2.6 Назначение способов обработки резанием

При проектировании технологического процесса изготовления конкретной детали метод обработки резанием, как правило, предопределен формой, размерами, обрабатываемой поверхности и требованиями к ее точности и качеству поверхностного слоя. В справочниках приведены возможные значения скорости процесса, его производительности (минутного съема материала) и удельной энергоемкости различных методов обработки резанием алюминиевых, титановых, жаропрочных на никелевой основе и тугоплавких на основе ниобия, тантала, молибдена и вольфрама сплавов, а также высокопрочных сталей. Там же представлены для этих же материалов характеристики состояния поверхностного слоя: глубина и степень наклепа (упрочнения) и среднее арифметическое отклонение микропрофиля обработанной поверхности.

Данные этих таблиц, характеризуют технологические возможности различных методов обработки. При их анализе, однако, необходимо дополнительно учитывать фактор нестабильности свойств поверхностного слоя детали, который тесно связан с методом обработки резанием.

Исследования [34] субструктурного упрочнения поверхностного слоя сплава ХН77ТЮР после точения, фрезерования и Однако нестабильность упрочнения, обусловленная колебаниями глубины развития дислокационных полос скольжения зависит от степени нестационарности условий нагружения. Когда имеет место колебание действующей на поверхность нагрузки (силы резания), тогда наблюдаются более существенные колебания характеристик упрочнения поверхностного слоя вдоль направления обработки. Колебания действующей нагрузки могут вызываться нестабильным припуском на обработку, рассеянием свойств заготовки и инструмента, его износом и другими причинами.

Нестабильность упрочнения меньше, например, после точения и больше после сверления и фрезерования. Параметры обработки, которые увеличивают силу резания, как правило, повышают дисперсию глубины упрочнения.

Назначение условий, уменьшающих сечение среза и снижающих объем и интенсивность деформаций (например, увеличением переднего угла инструмента и скорости обработки), создает предпосылки уменьшения негативного влияния силового фактора на выходные параметры резания.

Тепловой фактор обычно связывают со скоростью резания, увеличение которой повышает интенсивность теплообразования. При этом можно отметить комбинированное воздействие скорости резания на стабилизацию силового и теплового факторов. Например, с увеличением скорости резания снижаются объем и интенсивность пластической деформации и соответственно нагрузка и время ее действия в зоне обработки. Уменьшается роль деформационного упрочнения в формировании свойств поверхностного слоя детали. Обработка на повышенных скоростях резания обеспечивает поверхностный слой деталей с более стабильными свойствами в сравнении с обработкой на низких скоростях.

Развитие высоких температур на контактных поверхностях при большой скорости резания и их длительное действие на инструмент нивелируют случайный разброс физико-механических свойств инструментального материала в различных своих объемах. Тем самым стабилизируется процесс изнашивания рабочих поверхностей режущего инструмента. Создаются условия для статистической однородности изнашивания во времени с минимальным рассеянием периода стойкости.

Поэтому высокоскоростная и сверхскоростная обработка резанием обладает определенными преимуществами в обеспечении повышенного качества обрабатываемых деталей при стабильном изнашивании режущего инструмента.

Силовой фактор можно стабилизировать адаптивным управлением упругими перемещениями в технологической системе, автоматически изменяя подачу, а тепловой фактор - поддерживая постоянной температуру резания (изотермическое резание). При изотермическом резании поддерживается постоянная термоЭДС за счет изменения скорости резания, которая снижается с увеличением износа инструмента.

Исследования В.В. Трусова показали, что точение деталей из жаропрочных сплавов с переменным диаметром в режиме изотермического резания предпочтительнее обработки с постоянной скоростью резания: период стойкости резцов возрастает в 1,5 ... 4 раза при стабилизации характеристик шероховатости обработанной поверхности и деформационного упрочнения поверхностного слоя.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение,1969, 559 с.

2. Верещака А.С., Третьяков И.П. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение, 1986.198 с.

3. Геллер Ю.А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983. 526 с.

