авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Повышение режущих свойств резцов с смп за счет управления теплообменом в зоне резания

На правах рукописи

Проскоков Андрей Владимирович ПОВЫШЕНИЕ РЕЖУЩИХ СВОЙСТВ РЕЗЦОВ С СМП ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНОМ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ Специальность 05.03.01 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск – 2007 2

Работа выполнена в Государственном образовательном учреж дении высшего профессионального образования «Юргинский техно логический институт (филиал) Томского политехнического университета», г.Юрга

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Петрушин С. И.

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Кушнер В. С.

кандидат технических наук, доцент Козлов В. Н.

Ведущая организация: Тюменский нефтегазовый университет (ТюмГНГУ)

Защита состоится «18» апреля 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.269.01 при Томском политехниче ском университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина,

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета по адресу: г.

Томск, ул. Белинского, 53-а

Автореферат разослан «_» 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Т. Г. Костюченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное машиностроительное производство развивается по пути интенсификации производственных процессов и повыше ния режимов резания. Металлорежущие инструменты работают в жестких ус ловиях нагружения при высоких температурах, когда изнашивание режущих лезвий происходит наиболее интенсивно, что напрямую отражается на произ водительности труда и экономичности.

Экспериментальными исследованиями отечественных и зарубежных ав торов установлено, что при наиболее распространенном несвободном резании в процессе работы режущей пластины изнашивание по задней поверхности про исходит неравномерно, а если учесть, что стойкость определяется на основе измерения максимального линейного износа hзmax, то здесь имеется значитель ный резерв в повышении сроков службы инструментов. Идеология данной ра боты состоит в том, чтобы добиться равномерного износа по задним поверхно стям лезвия сменных многогранных пластин (СМП) и, тем самым, повысить стойкость сборных инструментов.

Цель работы: Обеспечение равномерности изнашивания задних поверх ностей резцов со сменными многогранными пластинами путем управления гео метрией и тепловыми потоками в лезвии.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов:

В теоретических исследованиях применены теории теплопроводности и пластичности, метод конечных элементов, компьютерное моделирование с ис пользованием современного программного обеспечения и средств вычисли тельной техники. Экспериментальные исследования выполнялись по схеме од нофакторного эксперимента в лабораторных условиях и включали в себя изу чение топографии износа, температурных полей на задних поверхностях СМП с помощью термоиндикаторных красок, средней температуры резания и площа док контакта, составляющих силы резания при наружном продольном точении, а также стойкостные исследования. Достоверность результатов диссертацион ной работы подтверждается экспериментальными данными и производствен ными испытаниями.

Научная новизна работы:

1. Разработанная уточненная схема образования стружки при несвобод ном косоугольном резании позволила рассчитать напряженно деформированное состояние как на границах, так и внутри пластической зоны, а также оценить контактные напряжения на трущихся поверхностях лезвия.

2. Теоретически и экспериментально установлено, что при несвободном косоугольном резании угол схода стружки по передней поверхности определя ется формой условной поверхности сдвига.

3. Установлено, что при уменьшении заднего угла на радиусной части лезвия происходит перераспределение тепловых потоков и снижение напряже ний в режущем клине, что благоприятно сказывается на равномерности изна шивании задних поверхностей режущей пластины.

4. Разработан способ повышения стойкости металлорежущего инстру мента путем выравнивания износа задних поверхностей вдоль режущей кромки за счет регулирования тепловыми потоками в лезвии.

Практическая ценность работы:

1. Разработаны рекомендации по обеспечению равномерности износа задних поверхностей резцов с СМП путем изменения форм рабочих поверхно стей и регулирования теплообменом в лезвии.

2.Создана методика конструирования новых форм СМП, обеспечиваю щих равный износ задних поверхностей вдоль режущей кромки.

3. Спроектирован ряд СМП с уменьшенным диапазоном колебания тем ператур вдоль режущей кромки.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на ООО «Юрга-гидравлика», ООО «ЮТА». На разработанную форму сменной много гранной режущей пластины получен патент на полезную модель.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы бы ли доложены и обсуждены на двух международных конференциях студентов, аспирантов, и молодых ученых «Современные техника и технологии» - г.

