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

Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Кириллова Алевтина Анатольевна

Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия
<
Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия
>

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

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

Кириллова Алевтина Анатольевна. Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Кириллова Алевтина Анатольевна; [Место защиты: Перм. гос. техн. ун-т].- Пермь, 2009.- 209 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2536

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Проблема технологического обеспечения усталостной прочности дисков ГТД 15

1.1. Анализ дефектов, возникающих при точении дисков ГТД из жаропрочных сплавов, и резервы повышения их усталостной прочности 15

1.1.1. Дефекты дисков турбины и причины их образования 15

1.1.2. Анализ причин образования трещин во фланце диска турбины 18

1.1.3. Анализ типового технологического процесса изготовления диска ТВД 22

1.2. Влияние параметров качества обработки поверхностей на эксплуатационные характеристики деталей ГТД из жаропрочных сплавов 24

1.3. Анализ особенностей конструкции канавочных резцов 28

1.3.1. Анализ конструкций напайных канавочных резцов, применяемых на ОАО «ПМЗ» 28

1.3.2. Преимущества высокопроизводительных конструкций сборных канавочных резцов 31

1.4. Технологические пути повышения усталостной прочности фланца диска ГТД 35

1.5. Выводы, постановка цели и задач исследования 41

Глава 2. Теоретическое исследование контактных явлений при чистовом точении поверхностей канавки 43

2.1. Определение геометрических параметров сечения среза при чистовом точении поверхностей канавки 44

2.1.1. Определение геометрических параметров сечения среза при точении переходного радиуса канавки 46

2.1.2. Определение геометрических параметров сечения среза при точении дна и торцев канавки 63

2.1.3. Сравнительная оценка параметров сечения среза при обработке поверхностей канавки 71

2.2. Постановка задачи и расчёт составляющих силы резания при точении 75

2.3. Постановка задачи и расчёт температуры резания при точении 85

2.3.1. Расчёт среднеконтактной температуры резания 85

2.3.2. Расчёт оптимальной температуры резания 93

2.4. Выводы 96

Глава 3. Прогнозирование и расчет шероховатости при чистовом точении поверхностей канавки фланца диска ГТД 97

3.1. Расчёт шероховатости при точении поверхностей канавки 97

3.1.1. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной геометрией режущей части резца и кинематикой его рабочего движения 100

3.1.2. Расчёт вспомогательного угла в плане при точении дна канавки 108

3.1.3. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной колебательными перемещениями резца относительно обрабатываемой поверхности 112

3.1.4. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной пластическими деформациями материала в зоне контакта с инструментом 122

3.1.5. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной шероховатостью рабочих поверхностей инструмента 124

3.1.6. Расчёт высотного параметра шероховатости Ra при точении поверхностей канавки 124

3.2. Определение рациональной подачи при точении поверхностей канавки 125

3.3. Выводы 127

Глава 4. Технологические возможности процесса чистового точения канавочными резцами 128

4.1. Методика проведения экспериментальных исследований 128

4.1.1. Оборудование и инструмент 128

4.1.2. Исследуемые материалы и образцы 134

4.1.3. Измерительная аппаратура 135

4.1.4. Исследуемые факторы и условия проведения экспериментов 136

4.1.5. Частные методики проведения экспериментов 137

4.1.5.1. Методика измерения составляющих силы резания 137

4.1.5.2. Методика измерения среднеконтактной температуры резания 141

4.1.5.3. Методика определения оптимальной температуры резания 144

4.1.5.4. Методика исследования износостойкости твердосплавных пластин 145

4.1.5.5. Методика исследования качества поверхностного слоя образцов 146

4.2. Математическая обработка результатов исследований 147

4.3. Экспериментальное исследование силовых и температурных характеристик процесса точения 155

4.3.1. Силовые характеристики процесса 155

4.3.2. Температурные характеристики процесса 159

4.4. Экспериментальное определение оптимальной температуры и оптимальной скорости резания 162

4.5. Зависимость стойкости режущего инструмента от технологических условий обработки 166

4.6. Зависимость параметров качества поверхностного слоя от технологических условий обработки 169

4.7. Выводы 180

Глава 5. Практическое применение результатов исследования 182

5.1. Построение математической модели технологического управления качеством поверхностного слоя при чистовом точении поверхностей канавки в дисках ГТД 182

