Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода Жавнеров Алексей Николаевич

Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода
<
Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Жавнеров Алексей Николаевич. Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Жавнеров Алексей Николаевич; [Место защиты: Ом. гос. техн. ун-т].- Омск, 2010.- 165 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2527

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Аналитический обзор основных направлений повышения эффективности токарной обработки жаропрочных сплавов на никелевой основе 9

1.1. Оптимизация режимов резания и геометрических параметров инструмента при токарной обработке деталей 9

1.2. Анализ существующих представлений о действительных механических характеристиках никелевых сплавов при резании 11

1.3. Теоретическое определение сил резания и технологических ограничений, связанных с силами резания 16

1.4. Определение температуры при резании и технологических ограничений, связанных с температурой 26

1.5. Обобщение влияния условий резания на режимы резания и параметры инструмента, допускаемые его износостойкостью 31

Задачи исследования: 38

Глава 2. Обоснование ограничений на режимы резания и геометрические параметры режущих инструментов при их оптимизации с целью интенсификации токарной обработки заготовок из никелевых сплавов 39

2.1. Постановка задачи оптимизации параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента при предварительной токарной обработке 39

2.2. Влияние формы и наклона режущей кромки на технологические проекции силы резания 42

2.3. Действительные механические характеристики никелевых сплавов при резании и средние касательные напряжения в условной плоскости сдвигай на передней поверхности инструмента 48

2.4. Экспериментальная проверка математической модели по определению сил резания и анализ влияния режима резания и геометрических параметров инструмента на технологические составляющие силы резания 58

2.5. Определение параметров инструмента и сечения срезаемого слоя, допускаемых хрупкой прочностью режущего лезвия 62

2.6. Влияние режима резания и геометрических параметров инструмента на погрешности обработки, связанные с упругими деформациями технологической системы и износом инструмента 73

Выводы по главе 2 76

Глава 3. Определение рациональной скорости резания по температуре при резании никелевых сплавов 78

3.1. О влиянии температурных факторов на характеристики изнашивания и износостойкости режущих инструментов 78

3.2. Теоретическое определение температуры в зоне стружкообразования и на поверхностях режущего инструмента при токарной обработке деталей из никелевых сплавов 82

3.3. Сопоставление теоретически полученных температур с экспериментальными температурами при точении никелевых сплавов 92

3.4. Влияние режимов резания и геометрических параметров инструментов на температуры при токарной обработке деталей из никелевых сплавов 95

Выводы по главе 3 99

Глава 4. Определение режимов резания и параметров инструмента, допускаемых износостойкостью резцов и вызванными их износом погрешностями обработки 101

4.1. Анализ закономерностей изнашивания твердосплавных резцов при токарной обработке деталей из никелевых сплавов 101

4.2. Термомеханическое обобщения влияния условий резания на характеристики изнашивания и износостойкости режущих инструментов при токарной обработке деталей из никелевых сплавов 109

4.3. Влияние режимов резания и формы режущего инструмента на шероховатость обработанной поверхности 117

Выводы по главе 4 119

Глава 5. Практические рекомендации по совершенствованию технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей 121

5.1. Программа для расчета режимов резания и определения рациональных геометрических параметров инструмента с учетом технологических требований к предварительной или окончательной (чистовой) токарной обработке 121

5.2. Рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров инструмента и режимов резания при черновой токарной обработке деталей из никелевых сплавов 128

5.3. Рекомендации по назначению рациональных геометрических параметров инструмента и режимов резания при чистовой токарной обработке деталей из никелевых сплавов 130

5.3. Экспериментальное и теоретическое обоснование рекомендаций по геометрическим параметрам инструмента и режимам резания 135

Основные выводы и результаты работы 141

Список литературы 144

Приложение 159

Введение к работе

Актуальность. При производстве авиационных двигателей широко (более 50%) используются сплавы на никелевой основе, причем значительную долю
(20–25%) общей трудоемкости составляет трудоемкость токарных операций.

В связи с тем, что масса исходных заготовок существенно (иногда на порядок) превышает массу готовых деталей, основной проблемой совершенствования технологии предварительной токарной обработки, осуществляемой с целью удаления излишнего припуска, является снижение ее трудоемкости за счет интенсификации процесса резания с учетом ограничений, связанных, главным образом, с износостойкостью режущих инструментов.