Томск (2002, 2004 гг.);

на международной научной конференции «Современные проблемы в машиностроении» - г. Томск (2002 г.);

на пяти научных конферен циях ЮТИ (филиала) ТПУ в г. Юрга (2001–2006 гг.);



на международной науч но-практической конференции «Современные технологические системы в ма шиностроении» - г. Барнаул;

на межрегиональной научно-практической конфе ренции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» - г. Бийск;

на научных семинарах кафедр «Технология автоматизированного машинострои тельного производства» ТПУ (2003, 2004г.), на международной конференции «Новые материалы, неразрушающий контроль и наукоемкие технологии в ма шиностроении» Тюмень, ТюмГНГУ (2005г.), на кафедре «Технология машино строения» Юргинского технологического института (филиала) ТПУ.

Публикации. По содержанию работы и основным результатам исследо ваний опубликовано 17 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, об щих выводов, списка литературы и приложений. Основное содержание работы

изложено на 179 страницах и содержит 96 рисунков, 9 таблиц и список литера туры, состоящий из 143 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы и представлено краткое со держание диссертации. Сформулированы цель, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе приведен аналитический обзор видов и критериев износа металлорежущего инструмента и способов его оценки, проанализированы при чины неравномерности изнашивания задних поверхностей при несвободном ре зании, рассмотрены методы измерения температуры и пути управления тепло выми потоками, способы повышения стойкости инструмента и определения на правления схода стружки при несвободном резании. Также рассмотрены из вестные схемы стружкообразования и расчет напряжений на их основе.

Изучением влияния температуры на процесс резания металлов и сплавов занимались Резников А.Н., Даниелян А.М., Лоладзе Т.Н., Зорев Н.Н., Полетика М.Ф., Утешев М.Х., Кушнер В.С. и другие исследователи. При этом задача по строения температурных полей при несвободном резании уделялось недоста точное внимание.





Сформулированы следующие задачи работы:

1) разработать методику расчета напряжений в зоне резания и на кон тактных площадках режущего клина при несвободном резании, позволяющую учитывать изменение геометрических параметров режущего клина;

2) экспериментально определить температурные поля на поверхности ин струмента при точении;

3) разработать методику расчета температурных полей в режущем клине при несвободном косоугольном резании закругленным лезвием.

4) на основе данных температурных расчетов и экспериментов разрабо тать новые формы сменных многогранных режущих пластин, обеспечивающих равномерное изнашивание по задней поверхности;

5) провести сравнительное исследование эксплуатационных характери стик предлагаемых и стандартных пластин.

Решение указанных задач осуществляется путем проведения теоретиче ских и экспериментальных исследований, конструкторских разработок и вне дрения их в производство.

Во второй главе изложена последовательность поиска исходных данных для расчета температуры, со E стоящая из двух этапов: оп D z E B ределения направления схо D да стружки при несвобод Fc Fx ном косоугольном резании с M закругленной вершиной и A x C' C расчета внутренних и кон N' M' x A M B тактных напряжений в каж x(z) д 0 B дом продольном сечении M' B M M' M стружки.

N' E N(N'E) Расчет угла схода r Fy стружки производился по A C(C'D) методике проф. Петруши A C' D на С.И, которая была рас y y пространена на схему косо y y угольного резания. В работе Рис. 1 Схема к расчету угла схода стружки для он определялся по формуле:

лезвия с радиусом при вершине Fx = arctg, (1) Fy где Fx – проекция условной поверхности сдвига (УПС) на плоскость x0y ста ночной системы координат;

Fy - проекция УПС на плоскость y0z (Рис.1).

Ориентация плоской передней поверхности в пространстве задавалась с помощью двух углов: х –фронтального и y – профильного.

Решение уравнения (1) осуществлялось методом последовательного при ближения. Для определения влияния геометрических параметров инструмента и режимов резания на угол схода стружки была создана программа для расче та направления схода стружки. С ее помощью были определены величины угла схода стружки в зависимости от углов ориентации СМП x и y при различных значениях подачи S, глубины резания t и радиуса при вершине r (Рис.2).

t=0,5мм S=0,2мм/об r=0,4мм S=0,1мм/об t=1мм r=1,6мм S=0,5мм/об r=2,4мм t=2мм а) б) в) Рис.2 Изменение угла схода стружки в зависимости от углов ориентации СМП:

а) t=1мм, S=0,2мм/об б) r=1,6мм, S=0,2мм/об;

в) t=1мм, r=1,6мм.