5.2. Алгоритм программы для определения оптимальных режимов резания при чистовом точении поверхностей канавки 186

5.3. Технологические условия чистового точения поверхностей канавки, определённые с помощью оптимизационной модели 190

5.4. Выводы 192

Заключение 194

Список использованных источников 196

Приложение 207

Введение к работе

Обработка металлов резанием является основным способом изготовления деталей машин и механизмов в силу таких своих существенных преимуществ перед другими видами обработки, как универсальность, малая энергоемкость, простота реализации, технологическая маневренность, высокая производительность, возможность обработки деталей любой формы и размеров с высокой точностью и качеством, обеспечивающим требуемые эксплуатационные характеристики машин.

Современное развитие науки о резании связано с созданием новых высокоэффективных, конкурентоспособных машин и механизмов, имеющих более высокие эксплуатационные характеристики. Сегодня это наиболее актуально для такого особого класса сложнейших машин, к которому относятся газотурбинные двигатели (ГТД) для авиации, наземных энергетических и газоперекачивающих установок.

В процессе эксплуатации большинство деталей и узлов ГТД испытывает высокое тепловое воздействие о г газового потока, значительные статические, динамические, вибрационные нагрузки, влияние агрессивных сред. Поэтому для обеспечения высокой прочности и долговечности деталей ГТД применяют специальные сложнолегированные высокопрочные стали и сплавы, достаточно сложные прецизионные конструктивные формы деталей, что, в свою очередь, требует разработки и применения сложных и трудоёмких технологических процессов, выработки научно-обоснованных технологических рекомендаций по выбору оптимальных режимов резания, конструкции и геометрии режущих лезвий инструмента.

Производство новых современных конкурентоспособных ГТД, работающих в более высоких термодинамических условиях, предусматривает применение новых труднообрабатываемых материалов, что значительно увеличивает затраты производства на механическую обработку деталей резанием. Трудоемкость обработки резанием при производстве деталей ГТД со 9 ставляет более 60% от общей трудоемкости [81]. В процессе механической обработки деталей помимо видоизменения формы и размеров заготовки происходит формирование особых свойств поверхностного слоя, его макро- и микроструктуры, что непосредственным образом влияет на усталостную прочность, долговечность деталей и, в конечном счёте, на надёжность и ресурс работы двигателя.

Окончательное формирование основных параметров качества поверхностного слоя и усталостной прочности деталей ГТД происходит на чистовых операциях механической обработки, к которым относятся и процессы точения.

В настоящей работе в качестве объекта исследований выбраны особо ответственные, определяющие ресурс двигателя, тяжелонагруженньте в условиях эксплуатации детали авиационных двигателей — диски газовых турбин. Разрушение дисков приводит, как правило, к отказу двигателя с опасными последствиями, поэтому к их изготовлению предъявляются повышенные требования.

Точение - один из самых распространённых и освоенных процессов. Несмотря на это токарная обработка дисков турбин является наиболее трудоёмкой частью технологического процесса и всегда вызывает определённые трудности, так как труднообрабатываемые жаропрочные сплавы, из которых изготавливаются диски, обладают особыми физико-механическими свойствами (коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью и высокой прочностью) и характеризуются низким коэффициентом обрабатываемости резанием.

Кроме того, диски турбин являются сложнофасонными деталями с множеством различных труднодоступных для обработки поверхностей (карманов, канавок, уступов, выточек, лабиринтных уплотнений и т.д.). К числу таких поверхностей относится внутренняя канавка во фланце крепления диска к валу ротора. В настоящее время токарная обработка канавок выполняется канавоч-ными резцами с напаянными пластинами из твёрдого сплава. Из-за весьма низкой стойкости этих резцов, недостаточной производительности, неудовлетворительного качества обработанных поверхностей, операции обработки канавок являются узким местом при производстве турбинных дисков.

Продолжительное время основными наиболее освоенными инструментальными материалами являлись твердые сплавы отечественного производства ВК8, ВК10ХОМ и др. Однако с созданием новых жаропрочных сплавов с повышенными физико-механическими характеристиками потребовалось освоение и внедрение твёрдых сплавов с более высокими прочностными показателями, износостойкостью и теплостойкостью.

