Введение к работе
Актуальность темы. Одна из важных задач современного машиностроения состоит в сокращении сроков и повышении качества технологической подготовки производства новых изделий, в которой значительное место занимают вопросы выбора и проектирования режущего инструмента. Прогрессивными являются режущие инструменты с механическим креплением сменных многогранных пластин (СМП), среди которых наиболее представительна группа токарных резцов общего назначения. Вместе с тем их применение сопровождается рядом трудностей, связанных с широкой номенклатурой резцов, разнообразием их конструкций и форм СМП, что повышает количество вариантов проектных решений и затрудняет выбор инструмента. Новые конструкции резцов и СМП зачастую являются предметом изобретения и проектируются на основе эмпирических данных и опыта эксплуатации. Отсутствуют комплексные методики проектирования резцов с СМП и нечетко сформулированы критерии выбора оптимального варианта. Этим обусловлена актуальность создания научно-обоснованной методики проектирования, выбора и компьютерного моделирования токарных резцов, оснащенных СМП, и разработка на этой основе САПР указанных инструментов.
Важнейшим свойством инструмента является его прочность, при недостаточности которой происходит разрушение режущей части. На некоторых предприятиях доля СМП, выходящих из строя в результате поломок, достигает 50 %. Поэтому повышение прочности режущей части сборных инструментов является весьма важной для производства задачей. Одним из подходов к решению этой задачи может быть определение такой формы СМП, при которой в любой точке ее передней поверхности радиальные напряжения были бы постоянны, то есть СМП была бы равнопрочной. Все вышеизложенное обуславливает актуальность данной работы.
Цель работы. Повышение надежности и качества проектирования токарных резцов с многогранными пластинами путем разработки САПР и компьютерного моделирования СМП с равнопрочной передней поверхностью.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе векторного счисления, численных методов, статистических расчетов, программирования и компьютерного моделирования с использованием современных средств вычислительной техники. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных и производственных условиях и включали в себя подготовку образцов на электроэрозионном оборудовании и испытание прочности режущего клина СМП на машине статических испытаний.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Разработана методика определения формы передней поверхности режущих пластин по критерию равной прочности, которая позволила получить компьютерные модели специальных СМП.
-
Установлено, что режущий клин с равнопрочной передней поверхностью оказывает большее сопротивление хрупкому разрушению, чем с неравнопрочной.
-
Выявлена взаимосвязь режимов обработки и величины рационального переднего угла на основе математического моделирования.
Практическая ценность:
-
Разработаны конструкции равнопрочных многогранных пластин, рекомендуемых для чистового и чернового точения стали и чугуна.
-
Рекомендованы рациональные значения переднего угла резцов с СМП в зависимости от диапазона режимов резания.
-
Предложенные алгоритм, структура и математическое обеспечение САПР токарных резцов с СМП обеспечили: расчет равнопрочной формы передней поверхности СМП; определение рационального переднего угла; оценку экономической эффективности проектных решений; сокращение временных и материальных затрат на проектирование. Разработанные компоненты САПР могут быть использованы на предприятиях в подразделениях, занимающихся вопросами проектирования, выбора и эксплуатации режущих инструментов.
Апробация и публикации. Содержание и основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы мате-
матического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении" - г. Казань ]1995 г.); на областных научно-практических конференциях молодежи и студентов "Современные техника и технологии" - г. Томск (1995, 1996, 1997 гг.); на шести научно-технических конференциях филиала ТПУ в г. Юрге (1993 - 1998 гг.); на объединенном научном семинаре машиностроительного факультета Тюменского нефтегазового университета (апрель 1998 г.); на научных семинарах кафедр "Технология машиностроения, резание и инструмент" ТПУ и Технология машиностроения" филиала ТПУ в г.Юрге. Работа обсуждалась на кафедре "Инструментальная техника и компьютерное моделирование" МГГУ "Станкин" (апрель 1998 г.).
По содержанию работы и основным результатам исследований опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа представлена на 172 страницах и содержит 121 страниц машинописного текста, 53 рисунков, 22 таблиц, список литературы из 141 источника.