Только Word
Введение 5
1 Состояние вопроса, цели и задачи исследования 7
1.1 Режущий инструмент из твердых сплавов. Виды, достоинства и недостатки 7
1.2. Способы повышения прочности твердосплавного инструмента 14
1.3 Виброабразивная обработка твердосплавного инструмента 18
1.4 Цели и задачи исследования 21
2. Центробежно-ротационная обработка твердосплавного инструмента 23
2.1 Центробежно-ротационная обработка по схеме «внавал» 25
2.2 Шпиндельная центробежно-ротационная обработка концевого инструмента 29
3 Исследование центробежно-ротационной обработки сменных многогранных пластин по схеме «в емкостях» 34
3.1 Предварительные экспериментальные исследования 34
3.2 Метод математического планирования экспериментов при исследовании центробежно-ротационной обработки сменных многогранных пластин 36
3.3 Оборудование и аппаратура для проведения исследований 39
3.4 Методика проведения экспериментальных исследований 43
4 Совершенствование технологии ЦРО СМП по схеме «в емкостях» 55
4.1 Анализ результатов экспериментальных исследований 55
4.2 Пути совершенствования технологии ЦРО СМП по схеме «в емкостях» 59
Выводы 62
Список литературы 63
Приложение А – Научные публикации 67
Приложение Б – Презентация 68
Режущий инструмент из твердых сплавов, по сравнению с инструментом из быстрорежущих сталей, находит все большее применение при механической обработке. Это объясняется наличием у такого инструмента более высоких характеристик износостойкости, твердости, теплостойкости и допустимых скоростей резания.
К режущему инструменту из твердых сплавов относится цельный инструмент, т.е. полностью изготовленный из твердого сплава, и снабженный напайными или сменными режущими пластинами из этих материалов.
Цельным, в основном, выполняют концевой инструмент (различные фрезы, сверла и др.) небольших размеров из-за высокой стоимости твердого сплава. Напайными и сменными пластинами снабжается различный инструмент (токарные резцы, различные фрезы, сверла и др.). При этом сменным многогранным пластинам (СМП) отдается предпочтение. Так, например, объем инструмента с СМП составляет примерно 55% всего используемого инструмента, а количество удаляемой им стружки достигает 50 – 60% всего объема стружки при механической обработке [1]. Это объясняется тем, что у инструмента с СМП, по сравнению с инструментом с напайными пластинами, по данным ВНИИ инструмента, повышается стойкость на 25 – 30%, уменьшается расход твердого сплава в 2 раза, снижаются затраты на изготовление в 3 – 4раза, повышается производительность труда на 20 – 30%.
Особенно эффективно использование инструмента с СМП на станках с ЧПУ, позволяющее производить бесподналадочную обработку.
Одним из недостатков твердосплавного инструмента является его хрупкость, вызывающая появление сколов и выкрашиваний на его режущих кромках, особенно в условиях прерывистого и чернового резания. Так, для инструмента с СМП на долю его отказов, связанных с разрушением пластин, приходится 70…75% от общего числа отказов [2]. При этом наиболее характерными отказами являются сколы, выкрашивания и поломки, которые в основном происходят при превышении напряжений в режущем клине за пределы допустимых значений, т.е. при его недостаточной прочности.
Существуют различные способы повышения прочности режущего клина: создание отрицательной фаски на режущей кромке, применение специальных покрытий и термообработки, округление режущих кромок и т.д. [3, 4].
Применение каждого из этих способов должно обеспечивать требуемые параметры режущего инструмента при наименьших затратах на их достижение.
Одним из наиболее распространенных способов повышения прочности твердосплавного инструмента является округление его режущих кромок с использованием оборудования для объемной обработки (виброабразивного, центробежно-ротационного и др.).
В связи с этим, исследования, направленные на повышениепрочности твердосплавного режущего инструмента являются актуальными.
Научная новизна
Разработана математическая модель центробежно-ротационной обработки сменных многогранных пластин режущего инструмента по схеме «в емкостях», позволяющая определять параметры их качества в зависимости от режимов и условий обработки.
Практическая значимость
1. Предложено проводить округления режущих кромок сменных многогранных пластин центробежно-ротационной обработкой по схеме «в емкостях».
2. Определить рациональные режимы и условия центробежно-ротационной обработки сменных многогранных пластин по схеме «в емкостях», обеспечивающее требуемые параметры обработки с высокой производительностью без брака изделий.
Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в магистерской диссертации, в соответствии с поставленной целью, могут быть сформулированы следующим образом:
1. Проведен анализ ЦРО по схемам «внавал» и шпиндельной обработки. Установлено, что шпиндельную обработку следует проводить для концевого твердосплавного инструмента, вращающегося в специальном приспособлении. ЦРО СМП по схеме «внавал» имеет высокую производительность. Однако, из-за значительных усилий воздействия абразивного наполнителя на пластины и их столкновений между собой возможно появление брака изделий в виде сколов и выкрашиваний на их режущих кромках, что может быть экономически нецелесообразным, из-за высокой стоимости твердых сплавов и технологий изготовления инструмента.
2. Предварительными экспериментальными исследованиями установлена принципиальная возможность применения ЦРО СМП по схеме «в емкостях» для округления режущих кромок. Установлены режимы и условия обработки пластин, влияющие на радиус округления режущих кромок и шероховатость их рабочих поверхностей.
3. С использованием метода математического планирования экспериментов разработана математическая модель процесса ЦРО СМП по схеме «в емкостях». Применялись дробные факторные эксперименты с логарифмическим преобразованием выходных параметров и переменных факторов.
4. Определены рациональные режимы и условия ЦРО СМП по схеме «в емкостях», обеспечивающие требуемые радиус округления и параметры шероховатости с высокой производительностью.