Процесс токарной обработки с применением канавочных резцов является малоизученным процессом механической обработки. Фундаментальные работы в области лезвийной обработки Безъязычного В. Ф., Клушина М. И., Макарова А. Д., Резникова А. Н., Силина С. С, Сулимы А. М., Суслова А. Г. и других учёных позволили более углублённо изучить природу формирования параметров качества поверхностного слоя при точении дисков ГТД из жаропрочных сплавов канавочными резцами.

Системный анализ процесса контурного точения канавок канавочными резцами позволил выделить ряд переменных при обработке факторов: изменяющиеся параметры сечения среза, нарастающий износ инструмента, различие в жёсткости технологической системы на разных участках обрабатываемой поверхности, изменение направления и точки приложения вектора силы резания.

Вследствие наличия вышеуказанных переменных условий, а также склонности к появлению вибраций из-за недостаточной жёсткости режущей части резца, ухудшается качество обработанных поверхностей.

Поэтому, одной из актуальных задач является изучение процесса чистового точения канавочными резцами с целью повышения качества и точно 11

сти обработки поверхностей канавки {торцее, дна и радиусов сопряжения между ними) в турбинных дисках.

Таким образом, путём назначения управляемых параметров режима резания, обеспечивающих получение заданных параметров качества, можно исключить дополнительные доводочные операции и повысить производительность обработки.

Цель работы - технологическое обеспечение показателей качества при чистовой токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД из жаропрочных сплавов на основе моделирования схем контактного взаимодействия резца и заготовки в условиях нестационарности процесса резания.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ технологических проблем обеспечения показателей качества поверхности и усталостной прочности при точении внутренней канавки во фланце крепления диска к валу ротора твердосплавными канавоч-ными резцами.

2. Выполнить моделирование схем контактного взаимодействия режущей части канавочного резца с обрабатываемыми поверхностями канавки.

3. Выполнить теоретическое и экспериментальное исследования взаимосвязей составляющих силы резания, среднеконтактной температуры, показателей качества поверхности и стойкости резцов с технологическими условиями токарной обработки.

4. Разработать способ определения рациональной подачи при чистовом точении поверхностей канавки.

5. Разработать математическую модель технологического управления показателями качества поверхности при токарной обработке поверхностей канавки с учётом изменяющихся технологических условий.

6. Создать алгоритм и прикладную программу для определения оптимальных параметров режима резания при чистовом точении канавок фланцев турбинных дисков.  

Влияние параметров качества обработки поверхностей на эксплуатационные характеристики деталей ГТД из жаропрочных сплавов

Влияние параметров качества поверхностного слоя (величины остаточных напряжений, глубины и степени наклёпа, шероховатости поверхности) на эксплуатационные свойства деталей в настоящее время ни у кого не вызывает сомнения, однако характер и степень этого влияния, согласно исследованиям ряда авторов, сложны и неоднозначны [13].

В области технологии машиностроения установлено, что для увеличения износоустойчивости трущейся пары их поверхности должны иметь шероховатость определённой величины. Увеличение или уменьшение высоты неровностей трущихся поверхностей приводит к снижению износоустойчивости и к ускоренному износу трущихся деталей [32, 71].

Параметры шероховатости оказывают существенное влияние на сопротивление усталостному разрушению. Предел выносливости увеличивается по мере уменьшения высоты микронеровностей, а также при совпадении следов обработки с направлением действия внешнего напряжения [62, 105, 118]. Согласно исследованиям Сулимы А. М. и Евстигнеева М. И. предел усталостной прочности жаропрочных сплавов снижается с увеличением величины шероховатости [38, 104, 105, 106]. Снижение усталостной прочности состав ляет для образцов с шероховатостью поверхности Rz, равной 10,5 и 0,63 мкм, соответственно 13,3 и 6% по сравнению с сопротивлением усталости образцов с шероховатостью поверхности Rz, составляющей 0,05 мкм.

Установлено [89], что параметры шероховатости оказывают существенное влияние на коррозионную стойкость деталей. Уменьшение высоты микронеровностей увеличивает коррозионную стойкость поверхностного слоя.

