Используемое оборудование: токарный станок с чпу, повышенной точности (тпк-200 Савеловского станкозавода).

Максимальная частота вращения шпинделя n=4500(об/мин);

Максимальная мощность Р=0,5 кВт;

Биения шпинделя ; Инструмент:

а) Фреза дисковая прорезная D=120мм;

б)Фреза торцевая D=100мм;

Режущая часть фрез - напаянный твердый сплав марки ВК-8.Его свойства: =800…860(^ос); 54,3(Вт/м ^оС); (Дж/^оС м³);

Материал обрабатываемой заготовки–титановый сплав марки ВТ-8. Его свойства: (Па); ; ; (Па); (Па); ; 20,4(Вт/м ^оС); (Дж/^оС м³); 1690(^оС); N=1853; (м²/сек);

Опыт 1. n=4500(об/мин); V=28(м/сек); t=2 мм; m=0,22 мм при S_м=60(мм/мин);

Наблюдали – резкое падение частоты вращения инструмента, после чего разогрев стружки до ярко красного цвета. На обработанной поверхности следы прижегов микро неровностей.

Осуществим расчет по соотношению (5) и по соотношению (9):

(^оС)

(м); так как при падении в 4 раза, величина m также возросла в 4 раза и составила m=0,08(мм) вместо m=0,02(мм). Общий нагрев поверхности составил:

(^оС)

Отдельные микро-участки поверхности получили приращение температуры:

(^оС)

Опыт 2. Фреза торцевая D=100мм,Z=8; n_u=4500(об/мин);t=0,5(мм);S_м=60(мм/мин)

В связи с уменьшением припуска и при врезании заметного сброса n_u не произошло, следовательно, значение m составило мм.

Поэтому разогрева стружки не наблюдалось(были отдельные 1-2 пары). В основном стружка была черной.

Обработанная поверхность без цветов побежалости. Высокая чистота поверхности, шероховатость мкм.

Расчет по формулам (5) и (10) показал, что при диспергирования стружки, температура материала в объеме микро-сегментов ней превышала (^оС).

При отсутствии диспергирования резко возрастала, в зависимости от при значении (мкм) ( (м/сек)) фактически до (^оС).

Но нагрева всей поверхности не произошло в силу преобладания явления диспергирования стружки. По расчетам (^оС); за время (сек). Ко времени прекращения обработки сек обработанная поверхность снижает приращение теплоты в раза, т.е. (^оC), что невозможно определить при ощупывании поверхности руками, что также наблюдалось при эксперименте.

Заключение

1. Установлено, что все процессы формообразования поверхностей линей или точкой имеют кинематическое единство. Это позволяет эвристическую задачу создания новых эффективных способов механической обработки поставить на математическую основу или сделать ее решение систематическим.

2.По определению первого начала термодинамики силовой и энергетический характер упругого сопротивления материала при резании имеет импульсивный колебательный характер. Экспериментально установлено, что характер разрушения упругопластических материалов является высокочастотным уже на низких скоростях резания (V£1м/с.) m³10кГц. С ростом скорости резания частота колебания силы и работы внешнего воздействия растет пропорционально квадрату ее значения и связана с физическими свойствами обрабатываемого материала.

3.В силу высокочастотности характера разрушения конструкционных материал при резании коренным образом меняются основные положения энергетической теории резания, выявляются новые технологические возможности процесса обработки лезвийными и абразивными инструментами.

4. Установлено, что зависимость температуры на контакте режущей части инструмента с материалом от скорости резания имеет экстремальный и асимптотический характер, а также величина температуры связана с формой и длиной траектории резания. В связи с этим следует полностью пересмотреть существующие на сегодня рекомендации по расчету эффективных режимов резания, характеризуемых долговечностью инструментов.

5.Получены новые закономерности для количественной оценки адгезионного износа инструментальных материалов. Установлено теоретически и широко подтверждено экспериментально, что с ростом скорости резания, путь резания до истирания заданной лунки износа растет в кубической зависимости. Это полностью меняет ранее известные представления о нем, и позволяет найти новое направление в создании ресурсосберегающих технологий.

6.Положение об импульсном характере теплоизлучения позволило прогнозировать и реализовать закалку поверхности при резании на значительную глубину( h³0,2 мм ). Данная возможность реализована на практике при производстве монорельсовых направляющих стекольных машин и штоков гидросистем дорожных машин.