Проблемы совершенствования технологии окончательной (чистовой) токарной обработки связаны с необходимостью обеспечения выполнения высоких требований износостойкости инструмента, к биению и шероховатости плоских, цилиндрических и конических обработанных поверхностей, а также с разработкой технологии обработки сложных поверхностей вращения с криволинейными образующими, например, так называемых «карманов».

Решение перечисленных выше задач требует системного подхода к совершенствованию применяемых инструментальных материалов, геометрической формы режущих инструментов, оптимизации режимов резания и припусков на чистовую токарную обработку.

Наиболее эффективным путем решения большей части этих задач является теоретический анализ погрешностей обработки, шероховатости обработанной поверхностей, а также износостойкости режущих инструментов, рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих лезвий с учетом изменения действительных механических свойств никелевых сплавов в процессе резания под влиянием деформаций, скоростей деформации и неравномерно распределенных температур, то есть на основании термомеханического подхода.

В связи с этим совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей (ГТД) из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода является актуальной задачей, представляющей большой практический и научный интерес.

Цель работы. Интенсификация предварительной токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов, совершенствование технологии обработки сложных поверхностей вращения с криволинейными образующими, теоретическое определение рациональных режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов, обеспечивающих технологические требования к точности и шероховатости обработанных поверхностей деталей при их окончательной обработке .

Направление исследований заключается: в разработке и экспериментальной проверке математических моделей влияния режимов резания, геометрических параметров режущих инструментов, действительных механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов на изнашивание и износостойкость инструментов, а также на погрешности и шероховатость обрабатываемых поверхностей, связанных с изнашиванием инструмента и силами резания; в теоретическом описании влияния изменений режимов резания и сечения срезаемого слоя, действительных геометрических параметров и износа инструмента на износостойкость инструмента, погрешности и шероховатость обрабатываемых поверхностей при обработке сложных поверхностей вращения с криволинейной образующей.

Методы исследований: экспериментальные методы измерения шероховатости, волнистости, обработанных поверхностей, сил резания, параметров износа режущего инструмента; планирование эксперимента и статическая обработка экспериментальных данных с целью их аппроксимации подходящими функциями теоретически определяемых факторов; теоретические методы расчета действительных механических характеристик никелевых сплавов в процессе резания, температур, сил резания, биения и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Достоверность и обоснованность основных результатов и выводов достигалась сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными, применением статистических методов планирования и обработки эксперимента, апробацией полученных результатов в производственных условиях, а также использованием современных научно-обоснованных термомеханических методов исследования, совершенствованием схематизации исследуемых процессов.

На защиту выносятся математические модели, программы для ЭВМ и практические рекомендации по назначению режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов:

при предварительной обработке деталей ГТД из никелевых сплавов, учитывающие ограничения, связанные с силами резания и хрупкой прочностью режущих инструментов и обеспечивающие интенсификацию токарной обработки;

при чистовой токарной обработке цилиндрических, торцовых, конических и фасонных поверхностей деталей ГТД из никелевых сплавов, и учитывающие связь условий токарной обработки с биением, шероховатостью, волнистостью обработанных поверхностей и влияние термомеханических характеристик процесса обработки на изнашивание режущего лезвия;

Научная новизна заключается:

в обобщении влияния условия резания на характеристики технологического процесса токарной обработки деталей ГТД, достигнутом на основе установленных в работе зависимостей интенсивности изнашивания инструмента от температуры формоустойчивости и напряжений в режущем клине, сил резания от действительных механических характеристик никелевых сплавов при резании с учетом технологических ограничений по биению, шероховатости и волнистости обработанной поверхности;

в определении параметров сечения срезаемого слоя и геометрии инструмента с учетом отношения максимальных касательных напряжений, вычисленных по силам на поверхностях инструмента, к пределу прочности инструментального материала на изгиб, использующегося в качестве ограничения по хрупкой прочности инструмента;

в определении скорости резания, допускаемой интенсивностью изнашивания инструмента, с использованием нового фактора – температуры формоусточивости, обобщающего влияние максимальных температур передней и задней поверхностей режущего лезвия на возникновение и интенсивность протекания пластических деформаций и изнашивания режущего лезвия;

Практическая полезность диссертации заключена в разработанных программах и рекомендациях:

по назначению параметров технологического процесса токарной обработки деталей ГТД из никелевых сплавов: рациональных припусков на чистовую обработку, режимов резания и геометрических параметров с учетом технологических требований к биению, шероховатости обработанных поверхностей и износостостойкости инструмента;

по применению резцов с криволинейными зачищающими кромками ограниченной длины увеличенного радиуса при вершине с регламентированным смещением вершины, с регламентированным предварительным притуплением инструмента по задней поверхности для чистовой токарной обработки цилиндрических, торцовых и конических поверхностей деталей из никелевых сплавов, а также приспособлении для заточки таких резцов.;

использованных при производстве двигателей (на ММПП «САЛЮТ»), в учебном процессе (в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ), а также в научных исследованиях другими учеными.

Реализация результатов. Программы и практические рекомендации использованы при совершенствовании чистового точения газотурбинных дисков на ФГУП ММПП «Салют». Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в НТИ НИЯУ МИФИ, в ОмГТУ.

Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались на международных и межрегиональных конференциях и семинарах, проводившихся в г. Тюмени, Томске, Харькове (Алуште), Екатеринбурге, Омске.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 работы в журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий, рекомендованных ВАК для опубликования материалов диссертационных работ, получено одно свидетельство государственной регистрации программ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложения.

Анализ существующих представлений о действительных механических характеристиках никелевых сплавов при резании

Разработка более совершенных уравнений, определяющих свойства обрабатываемых материалов (определяющих уравнений), необходима, в частности, для повышения точности теоретического определения температур и сил резания.

Влияние конечного истинного сдвига на касательные напряжения в условной плоскости сдвига при точении сталей: 1-35ХЗМН, 2- Х13, 3 — 4ХВС. Экспериментальные данные Н.Н.Зорева

В механике резания, начиная с конца 50-х годов XX в., для оценки средних касательных напряжений в зоне стружкообразования и на передней поверхности инструмента, использовались эмпирические соотношения, связывающие эти на-пряжения с прочностными характеристиками обрабатываемого материала, полу- ; ченными в статических испытаниях на растяжение при температуре 20 С. Наибольшую известность получили эмпирические формулы, полученные Н.Н.Зоревым [38]

Однако допущение о постоянстве средних контактных удельных касательных сил и о независимости их от температуры во многих случаях не соответствовало имеющимся экспериментальным данным. В частности, с этих позиций не получило объяснения наблюдавшееся Н.Н.Зоревым уменьшение касательных напряжений в плоскости сдвига с ростом деформации (рис. 1.1). В. С. Кушнером эти экспериментальные факты связывались с влиянием температуры (рис.1.2.).

Наряду с гипотезой о постоянстве прочностных характеристик обрабатываемого материала при резании, в последние годы в теории стружкообразования все более широко и успешно применяется термомеханическая модель сопротивления материала резанию. Примером такой модели является определяющее уравнение М.А.Зайкова [28]

Оно основывается на известных общенаучных представлениях, согласно которым при резании, как и при других видах сложного нагружения, на предел текучести оказывают существенное влияние не только механические характеристики материала при растяжении, но и температура, деформация и скорость деформации. Аналогичные уравнения предлагались М.А.Большаниной и В.Д.Кузнецовым, а также и другими исследователями [101,118].

Многие.отечественные и зарубежные исследователи допускали, что влияние скорости деформации и температуры при резании взаимно компенсирует друг , друга и поэтому предел текучести деформируемого материала при резании не зависит ни от скорости деформации, ни от температуры. Так, например, Мак-Грегором и Фишером использовался критерий, обобщающий влияние скорости деформации и температуры: температура, модифицированная скоростью деформации:

Однако эта гипотеза не получила достаточно убедительных экспериментальных доказательств. Поскольку скорость деформации достигает при резании значений порядка 105 — 10 с"1 в зоне относительно небольших деформаций и температур, в этой области температура еще не может компенсировать упрочняющее влияние скорости деформации и деформации. Вследствие этого предел текучести при резании может быть существенно выше, чем при статических испытаниях на растяжение или сжатие. Согласно данным [25,101] влияние температуры должно преобладать вблизи конечной границы зоны стружкообразования и в зоне контактных пластических деформаций на передней поверхности. Так что, если тем пература и скорость деформации в некоторых случаях и способны взаимно компенсировать влияние на предел текучести, нет никаких оснований считать, что это происходит при любых условиях резания. контактных напряжении по

Необходимость и целесообразность учета взаимосвязи температуры и предела текучести (т.е. термомеханического подхода) обосновывалась Т. Н. Лоладзе [66,67,68], Н. В. Талантовым [129] (рис. 1.3), В.С.Кушнером [25], многими зарубежными исследователями.