Результаты расчетов угла схода подтверждены экспериментально, Угол оп ределялся двумя способами: фотографированием отпечатка стружки на передней поверхности (рис.3 б) и в процессе резания (рис.3 а). Разница расчета с экспери ментом составила не более 7%.

=56°45° =58° а) б) Рис.3 Результаты измерения направления схода стружки: а) в процессе резания;

б) по отпечатку Следующим этапом поиска исходных данных явился расчет напряжений в зоне резания и контактных напряжений на рабочих площадках инструмента, являющихся источниками выделения теплоты в зоне стружкообразования.

А-А(повернуто) Z а / S x А L О r КM ai f t Е Граница начала зоны пластической деформации r h (левая граница) x2 Граница окончания зоны a ния - ли l пл i пластической деформации (правая граница) A' A bния - ли а y С l упр i ВO y E g F hпл А y2 EF D Py l пл l упр lп Рис. 4 Расчетная схема для несвободного косоугольного резания с закруглен ной вершиной В основу была предложена схема стружкообразования с развитыми зона ми пластической деформации проф. Петрушина С.И. при = = 0°, в которой зоны пластичности описываются уравнениями и - линий скольжения. Для случая 0, 0 данная схема стружкообразования была уточнена (Рис.4). Для зоны пластичности, прилегающей к передней поверхности, граничная - линия, проходящая через вершину лезвия, определяется уравнением:

2 no ln c (1 + tg ( ) 2 ) + (1 tg ( ) 2 ) y Z= (2) (1 + tg ( )) l + y2 + no tg ( ) ln + tg ( ) ln tg ( ) y2 + no ln с = ln n ;

no - коэффициент где ln (1 + no tg ( ) + tg ( ) + no ) трения в вершине лезвия, ln - полная длина контакта стружки с передней по верхностью. Граничная - линия перпендикулярна к линии (2) и выходит из точки Е:

(2 no d + y2 ) + 4 lnл cos( )3 2 y2 cos( )2 3 lnл cos( ) lnл sin( ), (3) Z= 2 sin( ) cos( ) + l cos( ) 2 l n cos( ) + no sin( ) l n sin( ) l n + l nл sin( ) cos( ) no l n cos( ) где ;

lпл d = ln nл l n cos( ) + y 2 cos( ) + no sin( ) l n sin( ) l n + y 2 sin( ) no l n cos( ) пластическая длина контакта стружки с передней поверхностью. Расчет напря жений производился по сечениям, выполненным в направлении схода стружки, в которых строились граничные линии скольжения.

Определение напряженно-деформированного состояния получено для жестко-пластической модели обрабатываемого материала без упрочнения.

Компоненты напряжений рассчитывались по среднему напряжению в рассмат риваемой точке линии скольжения, которое определялось по углу поворота:

Y = ср + k sin 2w;

(4) Z = ср k sin 2 w;

yz = k cos 2 w, где k - максимальная величина касательных напряжений при пластической деформации;

w - угол между касательной к линии скольжения и осью у2 в дан ной точке.

Для расчета контактных напряжений на передней и задней поверхностях длина контакта разбивается на j участков. Дифференцируя j-е уравнения линии и, подставляя каждый раз координату точки передней поверхности y 2, j j выхода линии скольжения на перед получены формулы для расчета угла нюю поверхность:

no tg ( ) ln tg ( ) ln + tg ( ) y2 j no ln ln + y2 j j = arctg (5) ln + y2 + no tg ( ) ln + tg ( ) ln tg ( ) y2 + no ln j j j определялась компонента касательного напряжения в точке По углу передней поверхности yz j = k cos 2 j. Коэффициент трения здесь определялся по формуле: j = ctg ( j + / 4 + ). Нормальное напряжение равно z j = yz j / j.