7.Разработаны и внедрены в производство ресурсосберегающие технологии изготовления гаек и распиливания проката стандартным дисковым сегментным инструментом, которые позволили в первом случае: без затрат на модернизацию оборудования и инструмента снизить расход инструментов в 4 – 10 раз при одновременном росте производительности операции в 1.5 – 2.2 раза. Во втором при некоторых затратах на модернизацию станка снизить расход инструментов в 1.5 – 4 раза при одновременном росте производительности операций в от 2 до 11 раз. Разработан высокоэффективный процесс восстановления профиля рельс абразивным инструментом, позволяющий удалять значительные припуски на подачах соизмеримых со скоростями шлифования при снижении износа инструмента в 10 раз.

8.Полученные в работе теоретические и практические результаты позволяют создать новую систему взглядов на коренные положения теории резания, методологии проектирования металлорежущих станков, инструментов и режимов резания. Пропагандировать высокоскоростное резание, как обеспечивающее наиболее высокое качество и производительность обработки поверхностей, позволяющее отказаться от неэффективных технологий, включающих три вида операций – черновых, чистовых и отделочных и перейти к новым, уникальным, состоящим из одного технологического перехода, выполняемого лезвийным инструментом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аваков А.А. Физические основы теории стойкости режущих инструментов. М., Машгиз, 1960.

2. Адам Л.И., Овумян Г.Г. Справочник зубореза. М., Машгиз, 1983.

3. Абрамович А.Л., Комаров В.А., Мольков В.Н. Металлографическое исследование корней и шлифов стружки. Передовой производственный опыт, № 3, 1991. С. 57-58.

4. Абрамович А.Л., Комаров В.А., Мольков В.Н. Об импульсном характере разрушения упруго-пластических материалов при резании.Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференции “Выбор конструкции и режимов резания при эксплуатации прогрессивного твердосплавного инструмента”, Свердловск, 1991, С.21-24.

5. Абрамович А.Л., Комаров В.А., Мещерякова Т.Ф., Мольков В.И. Подтверждение импульсного характера разрушения материалов на основе металлофизического анализа образцов стружки. “Техника. Технология. Управление”: №2, 1992. С.13-17.

6. Албагачиев А.Ю., Комаров В.А., Серебряков В.И. Теплофизика дробеударного упрочнения. Технологическая теплофизика. Тольятти-88. Раздел ІІ. Теплофизика обработки металлов давлением. (С. 40-82), Тольятти, 1988.

7. Албагачиев А.Ю., Комаров В.А., Преображенская Е.В. Способ отделочно-упрочняющей обработки поверхностей резанием. Изобретения (заявки и патенты). №20.Ч.1, 1999 .- С. 94-96.

8. Албагачиев А.Ю., Комаров В.А., Преображенская Е.В. Совмещенный инструмент на основе ротационного резца. Материалы региональной научно-практической конференции. Траксиб-99, Новосибирск, 1999.С. 346-347.

9. Араменов В.А., Алексеев Г.А. резание металлов. М., Машгиз, 1960.

10. Анисимов А.Н. Повышение эффективности механической обработки тонкостенных цилиндрических изделий специального назначения. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М., 1996.

11. Балакшин В.С. Теория и практика машиностроения. “Машиностроение”, М.,1992.

12. Балакшин В.С. Само подстраивающиеся станки. “Машиностроение”, М., 1967.

13. Белоусов А.И. Термодинамические процессы резания. Автореферат на соискание степени д.т.н. М., 1970.

14. Блек И.Т. Модель пластического напряжения при резании металлов. (перевод с английского) АСМЕ, Конструирование, №4.,1979.

15. Бобров В.Ф. основы теории резания металлов. “Машиностроение”, М., 1975.

16. Бляшке В.Д. Дифференциальная геометрия, ОНТИ, 1935.

17.Бокучава Г.В. Температура резания при шлифовании. Вестник машиностроения, N11, 1963.

18.Виноградов В.И., Сорокин Г.М., Албагачиев А.Ю. Изнашивание при ударе. М., “Машиностроение”, 1982.

19. Грановский Г.И. Кинематика резания. М., Машгиз., 1948.

20.Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. Учебник для машин. И приборов. Спец. вузов. М., Высшая школа, 1985.

21.Гребеник В.Н., Цапко В.К. Надежность металлургического оборудования. Справочник, Металлургия, М., 1980.

22.Грудов А.А., Зипунников Н.А., Ермаков Ю.М., Хаги Г.Я. Способ обработки металлов резанием. Ав. св. СССР № 1065087 от 19.11.1982.

23. Демидов С.П. Теория упругости, М., Высшая школа, 1979.