В.С.Кушнером показано, что по механическим характеристикам при растяжении с учетом способности материала к деформационно-скоростному упрочнению и температурному разупрочнению можно определить не средние, а только максимальные значения предела текучести при резании. Решая уравнение М.А.Зайкова для адиабатических условий деформации, в работе [25] получены формулы для. максимального значения предела текучести при резании:

Поскольку максимальные значения предела текучести не зависят от прочих условий резания, именно их и следует использовать в качестве характеристик обрабатываемого материала при резании.

Экспериментальным доказательством существенной зависимости предела текучести на сдвиг от скорости деформации при резании можно считать экспери- ментально доказанное его изменение при переходе от застойной зоны, в которой пластические деформации осуществляются с характерными для процесса резания высокими скоростями, к фаске износа на задней поверхности режущего лезвия, где пластические деформации практически уже не происходят и механические свойства материала такие же, как при статическом нагружении.

В отличие от задней поверхности распределения контактных касательных напряжений на передней поверхности, а следовательно, и их средние значения существенно зависят от температуры [25]. Таким образом, в многолетней дискуссии ученых о том постоянны ли касательные напряжения (предел текучести) при резании или зависят от температуры, по-своему в какой-то мере оказались правы и те, и другие. Только вывод о постоянстве предела текучести справедлив по от- . ношению к максимальным значениям предела текучести, а вывод о зависимости предела текучести от температуры — к распределению предела текучести на передней поверхности и к пределу текучести вблизи конечной зоны стружкообразо-вания.

В справочной литературе имеются данные об изменении механических характеристик различных сплавов при повышенных температурах [138].

Влияние формы и наклона режущей кромки на технологические проекции силы резания

Поскольку большинство известных теоретических формул для расчета сил резания [101] получено для схемы свободного прямоугольного точения и не учитывали особенностей процесса резания никелевых сплавов, ниже представлены уравнения и математические модели для несвободного косоугольного резания инструментами прямолинейными режущими кромками, закругленными по дуге окружности в окрестности вершины.

Для расчёта сил при косоугольном точении на закругленном участке режущей кромки этот участок разбивали её на N дифференциально малых элементов. Для каждого элемента определялись приращения силы резания (рис.2.2). Технологические составляющие силы резания Рх, Ру и Р, определялись интегрированием соответствующих проекций приращений силы резания по длине режущей кромки.

Приращения проекции силы резания на технологические оси определялись из предположения о перпендикулярности плоскости стружкообразования режущей кромке (рис. 2.2). Для теоретического определения удельных сил на передней поверхности К? и Kv необходимо иметь сведения об усадке стружки С, и средних касательных напряжениях ту в условной плоскости сдвига и qF на передней поверхности инструмента.

Для обобщения влияния условий резания на усадку стружки было использовано известное положение о том, что при точении конкретной стали и постоянном переднем угле усадка стружки для различных подач и скоростей резания в координатах «усадка-средняя температура передней поверхности » обобщается единой зависимостью.

Для никелевых сплавов это предположение подтверждается обработкой экспериментальных данных, полученных В.А.Гореловым.

Средняя температура передней поверхности рассчитывалась по программе, которая будет описана в главе третьей диссертации.

Зависимость усадки стружки от средней температуры передней поверхности аппроксимирована степенной функцией:

Длина контакта стружки с резцом рассчитывалась по формуле Н.Г.Абуладзе [1,2] Средние касательные напряжения в условной плоскости сдвига и на передней поверхности режущего лезвия рассчитывались по программам, учитывающим взаимосвязь температуры и предела текучести и влияние температуры, деформации и скорости деформации на действительные прочностные характеристики никелевого сплава.

В нашей работе эта программа уточнена за счет учета влияния температуры на предел прочности никелевых сплавов при растяжении.

В справочной литературе [138] имеются данные об изменении механических характеристик (аъ, 8) сплавов на никелевой основе в зависимости от повышения температуры испытаний (таб.2.2). Для описания физических процессов целесообразно использовать не условный, а действительный предел прочности при растяжении Sb [25]: Sb =аь(1+8).