Упрочнение металла уменьшает амплитуду циклической пластической деформации и предотвращает возникновение микроскопических нарушений сплошности (разрыхления), порождающих возникновение усталостных трещин. Поэтому, как правило, упрочнение металла способствует повышению усталостной прочности [58, 71]. Однако для жаропрочных сталей и сплавов исследованиями ряда авторов установлена двойственность влияния наклёпа на их усталостную прочность: при работе в области сравнительно низких температур и при относительно небольшом ресурсе эксплуатации наклёп повышает сопротивление жаропрочных сплавов ползучести и разрушению, что связано с повышением сопротивления отрыву в результате структурных изменений под влиянием пластической деформации; с повышением температуры эксплуатации и с увеличением длительности ресурса наклёп, вызывая повышенную диффузию атомов в жаропрочных сплавах, способствует интенсификации процессов рекристаллизации, изменения состава материала в результате окисления, выгорания и испарения легирующих элементов, что в совокупности может приводить к охрупчиванию и потере жаропрочных свойств [58, 62, 104, 119].

Для деталей из жаропрочных сталей и сплавов, работающих при высоких температурах, оптимальным из условий усталостной и длительной прочности будет поверхностный слой без наклёпа или с весьма незначительным деформационным упрочнением, которое для каждого материала должно устанавливаться в зависимости от рабочей температуры и др. условий эксплуатации [94, 105].

Согласно результатам исследований, проведённым рядом авторов остаточные напряжения в поверхностном слое детали, практически не влияют на её износостойкость, однако заметно сказываются на усталостной прочности. Сжимающие остаточные напряжения, как правило, повышают сопротивление усталости, а растягивающие снижают. Причём степень влияния растягивающих остаточных напряжений меньше, чем сжимающих. Эта разница тем больше, чем больше разница в прочности материла при растяжении и сжатии. Влияние остаточных напряжений на усталостную прочность объясняется механизмом усталостного разрушения металлов, в основе которого, в какой бы среде оно не происходило, лежит образование и развитие в процессе циклического нагружения микротрещин усталости [58, 71, 72, 73, 89].

При работе деталей из жаропрочных сталей и сплавов при повышенных температурах, согласно исследованиям Макарова А. Д. и Сулимы А. М., в первые часы эксплуатации происходит полная релаксация остаточных напряжений в поверхностном слое, и они не оказывают заметного влияния на длительную и усталостную прочность (рис. 1.10) [66, 80, 104, 105].

Постановка задачи и расчёт составляющих силы резания при точении

Многочисленными исследованиями доказано, что для каждой пары «инструментальный материал - обрабатываемый материал» существует своё значение оптимальной температуры. Важным моментом является то, что, меняясь от одной пары «резец — деталь» к другой, оптимальная температура не зависит от различных переменных факторов (геометрических параметров режущей части инструмента, наличия или отсутствия при обработке СОЖ и т.п.) и сохраняет своё постоянное значение при обработке резцом из одного и того же инструментального материала. Во всех этих случаях влияние геометрии резца, исходных механических свойств обрабатываемого материала и СОЖ будут проявляться (при постоянных значениях глубины резания и подачи) в различных уровнях скорости резания, при которых наступает оптимальная температура.

Независимость оптимальной температуры резания от различных технологических параметров делает её обобщённой физической константой заданной пары «резец - деталь». Причём, режимы резания, соответствующие оптимальной температуре, обеспечивают максимальную размерную стойкость инструмента, минимальные стабилизированные значения сил резания и, как следствие, наиболее благоприятные параметры качества поверхностного слоя.

Расчёт температуры, соответствующей условиям оптимального резания, производится по формуле Силина С. С, приведённой к виду [96]: все параметры которой известны после выбора обрабатываемого и инструментального материалов.

После разрешения формулы (2.53) относительно скорости резания и подстановки вместо значения средней температуры резания в оптимальной в0, найденной по формуле (2.75), были определены значения оптимальной скорости резания V0 для различных технологических условий.

