Влияние качества поверхности на работоспособность деталей машин

      Редкой штриховкой обозначена область значений n и S, допускаемых  кинематикой станка. Частой штриховкой обозначена область значений n и S, удовлетворяющая  всем техническим ограничениям.

      Допустимая область  решений задачи линейного программирования является выпуклым многоугольником  с конечным числом вершин. Это значит, что экстремум оценочной функции  всегда является глобальным и достигается  в одной из вершин такого многоугольника.

      Поэтому нахождение режимов  резания, обеспечивающих максимальную производительность, будет производится направленным перебором вершин многоугольника и выбором максимального значения оценочной функции (точка nS на рисунке)[7]. 

      График наглядно иллюстрирует, что при сверлении труднообрабатываемых материалов оптимальные значения режимов  резания определяются температурными ограничениями (линия 1) и ограничениями  по заданной производительности станка и прочности механизма подач  станка, заданными линиями 8 и 9.

      Установлено, что при  сверлении рассматриваемых материалов оптимальные значения режимов резания  не зависят от ограничений по режущим  возможностям инструмента (линия 2), кинематических ограничений станка (3,4,5,6), мощности резания (7), прочности и жесткости  режущего инструмента (10, 11).

      При использовании СОЖ  ограничение по температуре (линия 1) снимается, и тогда оптимальные  значения как подачи, так и скорости резания возрастают, что приводит к повышению производительности обработки.

      При применении различных  СОЖ температурные ограничения (1) не учитываются и на первый план выходят ограничения по режущим  возможностям инструмента (2) и по жесткости  режущего инструмента (11), также учитываем  ограничения по заданной мощности станка (8), по прочности механизма подач станка (9) и его кинематике (5). При этом упрощается вид математической модели процесса сверления и появляется возможность рассчитывать режимы резания и аналитическим методом.

Вывод

      В результате построения математической модели предполагается установить влияние СОЖ на температуру  резания и оптимальные по производительности режимы резания при сверлении  изделий из труднообрабатываемых материалов, а также оценить возможность  повышения производительности их обработки  при использовании различных  СОЖ, используя метод линейного  программирования по критерию максимальной производительности.

Литература

1. Обработка  резанием жаропрочных сталей, сплавов  и тугоплавких металлов. А.М. Даниелян, П.И. Бобрик, Я.Л. Гуревич, И.С.  Егоров /Под. ред. Гуревича Я.Л. — М. «Машиностроение», 1965. — 308с. 

2. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. — М., «Высш. школа», 1974. — 587с.

3. Пестрецов С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания: учеб. пособие / С.И. Пестрецов — Тамбов: ТГТУ, 2009 — 104 с.

4. Латышев  В.Н. Повышение эффективности  СОЖ. — М., «Машиностроение», 1975 —  88 с.

5. Режимы резания  труднообрабатываемых материалов: Справочник / Я.Л. Гуревич, М.В.  Горохов, В.И. Захаров и др. 2-е  изд., перераб. и доп. — М.: «Машиностроение» , 1986 — 240с.

6. Оптимизация  технологических процессов механической  обработки / Рыжов Э.В., Аверченков В.И.; Отв. ред. Гавриш А.П.; АН УССР. Ин-т сверхтвердых материалов. — Киев: «Наук. думка», 1989. — 192 с.

7. Исследование  и разработка методики расчета оптимальных параметров режимов резания на токарных станках с ЧПУ. Б. М. Бржозовский, А. Л. Плотников, А. О. Таубе. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://users.kpi.kharkov.ua/cutting/articles/000005/000005.html

8. Макаров  А.Д. Оптимизация процессов резания.  — М., «Машиностроение», 1976 — 278 с.

9. Лакирев С. Г. Обработка отверстий: Справочник. — М.: «Машиностроение», 1984. — 208 с.

10. Якобс, Г.Ю.  Оптимизация резания. Параметризация  способов обработки резанием  с использованием технологической  оптимизации / Г.Ю. Якобс, Э.  Якоб, Д. Кохан. — М.: «Машиностроение», 1981. — 279 с. 
 