24. Затуловский Д.М., Михайлов А.А., Комаров В.А. Способ фрезерования тел вращения. Заявка № 2784778/25-08.1979, Ав. св. СССР № 874274.

25. Затуловский Д.М., Комаров В.А. Исследование возможностей и разработка методов улучшения качества зубчатых колес автогрейдера Д 557 и увеличение производительности операции зубонарезания на Орловском заводе “Дормаш”. Отчет по НИР № ОФ- 033, инц. № В 541322 ОФ, ВЗМИ, Орел, 1978.

26. Затуловский Д.М., Комаров В.А. Кинематические уравнения, как функции геометрических неровностей обработанной поверхности. Сб. “Исследование процессов производства и проектирования изделий машиностроения”. Научные труды ОФ ВЗМИ, т. 35. Орел, 1978,С15-21.

27. Затуловский Д.М., Комаров В.А. Расчет режимов резания при зубофрезеровании по заданной величине шероховатости. Сб. “Совершенствование методов обработки металлов резанием”. ЦНТИ, Орел, 1981,С.72-77.

28. Зорев Н.Н., Грановский Г.И., Ларин М.Н., Лоладзе Т.Н., Третьяков И.П. и др. Развитие науки о резании металлов. М., “Машиностроение”, 1967.

29.Крагельский И. В. Трение и износ. Из-во Машиностроение, М. 1968.

30. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. Материалы по физике внешнего трения, износу и внутреннему трению твердых тел. т. 4. Томск, Полиграфиздат, 1947.

31. Командури, Шредер, Турпевич. Катастрофический нестабильный сдвиг при высокоскоростном резании стали. АСМЕ № 2, 1982.

32. Командури, Флом. Обзор программы исследования перспективных процессов механической обработки. АСМЕ № 4, 1985.

33. Коновалов Е.Г. Методика создания новых способов механической обработки. Сб. научных трудов АН БССР, вып.5. Минск, 1959.

34. Калашников С.Н., Калашников А.С. Зубчатые колеса и их изготовление. М., “Машиностроение”, 1983.

35. Комаров В.А. Теплофизическое моделирование процесса разрушения твердых материалов при резании. Материалы научно-практической конференции. Орел, 1991, С.117-128.

36. Комаров В.А. Обработка зубьев цилиндрических колес червячными фрезами. Сб. “Резание и инструмент” № 25, Харьков, Высшая школа, 1979,С. 65-71.

37. Комаров В.А. Проектирование новых способов механической обработки с применением ЭВМ. Сб. “Резание и инструмент” № 37., Харьков, Высшая школа, 1989, С.75-85.

38. Комаров В.А., Сотников А.В. Повышение точности обработки цилиндрическими фрезами. “Станки и инструмент” № 8, 1985,С. 27-28.

39. Комаров В.А., Михайлов А.А., Затуловский Д.М., Плешаков В.В. Способ чистовой обработки эвольвентных профилей зубьев зубчатых колес. Авт. св. СССР № 1098143, заявка №3462003 от 15.02.1984.

40. Комаров В.А. Физико-математическая модель разрушения твердых материалов при резании. “Вестник машиностроения”, Деп-во ВНИИТЭМР, 240486- № 180, 1986.

41. Комаров В.А. Расчет мощности резания в свете связанного с ним парадокса. Прогрессивные информационные и технологические процессы в машинном приборостроении, Орел, 1993, С.16-18.

42.Комаров В.А., Плешаков В.В. Моделирование процессов формообразования деталей при разработке новых кинематических схем резания. “Решение задач надежности и эксплуатации авиационной техники на ЭВМ”, Вып. N 4244, Управление Главкома ВВС, 1979.

43.Комаров В.А., Плешаков В.В., Сергеев Ю.А. Повышение производительности алмазного выглаживания. “Станки и инструмент” № 1, М., “Машиностроение”, 1981,С.33-34.

44.Комаров В.А., Андрианов В.Б. Аналитическое определение шероховатости поверхности при обработке глубоких отверстий. “Вестник машиностроения” № 125, 1985,С.38-39.

45. Комаров В.А., Шурпо А.Н. Дисковая пила. Патент РФ № 94009795/02, 1995.

46. Комаров В.А., Михайлов А.А. Станок для обработки цилиндрических зубчатых колес. Ав. св. СССР № 1349114 от 01.07.1987.

47.Комаров В.А., Шмыков Г.А., Копылов В.Д. Прогнозирование шероховатости боковых поверхностей прямоугольных пазов, формируемых дисковыми прорезным инструментом. ЦНТИ, Поиск. ПТО, выпуск 8, 1988 .