На рис. 2.43-2.45 приведены зависимости, позволяющие определить влияние подачи S, глубины резания t и износа по задней поверхности пластины 1п3 на изменение оптимальной скорости резания V0 на примере чистового точения торца канавки. Из графиков видно, что при увеличении подачи S, глубины резания t и износа по задней поверхности пластины h3 оптимальная скорость резания V0 уменьшается. 1. Выполнено математическое моделирование контактного взаимодей ствия режущей части канавочного резца с обрабатываемыми поверхностями канавки — дна, торца и радиусов сопряжения между ними: - выполнен расчёт изменения геометрических параметров сечения среза при чистовом точении радиуса сопряжения канавки методом обката, - выполнен расчёт изменения геометрических параметров сечения среза при чистовом точении дна и торцев канавки. 2. Представлены расчётные формулы для определения составляющих силы резания, среднеконтактной и оптимальной температуры резания с учётом изменения параметров сечения среза при точении поверхностей канавки. 3. Полученные математические зависимости могут служить основой для разработки методики назначения технологических условий обработки, обеспечивающих заданные параметры качества поверхностного слоя при чистовом точении поверхностей канавки во фланце диска турбины канавоч-ным резцом. Для таких ответственных деталей ГТД как турбинные диски, существует необходимость обеспечения требуемых эксплуатационных свойств, которые определяются как параметрами точности, так и качеством поверхностного слоя (шероховатостью, глубиной и степенью наклёпа, величиной и знаком остаточных напряжений). Именно поэтому в производственных условиях необходимо обеспечить наряду с заданной точностью обработки комплекс параметров, характеризующих поверхностный слой. Шероховатость поверхности является важнейшим показателем качества, так как величина и характер микронеровностей определяют усталостную прочность металла поверхностного слоя детали (в связи с концентрацией напряжений в местах перехода от выступов к впадинам). Математический расчёт шероховатости при чистовом точении поверхностей канавки при заданных геометрических параметрах режущего инструмента, физико-механических свойствах обрабатываемого материала, размерах обрабатываемых поверхностей позволит определить режимы резания, обеспечивающие заданную шероховатость поверхностного слоя. В общем случае на образование шероховатости при механической обработке лезвийным инструментом оказывают влияние следующие факторы [107, 108, 109]: 1) геометрия режущей части инструмента и кинематика его рабочего движения относительно обрабатываемой поверхности, 2) колебательные перемещения инструмента относительно обрабатываемой поверхности, 3) упругие и пластические деформации обрабатываемого материала заготовки в зоне контакта с рабочим инструментом, 4) шероховатость рабочей части инструмента, 5) вырывы частиц обрабатываемого материала. В зависимости от условий обработки степень влияние каждого РІЗ этих факторов на образование шероховатости поверхности будет различной. Первые четыре фактора вызывают образование систематической составляющей профиля шероховатости, которая может быть описана математически (рис. 3.1). Пятый фактор вызывает образование случайной составляющей профиля и определяет разброс или дисперсию параметров шероховатости. Систематическая составляющая профиля шероховатости Rz при точении определяется равенством: где h\, hi, /?з, Ы — составляющие профиля шероховатости, соответственно обусловленные геометрией и кинематикой перемещения режущей части инструмента, колебаниями инструмента относительно обрабатываемой поверхности, пластическими деформациями материала в зоне контакта с инструментом, шероховатостью рабочих поверхностей инструмента.

Определение рациональной подачи при точении поверхностей канавки

Подача является важным элементом режима резания, влияющим на производительность процесса обработки. При чистовом точении повышение подачи ограничивается требованиями к шероховатости обработанной поверхности. Высота микронеровностей, измеренная на детали, может существенно отличаться от расчётной, особенно при работе на малых подачах.

При уменьшении подачи высота микронеровностей обработанной поверхности снижается не беспредельно. При некотором значении подачи SK, зависящем от радиуса при вершине резца, высота микронеровностей практически не изменяется с уменьшением подачи.

Неровности обработанной поверхности при точении на оптимальных скоростях резания определяются главным образом неровностями режущего лезвия резца h4, которые копируются на обработанной поверхности, и неровностями от гребешков hi, получаемых на обработанной поверхности в зависимости от подачи и радиуса резца. При снижении подачи, начиная с определённого значения SK, расчётная высота микронеровностей становится меньше высоты микронеровностей режущего лезвия резца ha,. Поэтому высота микронеровностей обработанной поверхности Rz при точении с подачами, меньшими, чем SK, определяется главным образом высотой h4 и практически не зависит от подачи [18, 34, 66]. 1. Выполнено математическое моделирование процесса формирования шероховатости при токарной обработке поверхностей канавки (дна, торцев и радиусов сопряжения между ними) во фланце турбинного диска канавочным резцом в зависимости: от геометрии режущей части резца и кинематики его рабочего движения относительно обрабатываемой поверхности, от колебательных перемещений резца относительно обрабатываемой поверхности, от упругих и пластических деформаций обрабатываемого материала заготовки в зоне контакта с резцом, от шероховатости рабочих поверхностей резца. 2. Получено расчётное выражение для определения изменения вспомогательного угла в плане (р\ и определено его влияние на шероховатость обработанной поверхности при продольном точении дна канавки в зависимости от осевой составляющей силы резания Рх и вылета канавочного резца. 3. Получено расчётное выражение для определения рациональной подачи при чистовом точении поверхностей канавки канавочным резцом. 4. Полученные аналитические выражения могут служить основой для разработки методики назначения технологических условий обработки, обеспечивающих заданные параметры качества поверхностного слоя при чистовом точении поверхностей канавки во фланце диска турбины.