По данной методике проведены расчеты схем стружкообразования и по строены эпюры контактных напряжений на передней поверхности. Один из примеров дан на рис.5.

z,мм 0, s мм,t Н 0,5 s z - 0,4 ty z - 0, - 200 s 0,2 y - 0, 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 y2,мм 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 y 0,6 0, - 0, a =5Е б) а) Рис. 5 Расчетная схема стружкообразования (а) и контактные напряжения (б)на передней поверхности: Сталь 30Х, =5°, =5°, V=100м/мин, а=0,149 мм, b=5 мм z=325 МПа Г В Б hЕ = А zy=100 МПа Г В Б А Рис. 6 Объединенная расчетная схема распределения контактных напряжений по пятну контакта передней поверхности со стружкой: Сталь 45 - Т15К6, =0°,=11°, r=0,8мм, =45°, t=1,2мм, S=0,26 мм/об Результаты расчетов сведены на обобщенной модели (Рис.6).

Расчет контактных напряжений на задней поверхности производился ана логично.

В третьей главе рассчитаны температурные поля для схем свободного (в целях калибровки методики расчета) и несвободного резания. Последова тельность расчетов включала в себя определение итоговых плотностей тепло вого потока по методике проф. А.Н. Резникова с использованием полученных ранее контактных напряжений и расчет температурных полей на поверхностях пластины методом конечных элементов (Рис.7).

Для анализа температурного режима на задних поверхностях СМП опре делялась температура вдоль рабочего участ ка режущей кромки. На рис. 8 показано из- Е менение температуры вдоль режущей кром- Е Е Е 559Е 570Е 580Е 591Е 601Е 611Е 600Е8Е Е 58 611Е 503Е 541Е9Е 541Е 553Е 499Е 517Е 526Е 539Е 537Е 541Е Е Е Е 545Е 540 556Е 563Е Главная режущая кромка 575Е 572Е 582Е Е Вспомогательная режущая кромка TЕ Рис. 8 Изменение температуры Рис. 7 Расчет температурного поля на кон вдоль режущей кромки, для усло тактных поверхностях режущей пластины вий рис. при несвободном резании: Сталь 45 T5К10, r=0,8мм, =11°, =0°, =45°, V=100 м/мин, S=0,26 мм/об, t=1,2 мм ки в виде развернутой линии, построенной относительно вершины радиусного участка режущей кромки. Здесь же показан вид в плане сменной многогранной пластины с построенными на поверхности изотермическими линиями. Из рис. следует, что при перемещении вдоль режущей кромки справа налево, темпера тура увеличивается примерно до середины главной режущей кромки, затем она стабилизируется на радиусном участке главной режущей кромки. Далее, в ре зультате отсутствия стока теплоты в заготовку и близости расположения источ ника нагрева на передней поверхности, наблюдается повышение температуры на участке вспомогательной режущей кромки. Наибольшее значение расчетной температуры наблюдается на радиусном участке вспомогательной режущей кромки, что соответствует характеру износа задних поверхностей на этом уча стке. Это указывает на то, что для снижения интенсивности изнашивания зад ней поверхности на этом участке необходимо обеспечить снижение температу ры.

b, мм b, мм b, мм 1, 0 0, - 0, 0 1 1, - 0,5 0, - 0,5 0 0,5 1 1, ВК8 l=54,4Вт/ (мЕС) C аль 20 (l=39,7 Вт/ (м С) т ) Т5К10 l=38,5Вт/ (мЕС ) Т14К8 l=33,9Вт/ (мЕС ) 1000 Т15К6 l=27,2Вт/ (мЕС ) Cталь 40Х (l=33,9 Вт/ (м С)) Т30К4 l=23,84Вт/ (мЕ С) C аль 45 (l=40,2 Вт/ (м С) т ) 550 tЕ С Cталь 30ХГС (l=36 Вт/ (м С)) tЕ С tЕ С а) б) в) Рис. 9 Изменение температуры вдоль режущей кромки при резании различных обрабатываемых материалов: инструмент - T5К10, (а-б);

при обработке Стали 45 резцами из различных инструментальных материалов (в);

=10°, =0°, =45°, V=100 м/мин, S=0,26 мм/об, t=1,6 мм Проведенные расчеты позволяют сделать вывод о том, что для перерас пределения тепловых потоков вдоль режущей кромки необходимо изменять угол заострения режущего клина на различных участках путем подбора зад него угла, переднего угла или их сочетанием.