Теоретическое определение температуры в зоне стружкообразования и на поверхностях режущего инструмента при токарной обработке деталей из никелевых сплавов

Более высокий уровень предела прочности и более высокая склонность никелевых сплавов к деформационному упрочнению (т=0,3), а также большее влияние скорости деформации, связанное с более высокими гомологическими температурами (КЄ5Н= 138), повышают температуру деформации материала в зоне стружкообразования, которая для сплавов на никелевой основе приближается к температуре интенсивного разупрочнения (рис. 3.5).

Таким образом, на температуру деформации при обработке никелевых сплавов влияют действительный предел прочности, передний угол и критерий Ре (рис. 3.7)

Существенное уточнение расчета температуры передней поверхности достигнуто, благодаря учету влияния на температуру деформации теплового потока из зоны стружкообразования в деталь. Этот фактор не учитывался при расчете температур для точения сталей, поскольку тепловой поток в деталь при больших значениях критерия Ре, характерных для точения сталей, был ничтожно мал по сравнению с потоком, соответствующем работе деформации: 2 -3%. При уменьшении критерия Ре до значений, характерных для обработки никелевых сплавов доля теплового потока в деталь возрастает на порядок - до 20 -30%. Таким образом, учет влияния теплового потока на температуру деформации уточняет определение этой температуры на 20-30%. Таким образом при резании никелевых сплавов в зоне стружкообразования возникают значительно более высокие температуры деформации, чем при резании сталей. Передний угол инструмента и критерий Ре оказывают на температуру деформации при резании никелевых сплавов большее влияние, чем при резании сталей.

В связи с существенным влиянием температуры, деформации и скорости деформации на предел текучести никелевых сплавов при расчете температуры, возникающей на контактных поверхностях режущего инструмента необходимо использовать термомеханический подход [25]. Расчет температур, возникающих при обработке никелевых сплавов имеет и свои особенности отличительные от применяемых для сталей. В связи с этим ниже описываются принятые схематизация и особенности методики расчета температуры на передней поверхности инструмента при резании никелевых сплавов.

Для расчета приращения температуры на передней поверхности необходимо знать длины участков пластического и упругого контакта, длину участка упрочнения и значение предела текучести в конце этого участка и закон разупрочнения обрабатываемого материала, т.е. зависимость предела текучести от температуры.

Усадку стружки будем считать известной, поскольку она мало изменяется и при необходимости легко и оперативно может быть измерена и уточнена. По усадке стружки вычислим эффективную относительную длину контакта стружки с инструментом, воспользовавшись известной формулой профессора Н.Г.Абуладзе [1,2]

Как показали измерения усадки стружки и длины контакта, эффективная длина контакта, вычисленная по формуле (2.20), при обработке никелевых сплавов твердосплавными резцами превышает длину пластического участка контакта, но меньше полной длины контакта и примерно соответствует соотношению:

Локализованный сдвиг, при котором достигаются максимальные значения предела текучести на поверхностях застойной зоны скорректируем с помощью соотношения:

Максимальное значение предела текучести q, достигаемое на передней и задней поверхностях застойной зоны, примем за безразмерную плотность теплового потока в .начале участка, на котором действует источник тепла. Координата начала этого участка (участка упрочнения), определится по формуле (рис.3.4)

Термомеханическое обобщения влияния условий резания на характеристики изнашивания и износостойкости режущих инструментов при токарной обработке деталей из никелевых сплавов