48. Комаров В.А., Мольков В.Н. Высокоскоростная резка материалов стандартными пилами на модернизированном станке модели 8Г663. “Техника. Технология. Управление.” № 1,1992,С39-41.

49. Комаров В.А., Сапронов В.С. Обработка зубьев шестерен по методу бреющего резания. Вопросы оборонной техники, серия 2, вып. 1(245)-2(246),М.,1993,С. 45-47.

50. Комаров В.А., Сапронов В.С. Расчет скорости резания при обработке эвольвентных профилей зубьев колес по методу бреющего резания. Прогрессивные информационные и технологические процессы в машиной и приборостроении. Орел, ОГТУ, 1993,С. 94-98.

51.Комаров В.А., Анисимов А.Н. Высокоскоростная обработка керамических материалов. “Технология металлов”, М., “Машиностроение”, 1999,С.28-29.

52. Комаров В.А., Анисимов А.Н. Физико-математический анализ причин интенсивного износа абразивных инструментов. “Технология металлов” №8, М., ”Машиностроение”, 1999, С.32-34.

53. Комаров В.А. и др. Способ шлифования длинномерных плоских изделий. Патент Ru 2131803 С1В24В/70, М.,1999.

54. Комаров В.А. Количественная оценка износа инструментов при резании. Сб. Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения “Technology -2001”, материалы международной научно- практической конференции, Орел, ОГТУ, 2001.С.179-184.

55. Комаров В.А. Поверхностная закалка при резании. Материалы четвертой международной научно- практической конференции “Качество машин”,ТомII, Брянск, БГТУ, 2001.С.189-191.

56. Комаров В.А. Теплофизический подход к классическому решению задач определения энергии и силы разрушения твердых тел при резании. Деп. научные труды. ВИНИТИ, №6 (176), 1985, 134 с.

57. Комаров В.А. . Комаров В.А., Серебряков В.И., Хоздрик Р.В. Оптимизация процесса дробеударного упрочнения детали по характеристикам качества поверхности. Материалы четвертого международного конгресса по конструкторско-технологической информатике. Том II. М. МГТУ- Станкин, С. 139-141.

58. Комаров В.А. Исследование влияния кинематики процесса формообразования параметров инструмента на шероховатость обработанной поверхности и долговечности деталей машин технологическими методами обработки. Научные труды ВЗМИ, т. 15, изд-во М.,1975.С.144-148.

59. Комаров В.А., Лаврентьев В.Н. Фрезерование нежестких валов цилиндрическими фрезами. Деп. научные труды. ВИНИТИ, №8 (166), 1985, С.128-131.

60. Комаров В.А. Расчет сил резания по аналитическим уравнениям. Резание и инструмент. N 37, Харьков, Вис ша школа, 1989,С. 11-19.

61..Komarov V. The new impulse theory of metal cutting. The Rolex Awards for Enterprise., Switzerland, Geneva, 1996, 15с.

62.Лашне С. И., Юликов М. И. Проектирование металлорежущих инструментов с помощью ЭВМ., М. Машиностроение. 1976.

63. Лоладзе Т.И. Износ режущего инструмента. М., “Машиностроение”, 1975.

64. Ли Д. Влияние скорости резания на стружкообразование при прямоугольном резании. Конструирование 1974, 240 с.

65. Люкшин В.С. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. М., “Машиностроение”, 1968.

66. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М., 1969.

67. Михайлов А.А., Затуловский Д.М., Комаров В.А. Общие уравнения для поверхностей резания. Сб. “Повышение надежности и долговечности деталей машин технологическими методами обработки”. Научные труды ВЗМИ, т.15, изд- во М.,1975.С126-144.

68. Михайлов А.А., Затуловский Д.М., Комаров В.А., Плешаков В.В. Способ чистовой обработки эвольвентных профилей зубьев зубчатых колес. Ав. св. СССР № 1098143. Заяв. № 345200/25-08, (110675). М., 1984.

69. Михайлов А.А., Комаров В.А., Андреанов В.Б., Сотников А.В. Способ фрезерования тел вращения. Ав. св. СССР № 372955. М.,1985.

70. Михайлов А.А., Люкшин В.С. , Комаров В.А., Плешаков В.В., Орлов Е.Н. Способ обработки по методу бреющего резания. Ав. св. СССР № 2959442/25-08. Заяв. №104225. М., 1983.

71. Михайлов А.А., Комаров В.А., Сотников А.В. Способ повышения качества поверхностного слоя плоских деталей. “Станки и инструмент” № 4, 1985,С. 26-28.

