки. Установлено, что использование покрытия TiN уменьшает средние те-мпературы на контактных поверхностях инструмента на 10-15% и усилия резания на 10%. Экспе-риментально доказано, что наиболее благоприятными с точки зрения минимума температуры ре-зания при обработке стали ШХ15 является использование сплавов ВК8 и ВК10 с покрытием TiN. Проведенные экспериментальные исследования позволили определить механизм и харак-тер изнашивания режущего инструмента при ПТТ. Установленные физические и технологические явления и закономерности, определяющие работоспособность твердосплавного инструмента с покрытием в условиях ПТТ, служат основой для нахождения рациональных условий протекания процесса резания. Разработана методика прогнозирования степени изнашивания инструмента при ПТТ на основе анализа условий нагружения контактирующих поверхностей режущего лезвия. Предло-женная модель позволяет учесть вероятностный характер изменения элементов режима нагруже-ния и случайный характер процесса износа инструмента. Установленные закономерности дают возможность повысить износостойкость инструмента на этапах его проектирования и эксплуата-ции. Разработана методика прогнозирования фактического ресурса режущего инструмента для конкретной комбинации инструментального и обрабатываемого материалов. Это позволяет про-гнозировать отказ режущего инструмента при отсутствии достаточных статистических данных по данному процессу резания, что приводит к его экономии. Приведены исследования по выбору наиболее эффективного с точки зрения информативности и погрешности прогнозирования в условиях ПТТ диагностического признака. Разработана методика оценки текущего состояния и прогнозирования дальнейшего изме-нения работоспособности режущего инструмента на основе анализа параметров аппроксимирую-щей аналитической зависимости изменения относительных величин физических характеристик процесса резания от времени работы инструмента. Разработана методика определения оптимальных режимов резания с помощью комплекс-ного критерия - обобщенной функции желательности на основе установленной взаимосвязи ме-жду показателями процесса резания и технологическими параметрами механической обработки. Данная методика позволяет определять наивыгоднейшие условия обработки с учетом реальных требований производства и специфических особенностей процесса ПТТ. Такой подход дает во-зможность объективно оценить физическую сторону эксплуатации инструментов (износ, преде-льно-допустимые силовые и тепловые нагрузки на инструмент, его ресурс и др.) и выявить пути эффективного его использования с позиции качества обработанной поверхности, производитель-ности и себестоимости обработки. Определены рациональные условия эксплуатации режущего инструмента при ПТТ стали ШХ 15 с учетом специфических особенностей процесса и текущего состояния инструмента (v=220…350 м/мин; S=1,0…1,5 мм/об). Предложена методика оптимизации параметров режима обработки с учетом текущего состояния режущего инструмента, что позволило повысить эффек-тивность эксплуатации инструмента в условиях обрабатывающих систем непрерывного действия за счет более полного использования его ресурса. Проведены расчеты необходимого числа инструментов в многоинструментальной наладке для обработки на станке мод. КА-350 внутреннего кольца подшипника 310/02 и разработана тех-нологическая карта замены инструментов, выработавших свой ресурс. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3446

An improvement of metal-cutting tools workability on steel ШХ15 machining on skiving rotary type machines has been performed based on comprehensive investigations of environmentally appropriate (coolantless) skiving operation. Physical phenomena and technological rules influenced on coated carbide tool workability under down-feed skiving have been determined. The approaches to real tool life prediction, current tool state estimation and generalized criteria based optimum cutting conditions selection proposed in the thesis allow to find the most beneficial cutting conditions real manufacturing requirements and skiving features taking into account. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3446