4. Гибкие производственные комплексы / Под ред. П.Н. Белянина и В.А. Ле-щенко. М.: Машиностроение, 1984. 384 с.

5. Городецкий М.С., Сулейманов И.У. Системы управления гибкими производ­ственными модулями: Обзор. М.: НИИМАШ. 1983. 72 с.

6. Девор Р., Андерсон Д., Здеблик В. Вариация стойкости инструмента и ее влияние на уравнения стойкости//Конструирование и технология машиностроения. Серия В. 1977. Вып. 3. С. 70-78.

7. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982.432 с.

8. Ермольев Ю.П. Методы стохастического программирования. М.: Наука, 1979.240 с.

9. Жилин В.А. Субатомный механизм износа режущего инструмента. Ростов-изд-во РГУ.1973. 165 с.

10. Ивата К., Муроцу Ю., Ивацубо. Вероятностный подход к определению оптимальных режимов резания//Конструирование и технология машиностроения. 1977. № 1.С. 152-159.

11. Игумнов БД. Расчет оптимальных режимов обработки для станков и автоматических линий. М.: Машиностроение, 1974. 240 с.

12. Исследования процесса резания и режущих инструментов. Томск: изд-во ТПИ, 1984. 180 с.

13. Капустин HJM. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. М.: Машиностроение, 1976. 288 с.

14. Козочкин М.П., Смирнов ВЛ., Сулейманов И.У. Система диагностики состояния инструмента на станках с ЧПУ//Информационный листок МГЦНТИ № 166, 1983.

15. Козочкин М.П., Смирнов В.В. Экспериментальное исследование акусти­ческих явлений при трении твердых тел//Трение и износ. 1983. Т. 4. № 6 С. 991-994.

16. Куфарев ГЛ. Теория завивания стружки//Перспективы развития резания конструкционных материалов. М.: ЦПНГО Машпром, 1980. С. 116-121.

17. Левин Г.М., Танаев B.C. Декомпозиционные методы оптимизации проект­ных решений. Минск: Наука и техника, 1978.240 с.

18. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

19. Лощак М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. Киев: Hayкова думка, 1984. 327 с.

20. Мартин Дж., Доэрти Р. Стабильность микроструктуры металлических систем. М.: Атомиздат, 1978. 280 с.

21. Матвеев ВЛ., Бойков ФЛ. Расчет припусков и операционных размеров технологических процессов механической обработки.Челябинск: ЧПИ, 1970.116 с.

22. Месарович М., Мако Д., Тахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. 264 с.

23. Надежность режущего инструмента. Киев: Технцса, 1972.258 с.

24. Надежность режущего инструмента: Сб. статей. Вып. 2. Киев—Донецк: Вища Школа, 1975. 310 с.

25. Обработка поверхности и надежность материалов//Под ред. Дж. Бурке, Ф. Вайса. М.: Мир, 1984.192 с.

26. О режущих свойствах твердых сплавов со стальной связкой//В кн.: Обра­ботка резанием (технология, оборудование, инструмент). Экспресс-информация, 1983, № 8. М.: НИИМАШ. С. 12-18.

27. Подураев ВЛ. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. 351 с.

28. Подураев ВЛ. Технология физико-химических методов обработки. М.: Машиностроение, 1985. 264 с.

29. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин ВЛ. Автоматические станочные системы. М.: Машиностроение, 1982. 319 с.

30. Синопальников ВЛ., Терешин М.В., Тимирязев ВЛ. Диагностирование износа инструмента//Станки и инструмент. 1986. № 1. С. 27-29.

31. Способ контроля состояния режущей кромки инструмента. Пат. 200358 (ГДР), Ф. Норберт.

32. Соломенцев Ю.М„ Басни АЛ., Балаболин В Л. Интегрированные конструк-торско-технологические системы автоматизированного проектирования обще­машиностроительного применения//Вестник машиностроения. 1983. № 1.С. 37-40.

33. Старков BJC. Дислокационные представления о резании металлов. М.: Машиностроение, 1979. 160 с.

34. Старков В.К. Технологические методы повышения надежности обработки на станках с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1984.119 с.