Были произведены расчеты по определению температуры вдоль режущей кромки для разных сочетаний обрабатываемых (Рис.9 а, б) и инструментальных (Рис.9 в) материалов, имеющих различные теплофизические характеристики.

Режимы резания, величина усадки и форма контактных площадок во всех слу чаях принимались одинаковыми.

Анализ данных рис.9 показал, что коэффициент теплопроводности ока зывает меньшее влияние на величину температуры вдоль режущей кромки, чем механические характеристики обрабатываемого материала.

Из рис.9 (в) видно, что с увеличением коэффициента теплопроводности инструментального материала температура на режущей кромке уменьшается, но, в то же время, характер изменения температуры вдоль режущей кромки ос тается постоянным.

Здесь же были проведены расчеты температуры по методике проф.

В.С. Кушнера. Качественная картина изменения температуры вдоль режущей кромки в обоих случаях сохранилась при небольшом количественном расхож дении.

В четвертой главе приведена методика экспериментальных исследова ний, описана экспериментальная установка, а также результаты экспериментов по измерению температурных полей на поверхностях СМП с помощью четырех термоиндикаторных красок с различными температурными переходами. Как показали эти опыты, температура на задних поверхностях вдоль режущей кромки имеет переменный характер (рис.10).

Рис. 10 Изотерма термоиндикаторной краски ТИК №14 ТУ 6-09-79-76 с тем пературой цветового перехода Тпер= 570°С и сопутствующих параметров про цесса резания при точении Стали 45 - Т5К10, =45, =0, =10, r=0,8мм ;

V=160 м/мин, t=1,3 мм, S=0,39 мм/об Этот факт подтверждает сделан 230° ное ранее предположение о неравно мерности температуры при несвобод 456° ном резании и проведенные в главе аналитические расчеты.

510° Для более полного сравнительно 570° го представления температурных полей на поверхностях СМП, были показаны изолинии температур 230°, 456°, 510°, 570° на одной модели (рис.11). Из ри Рис. 11. Экспериментальное распреде сунка видно, что с уменьшением темпе ление температуры на поверхностях ратуры перехода линия границ площа СМП для условий рис. док становится более плавной.

В пятой главе сконструированы СМП с уменьшенным диапазоном температуры вдоль режущей кромки. Сни жение разницы температур производилось за счет изменения формы задних по верхностей (рис.12), а также применения дополнительных элементов на перед ней поверхности. В основе управления формой задней поверхности лежит принцип постоянства угла заострения режущего клина в сечениях параллель ных направлению схода стружки.

Получены следующие формы СМП (рис.12-13): 1 - с одинаковыми сече ниями в направлении схода вдоль режущей кромки, 2 - с повернутым нижним основанием относительно верхнего, 3 - с плоской канавкой, выполненной в на правлении схода стружки, 4 - с канавкой переменного радиуса.

1 2 3 Рис. 12 Предложенные формы СМП 3Е R0,8 R0, Е w w Е 15,, З З 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 а) б) Рис. 13 СМП и соответствующие им изменения заднего угла вдоль режу щей кромки: а - форма 1;

б – форма Расчеты температуры (рис. 14) показали, что за счет перераспределения тепловых пото ков в режущем лезвии происходит уменьше ние не только диапазона температуры вдоль режущей кромки, но и снижается ее общий уровень.

Для подтверждения справедливости ме t =380 cp тодики конструирования сменных многогран t = ных пластин с улучшенным температурным cp t =443 cp t = режимом вдоль режущей кромки была изго cp t = товлена партия твердосплавных сменных мно cp tЕ Стандартная пластина C гогранных пластин с повернутым нижним ос Рис. 14 Расчетные значения тем нованием относительно верхнего и проведена пературы вдоль режущей кромки, соответствующие предложенным серия сравнительных стойкостных испытаний.

Из рис.15 видно, что износ задней по формам СМП верхности на предлагаемой пластине имеет более равно мерный характер.