 
 
 
 

Резание труднообрабатываемых материалов

Автор Сварщик | 3 марта 2011Оставить комментарийКомментариев нетПерейти к комментариям

При резании  труднообрабатываемых материалов (титановых  и жаропрочных сплавов, сплава марки  хастеллой Д, высокомарганцовистой стали ПЗЛ и др.) износ инструмента сопровождается постепенным опусканием передней поверхности, в результате чего образуется ступенька высотой hc, а также появлением площадки износа на задней поверхности под нулевым или отрицательным задним углом. Образование ступеньки объясняется малой площадкой контакта стружки с передней поверхностью (в 3-4 раза меньшей, чем при обработке конструкционной углеродистой стали), большим удельным давлением и близким расположением центра давления стружки от лезвия, а также высокой температурой резания, интенсифицирующей процесс износа. 
Износ вследствие интенсивного округления лезвия встречается при чистовой обработке материалов, обладающих низкой теплопроводностью, в частности пластмасс. Под влиянием высокой температуры лезвие быстро размягчается и притупляется. Этому виду износа подвержены инструменты при обработке высокопрочных металлов (например аустенитных сталей). Следует отметить, что округление лезвия происходит при любом износе, но в указанных случаях интенсивность округления более высокая. 
Допустимая величина износа, при которой дальнейшая работа инструмента должна быть прекращена, определяется критерием его затупления. Обычно критерием затупления инструмента служит размер h3 изношенной площадки на задней поверхности. 
При чистовой обработке от величины износа инструмента зависит чистота и точность обработанной поверхности. Для таких инструментов установлен технологический критерий затупления, т. е. такаявеличина износа, при превышении которой чистота и точность обработанной детали перестают удовлетворять заданным техническим условиям. В этом случае критерий затупления определяется высотой неровностей и точностью размеров обработанной поверхности. При точении точность размера зависит от радиального износа резца hr, величина которого может служить критерием затупления инструмента. 
Износ в большей мере зависит от геометрических параметров инструмента. Поэтому выбранные значения углов и форма режущей части инструмента должны быть таковы, чтобы его износ был минимальным. Геометрия инструмента, обеспечивающая наименьший его износ, называется оптимальной. 
Наиболее распространенным методом определения и исследования износа инструмента является линейный метод (измерение размеров изношенных площадок поверхностей инструмента). При исследовании износа инструмента применяют также метод радиоактивных изотопов, когда в материал исследуемого инструмента вводят радиоактивные изотопы или наносят изотопы на поверхности готового инструмента путем соответствующего облучения ядерными частицами. 
 
 
 
 
 

 Приемы  сверления труднообрабатываемых сплавов.

 К числу  труднообрабатываемых сплавов относятся  жаропрочные, титановые нержавеющие  и т. п. стали. При сверлении их стандартным сверлом образуется сильно деформированная заклинивающаяся  в канавках сверла ленточная стружка, вызывающая возникновение больших  сил резания. Это влечет за собой  увеличение вибраций сверла, вредно сказывающееся на состоянии его режущих кромок, которые быстро затупляются. Поэтому труднообрабатываемые сплавы нужно сверлить с учетом следующих рекомендаций:

 1. Применять специальные укороченные  (по сравнению со стандартными) сверла, длина которых не должна превышать их диаметр более чем в 4—5 раз. 

1. Не  применять сверла, укороченные в  результате переточки стандартных  сверл. Укорочение стандартного сверла приводит к увеличению длины поперечной режущей кромки вследствие того, что  толщина перемычки возрастает по мере приближения к хвостовику.
2. При отсутствии специальных укороченных сверл можно на стандартные сверла надевать и закреплять жесткие разрезные втулки с внутренним диаметром, равным диаметру сверла, и наружным, равным 35— 60 мм. Втулка должна быть закреплена вплотную к торцу патрона или шпинделя станка. Длина втулки зависит от длины сверла, но желательно, чтобы часть сверла, выступающая из втулки, по длине не превышала диаметр сверла более чем в 5—6 раз*
3. Чтобы повысить стойкость сверла, ширину его направляющих ленточек надо уменьшить до 0,2—0,4 мм, задний угол увеличить до 12 и применять двойную заточку.
4. Чтобы предотвратить заклинивание стружки, следует на задней поверхности сверла прорезать стружкоделительные канавки (рис. 86), разделяющие стружку по ширине на несколько частей; это улучшает условия отвода ее из отверстия.
5. Чтобы при выходе из отверстия стружка не наматывалась на сверло, применяют специальный стружко-дробитель, представляющий собой конический колпачок, закрепляемый на сверле. Стружка, упираясь в колпачок, ломается на короткие спирали.
6. Сверление вести только с применением см аз очно-охлаждающих жидкостей. Для жаропрочных сплавов рекомендуется 50%-ная эмульсия или водный раствор хлористого бария с добавкой 1%-ного нитрата натрия, для титановых сплавов — касторовое и осерненное масла, олеиновая кислота или ее смеси.