35. Старков В.К., Масленникова М.Ю. Статистическая оптимизация процесса резания//Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Современные пути повышения производительности и точности металлообрабатывающего оборудова­ния технологических процессов в машиностроении". М.: Мосстанкин, 1980. С. 82-84.

36. Старков В.К., Модебадзе Т.П. Моделирование технологических факторов, необходимых для оптимизации механической обработки//Методы повышения производительности и качества обработки деталей на оборудовании автоматизи­рованных производств. Ярославль. Областное правление НТО Машпром, 1985. С. 29-31.

37. Старков BJC., Протопопова А.Ф. Статистический анализ производитель­ности процесса шлифования/Повышение качества и производительности обработ­ки деталей машин и приборов: Тезисы докладов конференции. Горький, 1984. С. 107-109.

38. Старков В.К., Юрьев ВЛ. Управление качеством обработки при действии переменных технологических факторов//Резание и инструмент. Вып. 26. Харьков: изд-во Харьковского университета, 1982. С. 34-45.

39. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания//Физические процессы при резании металлов. Волгоград: изд-во ВПИ,, 1984. С. 3-37.

40. Физико-химическая механика контактного взаимодействия в процессе резания металлов//Сб. статей. Чебоксары: изд-во ЧГУ, 1984. 122 с.

41. Хает ГЛ. Прочность режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1975. 167 с.

42. Хаги С.К., Рас С.С. Детермированные и вероятностные методы определения оптимальных режимов механической обработки//Конструирование и технология машиностроения. 1976. № 1. С. 295-302.

43. Хейзель У. Методы контроля инструмента и обрабатываемой детали в авто­матизированном производстве//Гибкая автоматизация сверления и фрезерования (по материалам симпозиума на выставке "Металлообработка-84").

44. Юдин ДБ. Математические методы управления в условиях неполной информации. М.: Сов. радио, 1974.400 с.

36. Ясилиеннс Р. О числе равновесных решений в некоторых задачах вектор­ной оптимизации //Сб. Успехи теории игр. Вильнюс: МИНТИС, 1973. С. 29- 34.

36. Desebers L, Schmttgeschwindigkeit, Aufbauschneidenbildung und Schneiden-temperatur beim Umfangsfrasen mit Hairaetall//Zeitschrift fur die Gesamte Technik. VDI-Z. 1972. N 8. В 610-615.

37. Essel VJC. Optimierung des Drehens durch Prozeflrechnereinsatz//Adaptive Control Optimization (ACO) System VDI-Z. Band 115 (1973). N 8. Seite 667. 671 B.

38. К hair A.W. A Study of Acoustic Emission during Laboratory Fatigue Tests on Jennessee Sandstone//Ebenda. P. 57-86.

39. Meyer W., Herberger J., Wejgelt P. Untersuchung der Spanungsprozesses mittels Schauemissions analyse //Beitr. z. 3 Int. KoU. "Schallemission analyse" in Wiss. Berichte der IH Zittay (1980). 253. 1. 93.

40. RamaHngam S., Black J.T. On the Metal Physical Considerations in the Machining of Metals//Paper ASME. 1971, WA/Prod-22. "Transection ASME". 1972. V. 4. P. 261-272.

41. Reach J., Weber P. Ein Beitrag zur Optimierung von Prozeflabscnnitten - Wissen-schafteiche Zeitschrift der Technischen Hochshule. Karl-Marx-Stadt: 22.1980. P. 89-97.

42. Uehara Kunio, Kanda Yuichi. Identification of Chip Formation Mechanism through Acoustic Emission Measurement//Annals of the CJRP. V. 33. Nol. 1984. P. 71-74.

43. Werkstiichklassifiziening und auswahl fur ein flexibles//Fertigungssystem Madrich. Oberkochen Steinhilber H. "Werkstatts technik". 1981. 71. N 8. P. 485-489.

54. Zur Intensivierung spanender Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide (Dokumentation). Wissenschaftliche Schiftenreihe der Technischen Hochschule. Karl-Marx-Stadt: 2. 1980. 118 B.