Оценка равномерности изнашивания производилась коэффициеном kри, который а) б) равен отношению площади Рис. 15 Фотографии износа после t=7 мин реза- фаски износа Fизн к площади, ния: Сталь 45, T5K10, r=0,8мм, =0°, V=150 определяемой максимальной м/мин, S=0,39 мм/об, t=1,5мм;

а) стандартная величиной фаски износа по СМП, б) предлагаемая СМП задней поверхности Fизн+ Fmax.

kРИ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, t, сек 0 50 100 150 200 250 300 350 стандартная проектная Рис 16 Схема к определению ко- Рис. 17 Коэффициенты равномерности эффициента равномерного изна- изнашивания задних поверхностей kри, шивания в зависимости от времени работы пла стин, для условий рис. b Fизн hз max Fmax Fизн k ри =, (6) Fmax + Fизн Построенные зависимости kри от времени работы пластины (Рис.17) пока зали, что у предлагаемой формы СМП значение коэффициента выше, чем у ис ходной, а также стойкость предлагаемой пластины оказалась выше в среднем на 10-15%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ По результатам, полученным в представленной работе, можно сделать следующие выводы:

1. Определяющим фактором переменного износа задней поверхности при несвободном резании является неравномерное распределение температуры на площадках контакта режущего инструмента со стружкой и с обрабатываемой заготовкой, которая меняет интенсивность изнашивания при нагреве. Одним из путей повышения стойкости инструмента является обеспечение равномерности изнашивания задних поверхностей за счет рациональной формы режущего кли на, изменяющей величины и направления тепловых потоков.

2. Разработана следующая методика расчета температуры при несвобод ном резании: а) определение направления схода стружки;

б) расчет и построе ние зон пластических деформаций в каждом сечении, параллельно сходу стружки;

в) определение компонент напряжений вдоль граничных линий зон стружкообразования;

г) расчет в каждом сечении контактных напряжений;

д) расчет итоговых плотностей тепловых потоков;

е) расчет температурных полей на поверхностях СМП методом конечных элементов.

3. Картины изотерм, полученных как из экспериментальных исследова ний, так и с помощью числового расчета показали, что температура вдоль ре жущей кромки прилегающих задних поверхностей имеет переменное значение.

Причем, теплофизические характеристики на вид кривой распределения темпе ратуры влияния не оказывают. Больший нагрев задней поверхности вследствие близкого расположения источника нагрева на передней поверхности и отсутст вия стока теплоты в заготовку наблюдается на вспомогательной режущей кромке.

4. Управлять тепловыми потоками необходимо путём изменения геометри ческих параметров режущего клина в сечениях по направлению схода стружки.

Разработаны формы СМП: 1 - с одинаковым исходным контуром, размещен ным вдоль режущей кромки;

2 - с повернутым нижним основанием относитель но верхнего;

3 - с одинаковым исходным контуром и канавкой на передней по верхности переменного радиуса;

4 - с повернутым нижним основанием относи тельно верхнего и с плоской канавкой, выполненной в направлении схода стружки. Эти формы позволяют снизить как среднюю температуру на поверх ностях, так и диапазон ее колебания вдоль режущей кромки.

5. Сравнительные экспериментальные исследования эксплуатационных свойств сменных многогранных пластин с разработанной формой №2 и стан дартной пластиной показали, что стойкость пластины с предлагаемой формой задней поверхности выше, чем пластин со стандартной формой.

6. В качестве критерия оценки показателя работоспособности СМП пред ложен коэффициент равномерности изнашивания задних поверхностей. Стой костные испытания показали, что у проектной режущей пластины он имеет большие значения на протяжении всего пути резания.

7. Основные результаты работы внедрены на ООО «Юрга-гидравлика» и ООО «ЮТА». На этих предприятиях была применена СМП с повернутым ниж ним основанием относительно верхнего, которая использовалась при обработке штоков гидроцилиндров шахтных крепей. Подтверждено повышение стойкости по сравнению с ранее применяемыми пластинами 10%.

8. На разработанную форму пластины №1 (рис.12) получен патент РФ на полезную модель №52752.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Проскоков А.В., Воробьев А.В., Моховиков А.А. Обеспечение равно мерного изнашивания сменных многогранных пластин путем измерения топо графии передней поверхности// Современная техника и технологии: Труды восьмой международной научно-практической конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых. -Томск: Изд. ТПУ, 2001. –Т1.-С.171- 2. Проскоков А.В., Корчуганова М.А. Создание компьютерной програм мы для моделирования пятна контакта стружки с передней поверхностью СМП// Современная техника и технологии: Труды седьмой международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Томск: Изд. ТПУ, 2001. –Т1.-352с.