В качестве функции, определяющей влияние температуры формоустойчивости вф и напряжения ам на интенсивность изнашивания режущего инст- румента, выберем не одну параболу, как это было принято в работе [25], а семейство парабол, зависящих от параметра JM (рис. 4.12): Поскольку, начиная с некоторых достаточно высоких значений температуры, с увеличением темперы интенсивности изнашивания инструмента резко возрастают, в качестве предельной допускаемой температуры формоустойчивости принято значение гомологической температуры 7 ,, равное 0,8 - 0,85, единое для различных а. Значение наибольшей интенсивности изнашивания Ъ\ также принято единым для различных а, но его величина должна быть определена по экспериментальным данным. Анализ имеющихся экспериментальных данных показал, что в области «оптимальных» гомологических температур интенсивности изнашивания слабо зависят от температуры формоустойчивости, но существенно изменяются в зависимости от напряжения а. Оптимальные гомологические температуры Т 4Л при изменении напряжения а от 0 до 1 имеют тенденцию к увеличению. Установлено, что при минимальных напряжениях минимум интенсивности изнашивания примерно соответствует гомологической температуре Тф0, равной 0,6, а при наибольших напряжениях (о=1) гомологическая температура Т ф0 примерно соответствует значению 0,7. Для промежуточных значений напряжения принят линейный закон изменения температуры т;0: Значения факторов Хь Х2, Х3 рассчитывались для конкретных условий опытов, значения интенсивности изнашивания определялись по экспериментально полученным зависимостям h(L). Наибольшее 81 и наименьшие ( о13 , "1] значения интенсивностей изнашивания рассчитывались как коэффициенты регрессии методом наименьших квадратов из условия минимума суммы квадратов относительных ошибок. Для повышения точности аппроксимации диапазон изменения напряжения а разбивался на два: [0,7... 1,0] и [ 0,7]. Для каждого из диапазонов изменения напряжения а определялись свои коэффициенты регрессии. Анализ полученных расчетных зависимостей h(L) и SLty, J) позволяет выбрать оптимальные параметры режима резания и геометрии режущего инструмента.

Полученные уравнения для интенсивности изнашивания режущего лезвия использовались для расчета зависимостей ширины фаски износа от пути резания с помощью интегрирования (рис. 4.7): Полученные уравнения были положены в основу теоретического расчета зависимостей ширины фаски износа от пути резания. Для осуществления этих расчетов разработана специальная программа, с помощью которой впервые для условий обработки заготовок из никелевых сплавов теоретически путем расчета на ЭВМ получены зависимости ширины фаски износа от пути резания для разноообразных условий обработки (рис. 4.14). Расчетная зависимость изменения ширины фаски износа от пути резания при точении сплава ЭП-742 ВД, ВК8, (у=10, а=10, q =45, фі=45, г=1 мм,» t=l,5 мм), экспиримент, - расчет: a) v=30 м/мин; S=0,067 мм/об , б) v=6 м/мин; S=0,14 мм/об, в) v=20 м/мин; S=0,215 мм/об , г) v=13,8 м/мин; S=0,29 мм/об , д) v=3 м/мин; S=0,47 мм/об , е) v=12 м/мин; S=0,47 мм/об , ё) v=7,5 м/мин; S=0,784 мм/об. Сопоставление расчетных результатов с экспериментальными показало их хорошее согласование.

Разработанная математическая модель и основанные на ней программы использовались также для теоретического определения зависимостей погрешностей обработки, связанных с износом режущего лезвия, от разнообразных условий резания. При этом зависимость погрешностей, связанных с износом режущего инст румента, от ширины фаски износа определялась формулой: А3 = . ctgagy Некоторые из зависимостей погрешностей обработки от пути резания представлены на рисунке 4.15. Анализ процесса изнашивания режущего инструмента при точении заготовок из никелевых сплавов показал, что износ резцов и, в частности, такой параметр, как приращение ширины фаски износа задней поверхности, оказывает непосредственное влияние не только на погрешности обработки (биение обработанной поверхности, но и на шероховатость обработанной поверхности. Непосредственное влияние приращения ширины фаски износа на шероховатость обработанной поверхности при точении сплавов на никелевой основе связано с неравномерностью износа зачищающей кромки (окрестности вершины резца), что приводит к копированию неравномерно изношенного профиля режущей кромки обработанной поверхностью (рис. 4.16). Рис.4.16. Профилограммы задней поверхности зачищающей кромки резца (1) и обработанной поверхности (2) при неравномерном износе при обработке сплава ЭИ-698ВД инструментом ВК 10-ОМ: V = 15 м/мин, S = 0,95 мм/об, t = 0,05 мм, L = 50 м, h =0,15 мм, q = 45, у = 0, а= 6, / = 4,3 мм Влияние прочих факторов (подачи, радиуса закругления вершины резца в плане) учитывается известной формулой Чебышева [101] С учётом вышесказанного, экспериментально полученные зависимости шероховатости обработанной поверхности при точении заготовок из никелевых сплавов аппроксимировались функцией вида

Похожие диссертации на Совершенствование технологии токарной обработки деталей газотурбинных двигателей из никелевых сплавов на основе термомеханического подхода