Проведённые исследования, посвященные теоретическому анализу процесса точения канавочными резцами, позволили установить пути повышения производительности, качества и точности обработки турбинных дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов.

Для экспериментальной проверки и подтверждения полученных теоретических результатов, необходимо провести комплексное исследование технологических возможностей процесса точения сборными канавочными резцами, оснащёнными твердосплавными пластинами с покрытием. Кроме того, экспериментальные исследования преследовали цель выявления эффективности применения импортных марок твёрдого сплава в сравнении с отечественными, а также сборных канавочных резцов в сравнении с напаиными для улучшения параметров качества поверхностного слоя при чистовой обработке поверхностей канавки, в том числе и в радиусах, которые могут являться концентраторами напряжений при эксплуатации дисков.

Исследуемые факторы и условия проведения экспериментов

Для исследования процесса чистового точения жаропрочных никелевых сплавов канавочными резцами с целью установления взаимосвязей между параметрами качества поверхностного слоя и технологическими условиями проводилось экспериментальное определение следующих факторов: - составляющих силы резания, - среднеконтактной и оптимальной температуры резания, - износостойкости твердосплавных пластин, - параметров качества поверхностного слоя. 137 Режимы резания устанавливались с учётом производственного опыта. Операции чистового точения выполнялись с применением СОЖ, в качестве охлаждающей жидкости использовался 3%-ный раствор эмульсола «Велс-1». Экспериментальные исследования проводились с применением теории статистического планирования эксперимента. При фиксировании показаний динамометра сигнал от тензодатчиков поступает через распределительную коробку 1 на тензометрический усилитель ТА-5 2 и далее на приставку шлейфов 3.

От приставки шлейфов сигнал поступает на модуль АЦП ЛА-1,5РС1 4, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой и отображает на экране монитора. Для измерения составляющих сил резания при токарной обработке применялся универсальный динамометр УДМ-600 [111]. Тарировку динамометра выполняли на токарно-винторезном станке 1К62Д. Схема тарировки приведена на рис. 4.11. В резцедержавке динамометра 1 закрепляется кана-вочный резец 2. На режущую пластину резца устанавливается ранее прота-рированный рычажный динамометр 4 (рис. 4.12) с пальцем 3. В рычажный динамометр устанавливается индикаторная головка 5. В направлении действия одной из составляющих силы резания прикладывается нагрузка на резец через рычажный динамометр с помощью винта 6 струбцины 7, закреплённой в 3-х кулачковом самоцентрирующем патроне 8. По индикаторной головке последовательно устанавливается нагрузка с шагом 50 Н и фиксируется изменение сигнала на АЦП ЛА-1,5РС1. Для оценки теплонапряжённости процесса чистового точения канавоч-ным резцом был применён метод измерения средней температуры контакта при помощи естественной термопары. Термоспаем естественной термопары являются площадки взаимного контакта лезвия резца, стружки, поверхности резания на заготовке. Этот метод позволяет измерить среднюю температуру на контактных поверхностях тел [30, 90]. Схема измерения среднеконтактной температуры резания естественной термопарой показана на рис. 4.14. Обрабатываемая заготовка 1 при закреплении на оправке 3 в патроне токарного станка изолируется прокладками б. Резец 2 также изолируется от суппорта станка. Один из проводников заклады вается под режущую пластину и выводится наружу через отверстие в державке, другой - связывает измерительный модуль АЦП 5 с заготовкой J через щёточный токосъёмник (ТС) 4. Сигнал от термопары поступает на протяжении всего процесса резания - в момент контакта резца с заготовкой и пропорционален термо-ЭДС.

Похожие диссертации на Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия