Введение к работе
Актуальность проблемы.
По мере развития машиностроения, организации новых отраслей
по производству машин и оборудования различного технологического
назначения номенклатура деталей с глубокими отверстиями быстро
расширяется. Трудности обработки отверстий возникают с увеличением
их глубины. Глубокие точные отверстия в сплошном материале
обрабатываются за несколько операций. Наиболее сложными с
технологической точки зрения являются черновые операции. Их основными особенностями, порождающими технологические трудности, являются следующие: принудительный отвод стружки из отверстия маложесткой заготовки; малая жесткость технологической системы СПИЗ, что является препятствием для повышения производительности.
Основной проблемой при сверлении отверстия в сплошном материале является обеспечение точности формы и расположения оси отверстия, а именно увод оси относительно теоретического ее расположения и разбивка отверстия.
Рост номенклатуры деталей, имеющих в своей конструкции глубокие отверстия, требует непрерывного совершенствования технологии их обработки с целью повышения точности и производительности.
Одной из актуальных проблем, стоящих перед производством, является повышение внимания к вопросам влияния режимов резания на параметры процесса резания, определяющие точность и качество обработанной поверхности. В настоящее время перспективным направлением является учет динамики процессов резания при разработке технологии механической обработки и рассмотрение вопросов регулирования динамических характеристик процесса резания путем изменения параметров технологической системы, в частности, жесткости подсистем инструмента и заготовки.
Цель работы: повышение точности формы и размеров отверстий, просверленных в сплошном материале в осесимметричных деталях путем настройки динамических параметров технологической системы процесса сверления.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Разработать расчетную схему процесса сверления отверстий в осесимметричных деталях;
-
Построить и проанализировать математическую модель технологической системы процесса сверления;
-
Теоретически исследовать влияние сверления с использованием комплексных колебаний, возбуждаемых энергией зоны резания, на процесс резания и точность обработанного отверстия;
-
Разработать и теоретически обосновать метод и алгоритм настройки динамических характеристик технологической системы сверления, обеспечивающей снижение сил резания и повышение точности отверстия;
-
Спроектировать экспериментальную установку для сверления отверстий, обеспечивающую возможность настройки динамики технологической системы сверления за счет изменения характеристик подсистемы «инструмент-волновод»;
-
Экспериментально исследовать влияние разработанных методов и средств технологического воздействия на динамику процесса и точность обработанного отверстия.
Методы исследования: методы теории резания, теории колебаний, теории упругости, теории автоматического управления, технологии машиностроения, методы планирования эксперимента. Научная новизна работы. Разработана математическая модель процесса сверления с учетом коэффициентов координатной связи осевых и крутильных перемещений в инструментальной подсистеме с волноводным преобразователем. Разработан способ динамической настройки технологической системы процесса сверления, в основе которого лежит способ управления вибрациями в технологической системе за счет настройки жесткости подсистемы «инструмент-волновод» и скорости резания. Разработана операционная технология сверления глубоких отверстий с использованием инструмента с волноводным преобразователем. Новизна работы подтверждается патентом РФ №2245763.
Практическая ценность. Разработана и изготовлена оригинальная установка для сверления отверстий с вибрациями в осесимметричных деталях с использованием энергии зоны резания в качестве источника вибраций. Результаты работы внедрены на ОАО «Азотреммаш», г. Тольятти.
Апробация работы. Установка для сверления выставлялась на Международном форуме «ПромЭКСПО-2004», ВВЦ, г. Москва, автор награжден медалью «Лауреат ВВЦ». Автором опубликовано 6 печатных работ. Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» ТГУ, конференциях: «Высокие технологии в машиностроении», Самара, 2002, Пенза, 2003; «Автоматизация технологических процессов в машиностроении», Волгоград, 2003; «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении», Тольятти, 2005.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, пять глав основного содержания, заключение, список литературы из 90 наименований, приложения. Работа содержит 60 рисунков, 4 таблицы, 148 страниц основного текста.
