Введение к работе
Актуальность работы.
Развитие машиностроения и совершенствование технологических троцессов предопределяют увеличение количества создаваемых конструкционных и инструментальных материалов. Однако вследствие неточного подбора инструментального материала для обработки новых сонструкциониых материалов и ошибок в назначении режимов резания іри изменении условий эксплуатации происходит снижение стойкости >ежущих инструментов. Это приводит к непредвиденным отказам, поименному расходу инструмента, снижению производительности труда, [о данным различных исследователей, нецикловые простои металлоре-іущего оборудования и автоматических линий из-за смены и подна-идки инструментов составляют 16... 33 от фонда времени работы.
В связи с этим перед технологам» и исследователями встают адачи: определения области режимов резания для новых инструмен-альных материалов; сравнительных оценок инструментальных матери-лов между собой: подбора оптимального сочетания инструментально-о и обрабатываемого материалов, разрабатываемые методы оценки аботоспособности инструментальных материалов должны быть пригод-ы для использования на всех этапах "злизни" инструментов - при их роектировании, изготовлении и при различных условиях их зксплуа-ации.
Наиболее достоверным методом для ресения данных задач явля-гся стоимостные испытания, которые как из-за временных, так и К.0НОМИЧЄСКИХ ограничений уже не позволяют успевать за появлением эвых конструкционных и инструментальных материалов. Это застав-чет разрабатывать ускоренные методы оценки работоспособности ;жущих инструментов. Хотя в последнее время интерес к этим рабо-ш несколько угас, потребность промышленности в разработке новых ктоверных ускоренных методов определения (сравнения) работоспо-їбности инструментальных материалов не уменьшается.
В силу вышеизложенного работа, посвященная разработке и исс-ідованию методов оценки работоспособности режущих инструментов, «едставляется актуальной, так как позволяет сократить простои экологического оборудования, расходы инструмента и сроки освое-[я новых изделий и. как следствие, позволяет повысить техни-|-экономические показатели производства.
Цели н задачи исследования.
На основании анализа научно-технических литературных источников, позволившего оцепить состояние исследований в данном направлении, целью настоящего исследования является: разработка ус коренных методов оценки износостойкости режущих инструментов на основании анализа физических параметров процесса резания и свойств поверхностных слоев.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
на базе положений современной теории разрушения и изнашивания твердых тел разработана модель снашивания режущего инструмента;
изучена зависимость износостойкости инструмента от свойств поверхностного слоя режущего клша; разработаны методы оценки качества поверхностного слоя режущего инструмента: выполнен анализ связи свойств поверхностных слоев инструмента с завершающими переходами технологического процесса изготовления режущих инструментов:
разработаны ускоренные методики тестирования режущих инструментов, позволяющие определять режимы резания с целью обеспечения максимальной износостойкости и подбирать оптимальное сочетание инструментального и обрабатываемого материалов.
Методи исследования.
Теоретические и экспериментальные исследования проводились на базе разработанных общей и частных методик проведения исследований с использованием современных представлений теории резания металлов, теории вероятностей, математической статистики, корреляционно-регрессионного анализа и теории графов. При проведении экспериментов приме"ялась современная измерительная и регистрирующая аппаратура и специально сконструированные приспособления. Для обработки и анализа экспериментальных данных использовался персональный компьютер.
В ходе экспериментальных исследований изучались зависимости характеристик изнашивания (интенсивности изнашивания, величины износа, стойкости и др.) от физических параметров процесса резания. Выполнено моделирование процесса резания точением быстрорежущими резцами различной конструкции. Для проведения анализа привлекались данные стойкостных испытаний различных инструментов
фрез, сверл, нетчиков), полученные другими авторами. Научная новизна:
теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, то в основе изнашивания режущего инструмента лежат термоактива-ионные явления; показано, что интенсивность изнашивания опреде-яется отношением мощности резгния к температуре PV/e, являющимся бобщепным параметром, характеризующим процесс изнашивания;
доказано, что параметры распределения величины микротвер-ости поверхности режущего инструмента являются информативными оказателями. по которым ножно судить о работоспособности инстру-ента; показано, что наиболее информативиьм показателен является ксцесс (четвертый момент) распределения величины микротвердости; становлена линейная зависимость между величиной изнашивания рвущего инструмента и эксцессом распределения величины микротвер-эсти.
Практическая ценность.
Разработаны и апробированы инженерные методики для:
установления оптимального сочетания инструменталышй-обра-тгаасмый материал;
определения скорости резания, при которой интенсивность знашивания режущего инструмента минимальна, что позволяет решать эактические задачи выбора оптимального режима резания при значи-гльиом сокращении трудозатрат и расхода инструмента;
оценки износостойкости инструментальных материалов и прог-ззирозания стойкости режущих инструментов по распределения мик-ітвердостн изнашиваемой поверхности, которые позволяют опреде-іть оптимальную технологию заточки и доводки инструмента, прово-пь сертификации инструмента при его изготовлении;
проведения сравнительных ускоренных исследований износос-ійкости инструментальных материалов и прогнозирования стойкости жущих инструментов, изготовленных из различных материалов.
Результаты работы внедрены в Институте структурной макроки-тики РАН (г.Черноголовка).
Апробация работы зі публикации.
Основные результаты диссертационный работы докладывались и
суждались на VIII Всесоюзной научно-технической конференции
еплофизика технологических процессов" в г.Рыбинске в 1992 г.;
семинаре работников авиационной промышленности (г.Москва фев-
раль 1993 г.). Работа обсуждалась на научных семинарах кафедры "Процессы и инструментальные системы механической и физико-химической обработки" МГТУ им.Н.Э.Баумана. По результатам исследований опубликовано 4 печатные работы.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной .китературы из 192 наименований и шести приложений. Работа изложена на 237 страницах и содержит 151 страницу машинописного текста. 71 рисунок и 30 таблиц.