Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕЩШАНИЯ ... II
I.I. Анализ эффективности использования
станков с ЧЇЇУ при обработке сложных
криволинейных поверхностей II
1.2* Анализ современных достижений в об
ласти использования оптимизации ре
жимов резания 19
Анализ современных достижений в области исследования процесса фрезерования криволинейных поверхностей . . 31
Выводы 43
Цель и задачи исследования 45
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПТИМИЗАЦИИ МНОГО
ПЕРЕХОДНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ КРИВОЛИНШЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ . 46
2.1. Условия взаимодействия инструмента
и криволинейной поверхности ....... 46
2.2. Расчетная точка лезвия фрезы для
оптимизации режима обработки на
конкретном элементарном переходе .... 50
2.3. Методика оптимизации многопереход
ного фрезерования криволинейной
поверхности ..... 54
2.4. Выводы 68
3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕ
ДОВАНИЕ РАЗМЕРНОГО ИЗНОСА КОНЦЕВЫХ ФА
СОННЫХ ФРЕЗ 70
3.1. Теоретическое исследование размер
ного износа концевых фасонных
фрез 70
Определение пути резания при фрезеровании криволинейных поверхностей .... 76
Экспериментальное исследование размерного износа концевых фасонных
фрез .. 79
3.4. Влияние радиального биения зубьев
на износ концевых фасонных фрез . 102
3.5. Высокопроизводительная концевая
фреза с криволинейными режущими
лезвиями НО
3.6. Выводы 115
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕ
ДОВАНИЕ СИЛ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ КРИ
ВОЛИНЕЙНЫХ ПШЕРХНОСЙЙ 116
Теоретическое исследование сил резания при фрезеровании криволинейных поверхностей ..... 116
Экспериментальное исследование влияния параметров обработки на удельную силу резания и соотношение составляющих силы резания 124
Экспериментальная проверка полученных зависимостей для определения силы подачи Ри . силы отжима Pv и осевой силы Pot 142
Выводы 147
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ
РЕШМШ РЕЗАНИЯ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОД
ГОТОВКЕ УПРАВЛЯЮЩИХ ПР0ІРАММ ОБРАБОТКИ
КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 148
5ііі Целевая функция оптимизации и ха
рактеристическая функция фрезеро
вания криволинейных поверхностей ..... 148
5.2. Ограничения по прочности звеньев
технологической системы . 158
6. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ
МЕНЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШМСВ РЕЗАНИЯ 162
Выбор базы для сравнения и условия сопоставимости вариантов 162
Технико-экономический расчет фрезерования рабочего профиля турбинных лопаток на станках с W 163
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 173
ЛИТЕРАТУРА 174
ПРИЛОЖЕНИЯ 186
Введение к работе
Решениями ХХП съезда КПСС предусмотрено увеличение выпуска продукции машиностроения в XI пятилетке в 1,4 раза, причем более 90$ прироста продукции должно быть получено за счет роста производительности труда [і].
Это, в свою очередь, требует непрерывного поиска новых путей улучшения показателей эффективности и качества изготовления деталей. В условиях развитого социализма главным направлением решения этой задачи является комплексная автоматизация технологических процессов изготовления деталей. Особенно важное значение проблема автоматизации имеет в энергетическом машиностроении, где с увеличением единичной мощности энергоблоков еще больше возрастает трудоемкость изготовления деталей, имеющих сложные криволинейные поверхности,
В условиях серийного производства одним из наиболее эффективных средств автоматизации являются станки с числовым программным управлением (W) при одновременном использовании систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Разработка систем автоматизированного проектирования технологических процессов в условиях частой смены предметов производства становится объективной необходимостью при решении многих практических задач.
Большинство деталей, имеющих сложные криволинейные поверхности, производится серийно с коэффициентом использования металла 0,25-0,35, что обусловлено большими припусками и напусками на обработку. Заготовки часто имеют упрощенную конфигурацию, что, в свою очередь, усложняет обработку. Достижение
заданных конструктором отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей обеспечивает обработка резанием - наиболее трудоемкая часть технологического процесса изготовления деталей машин» Повышение производительности процесса резания - важнейшая задача технологии механической обработки.
Несмотря на существование различных методов формообра-зования криволинейных поверхностей (точное литье, штамповка), наиболее распространенной является механическая обработка со снятием значительных припусков. При этом большое распространение получило строчечное фрезерование.
При трехкоординатном фрезеровании криволинейных поверхностей таких как турбинные лопатки, основные технологические параметры обработки: скорость резания, толщина среза, главный угол в плане в процессе обработки резко изменяются. До настоящего времени на практике обработка таких деталей производится почти без учета этого фактора, т.е. для больших зон поверхностей режимы фрезерования, заданные в управляющей программе: частота вращения шпинделя в минуту и минутная подача остаются неизменными. При этом они выбираются по общемашиностроительным нормативам режимов резания или из практики без детального учета экономических факторов, точности обработки, качества получаемой поверхности таким образом, чтобы можно было обработать зону заготовки с наиболее тяжелыми условиями резания. Это приводит к значительным потерям в производительности и точности обработки.
Существующие станки с ЧЕУ позволяют изменять режимы обработки в каждом кадре управляющей программы и вести обработ-
ку на режимах, близких к оптимальным,в чем заключаются большие резервы повышения производительности обработки. Кроме того, изучив закономерности изменения погрешностей обработки, возникающих в процессе фрезерования, можно заранее учесть их в управляющей программе посредством предискажения траектории движения инструмента и обоснованным изменением режимов обработки, что является дополнительным резервом повышения точности. В связи с этим разработка методик расчета оптимальных режимов резания концевыми быстрорежущими фрезами, позволяющих наиболее полно использовать режущие и прочностные возможности, а также учитывающих точность обработки, являются актуальной задачей.
Разработка таких методик затрудняется недостаточной полнотой данных по определению основных параметров обработки. Существующие методы определения таких важных для процесса резания технологических параметров, как размерный износ инструмента и сила резания, особенно в случае фрезерования криволинейных поверхностей, требуют некоторой доработки.
Настоящая работа посвящена созданию методики автоматизированного расчета оптимальных режимов трехкоординатного фрезерования криволинейных поверхностей на станках g W с учетом изменяющихся в каждом кадре обработки условий резания, обеспечивающих максимальную производительность или минимальную себестоимость обработки.
Научная новизна. Разработана методика оптимизации режимов многопереходной обработки криволинейных поверхностей. Получены зависимости для расчета размерного износа и сил резания при фрезеровании криволинейных поверхностей концевыми фасонными фрезами. Получены экспериментальные данные по влиянию
технологических параметров обработки на износ концевых быстрорежущих фрез, а также на удельную силу резания и направление в пространстве результирующей силы резания.
Практическая ценность и реализация в промышленности. Разработанная методика используется в промышленности в виде системы автоматизированного расчета оптимальных режимов фрезерования криволинейных поверхностей концевыми фасонными фрезами. Применение результатов исследований позволило повысить производительность обработки турбинных лопаток на фрезерных станках с ЧПУ, повысить точность обработки, сократить время отладки управляющих программ на станке.
Результаты исследований внедрены в промышленность в Производственном объединении "Ленинградский завод турбинных лопаток". С помощью разработанной системы расчета оптимальных режимов многопереходной обработки криволинейных поверхностей были подготовлены управляющие программы для станков с ЧПУ. Производственная обработка этих лопаток показала снижение трудоемкости на 14$ и экономический эффект в расчете на один станок 8,15 тыс.рублей в год.
Автор защищает:
Методику оптимизации режимов многопереходной обработки криволинейных поверхностей.
Зависимости для расчета размерного износа концевых фрез с криволинейными режущими лезвиями.
Зависимость размерного износа концевых фрез от радиального биения режущих лезвий.
Зависимости для расчета сил резания при фрезеровании концевыми фрезами с криволинейными режущими лезвиями.
Экспериментальные данные по влиянию технологических
параметров обработки на износ концевых быстрорежущих фрез из материала PI8 при фрезеровании жаропрочной стали 20X13.
Экспериментальные данные по влиянию технологических параметров обработки на удельную силу резания и направление в пространстве результирующей силы резания.
Вид целевой функции оптимизации и характеристической функции обработки.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах кафедр станкостроения ЛПИ им.М.И.Калинина и технологии машиностроения завода-ВЇУЗа при ПО "ЛМЗ", на краткосрочных семинарах в ДЩТП в 1979-1983 гг., на республиканской научно-технической конференции по применению технологического оборудования с W для автоматизации производства в машиностроении (Киев, 1982 г.), на зональной научно-технической конференции по повышению производительности и эффективности использования технологического оборудования (г.Рыбинск,1982 г.), на областном семинаре по повышению эксплуатационной надежности и эффективности использования станков с ЧПУ (г.Пенза, 1982 г.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы обработки деталей на станках с ЧШГ" (г.Свердловск,1983 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.
Автор считает своим долгом выразить искреннюю благодарность научному руководителю работы, заслуженному деятелю науки и техники, доктору технических наук, профессору Маталину А.А., к.т.н., доценту кафедры технологии энергетического машиностроения завода-ВТУЗа Панову Ф.С., который являлся научным консультантом по данной работе, старшему научному сотруднику Балдину Л.М., принявшему активное участие в реализации на ЭВМ разработанной автором методики оптимизации, а также всему коллективу кафедры технологии энергетического машиностроения завода-ВТУЗа за помощь в работе.
- II -