3. Проскоков А.В. Экспериментальное определение угла схода стружки.// Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» -Томск: Изд. ТПУ, 2001. –Т1. С.183–184.

4. Проскоков А.В. Моделирование температуры на длине контакта струж ки с передней поверхностью резца // Труды XIV научной конференции, посвя щенной 300-летию инженерного образования России. –Филиал ТПУ, Юрга:

Изд. ТПУ, 2001. –С.92-93.

5. Проскоков А.В., Воробьев А.В. Сравнительный анализ методик опре деления угла схода стружки при прямоугольном резании.// Современные тех ника и технологии: Труды восьмой международной научно-практической кон ференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Томск: Изд. ТПУ, 2001. – Т1. –С.177–178.

6. Проскоков А.В., Корчуганова М.А., Моделирование контактной темпе ратуры на поверхности трения металлорежущего инструмента.// Ресурсосбере гающие технологии в машиностроении: Материалы 2-ой межрегиональной на учно-практической конференции с международным участием. Алт. Гос. Техн.

Ун-т, БТИ. –Бийск: Изд. Алт. Техн. Ун-та, 2002. –С.135.

7. Проскоков А.В. Определение угла схода стружки при косоугольном ре зании.// Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды всероссийской научно-практической конференции. Томск: Изд-во ТПУ,2003 – С.154-155.

8. Петрушин С. И., Проскоков А. В. Форма криволинейного лезвия инст румента и направление схода стружки при косоугольном резании//СТИН. – 2003. – №12. – С.26 - 29.

9. Проскоков А.В., Бибик В.Л. Расчет температуры в зоне резания.//Труды 2 Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» –Томск: Изд. ТПУ, 2004. –С.485– 10. Проскоков А.В., Корчуганова М.А. Компьютерное моделирование сменных многогранных пластин.// Х Юбилейная Международная научно практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Совре менные техника и технологии», посвященная 400-летию г. Томска. Труды в 2-х т. –Томск: Изд. ТПУ, 2004. –Т.1. С.141– 11. Петрушин С. И., Проскоков А. В. Напряжения в зоне стружкообра зовния.// Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды всероссийской научно-практической конференции. Юрга: Изд-во ТПУ,2004 – С.123-127.

12. Патент на полезную модель 48842 РФ, МПК7 В23В 27/16 Резец/ С.И.

Петрушин, М.А. Корчуганова, А.В. Проскоков –Заявка №2004115525;

Заявл.

24.05.2004;

Опубл. 10.11.2005, Бюл. № 13. Проскоков А.В. Проектирование сменных многогранных пластин с равномерным износом вдоль режущей кромки // Новые материалы, неразру шающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении. –Тюмень: Фе ликс, 2005. –С.157-158.

14. Проскоков А.В. Расчет температуры в режущем клине на основе на пряженно-деформированного состояния в зоне резания// Современные направ ления теоретических и прикладных исследований. Том.3 Технические науки. – Одесса: Черноморье, 2006. –С.13-16.

15. Патент на полезную модель 52752 РФ, МПК7 В23В 27/18 Сменная многогранная режущая пластина/ А.В. Проскоков –Заявка №2005126313/22;

За явл. 18.08.2005;

Опубл. 27.04.2006, Бюл. №12.

16. Проскоков А.В. Методика расчета температуры в режущем клине на основе напряженно-деформированного состояния в зоне резания// Прогрессив ные технологии и экономика в машиностроении: Труды всероссийской научно практической конференции с международным участием Т.1 ЮТИ ТПУ, Юрга:

Изд. ТПУ, 2006. –С.38-39.

17. Проскоков А.В. Расчет температурных полей в зоне реза ния.//Материалы 4-й Всероссийской научно-практической конференции «Про блемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на со временном этапе» –Новосибирск: Изд. НГТУ, 2006 –С.77-78.

Отпечатано на ризографе в ЮФ ФГУП ЦНИИ «Комплекс» Заказ №. Тираж 120 экз. 19.02.2007г.

Лицензия № 44-58 от 03.02.1998г.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.