72. Михайлов А.А., Комаров В.А., Сотников А.В. Получение регулярного микрорельефа на плоских деталях при фрезеровании. “Станки и инструмент” № 7, 1986,С. 29-31.

73. Михайлов А.А., Комаров В.А., Андрианов В.Б. Обработка сквозных отверстий. “Вестник машиностроения” № 2, 1985С.32-33.

74. Михайлов А.А., Комаров В.А., Сотников А.В., Андрианов В.Б. Способ фрезерования тел вращения. Ав. св. СССР № 1171231, 8.07.1985.

75. Михайлов А.А., Смелянский В.М., Комаров В.А., Сотников А.В. и др. Способ комбинированной упрочняюще-чистовой обработки. Ав. св. СССР № 1669692 от 15.04.1991.

76. Михайлов А.А., Комаров В.А., Щебров О.М. и др. Способ отделочно-упрочняющей обработки. Ав. св. СССР № 1801731., 1992.

77. Михайлов А.А., Комаров В.А., Саркисян П.С. и др. Способ отделочной обработки эвольвентных профилей зубьев зубчатых колес. Ав. св. СССР № 1563056, от 6.11.1990.

78. Михайлов А.А., Комаров В.А. Станок для обработки цилиндрических зубчатых колес. Ав. св. СССР № 1349114, 1.07.1987.

79. Мольков В.И., Комаров В.А., Исиков Л.А., Сапронов В.С. Устройство для установки фрезы на станке. Ав. св. СССР № 95101823, от 7.02.1995.

80. Мольков В.И. Повышение производительности и качества отрезки проката черных и цветных металлов выполняемой дисковым сегментным инструментом на круглопильном оборудовании. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М.,МИП.,1993.

81.Макаров А.Д. Оптимизация процессов фрезерования. М., “Машиностроение”, 1976, 276 с.

82. Непомнящий Е.Ф. Трение и износ под воздействием струи твердых сферических частиц. Сб. “Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа”. М., Наука, 1971, с. 190-200.

83. Преображенская Е.В. Обеспечение качества цилиндрических поверхностей методом совмещенной отделочно-упрочняющей обработки. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М., 2001.

84. Преображенская Е.В., Албагачиев А.Ю., Комаров В.А. Способ отделочно-упрочняющей обработки поверхностей резанием за один проход инструмента. Справочник. Инженерный журнал, № 6, 1999, С. 40-41.

85. Родин П.Р. Основы теории проектирования режущих инструментов. М. Машгиз, 1960.

86. Резников А.Н. Теплообмен при резании и охлаждении инструментов. М., Машгиз, 1963.

87. Резников А.Н. теплофизика резания. М., “Машиностроение”, 1969, 95 с.

88.Режимы резания металлов. Справочник. 3-е изд. Перераб. Допол. М. Машиностроение. 1972.

89.Семенченко И.И. Проектирование металлорежущих инструментов. М., Машгиз, 1963, 952 с.

90.Серебряков В.И., Комаров В.А. Расчет характеристик упруго-пластического контакта при ударе. Деп. научн. работы. ВНИИТЭМР, 1986, № 8 (178) с. 80.

91. Сорокин Г.М., Албагачиев А.Ю., Меделяев И.А. Экспериментальная установка для исследования поверхностной энергии металлов и сплавов./ Трение и износ, № 5,1986.

92. Сотников А.В. Повышение производительности и качества обработки плоских поверхностей деталей. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М.,1987.

93. Сапронов В.С. Повышение эффективности зубообработки бреющим зуботочением. Диссертрация на соискание ученой степени к.т.н., М., 1995.

94. Тайц Б.А. Производство зубчатых колес. М., “Машиностроение”, 1975.

95. Тихонов В.М. и др. Зависимость интенсивности изнашивания инструмента. Информ. изд-е ВИНИТИ, вып. 7, 1968.

96. Филоненко С.И. Резание металлов. Киев, Техника, 1975, 175 с.

97. Фадеев Л.А., Албагачиев А.Ю. Повышение надежности деталей машин., М., “Машиностроение”, 1993.

98.Хрущев М. М., БабичевМ. А. Исследование изнашивания металлов. Из-во АН СССР, 1980.

99. Ханин Н.В. Математическое моделирование процесса поверхностного разрушения деталей машин и приборов. М.,ВЗМИ, 1978, с. 75.

100. Этин А.О. Кинематический анализ методов обработки металлов резанием., М., “Машиностроение”, 1964.

101.Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущих инструментов с обрабатываемым материалом. М. Машиностроение. 1988.