Введение к работе
Актуальность. При обработке изделий из труднообрабатываемых материалов спользование инструментов из поликристаллических сверхтвердых материалов ПСТМ) на основе кубического нитрида бора (КНБ) является перспективным направ-ением. Их применение позволяет в ряде случаев повысить скорость резания и произ-одительность в несколько раз по сравнению с твердосплавными инструментами, [роме того замена операций шлифования токарными при обработке закаленных стаей с использованием резцов, оснащенных пластинами из ПСТМ на основе КНБ спо-обствует обеспечению лучшего состояния поверхностного слоя и исключает воз-южность шаржирования и возникновения дефектов, присущих процессам шлифова-[ия. Между тем в настоящее время ощущается недостаток в научно обоснованных екомендациях по выбору рациональных режимов резания и их назначение выполнятся главным образом на основе экспериментальной практики, зачастую весьма про-иворечивой. Помимо этого слабо отражено влияние такого существенного недостат-а, ограничивающего области применения пластин из ПСТМ на основе КНБ, как их начительный разброс по режущим свойствам, даже в пределах одной партии. Следо-ателъно, исследование возможности прогнозирования режущих свойств и контроля ластин из ПСТМ на основе КНБ и разработка теоретических зависимостей для вы-ора рациональных режимов обработки является актуальной задачей.
Цель работы. Повышение эффективности точения инструментом из ПСТМ на снове назначения рациональных режимов резания с учетом ультразвуковой диагно-гики и автоматизированного контроля его свойств.
Методы исследования. При проведении исследований использовался экспе-иментальный метод полного и однофакторного планирования, обработка резулыа-ов проводилась методами математической статистики. Приполучении эксперимен-ально - аналитических зависимостей применялся метод подобия и численные методы использованием ПЭВМ.
Научная новизна. -..,
Установлено и доказано теоретически и экспериментально, что диапазон рацио-злъньгх режимов эксплуатации инструментов из ПСТМ' на основе КНБ лежит в об-асти циклического стружкообразования, том числе:
1. Разработана математическая модель циклического стружкообразования, учиты
вающая неоднородность распределения деформации по объему элемента стружки,
образующейся в процессе непрерывного разворота плоскости сдвига в зоне стружко
образования от первичной плоскости сдвига до вторичной.
-
Предложен параметр, определяющий условие перехода от сливного стружкообразования к циклическому - критическая температура в плоскости сдвига, зависящий только от марки обрабатываемого материала.
-
Установлено, что на основные параметры процесса резания (силы, износ, усадку, температуру) в условиях циклического стружкообразования оказывает сильное влияние колебание свойств режущих пластин в пределах одной и той же марки СТМ, которое можно учитывать комплексным показателем - величиной скорости ультразвука в режущей пластине.
Практическая ценность
-
Разработана методика расчета рациональных режимов резания, учитывающая особенности циклического стружкообразования и свойства каждой конкретной пластины из ПСТМ.
-
Разработано и изготовлено автоматизированное устройство неразрушающего ультразвукового контроля инструментальных пластин из ПСТМ.
-
Предложен косвенный метод определения коэффициента теплопроводности пластин из ПСТМ на основе КНБ по скорости распространения в них ультразвуковых колебаний.
Реализация работы в промышленности. Результаты исследований переданы с целью внедрения на ОАО «Рыбинские моторы», производителю пластин на основе КНБ - ООО «Сутекс» г. Санкт-Петербург.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: Всероссийской молодежной научной конференции «XXV Га-гаринские чтения» (Москва, 1999); XXVI конференции молодых ученых и студентов (Рыбинск, 1999); Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (Рыбинск, 1999); технической выставке малого предпринимательства (Рыбинск, 1999); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы технологии машиностроения 2000 года» (Нижний Новгород, 2000); Все-
российской научно-технической конференции «Теплофизика технологических процессов» (Рыбинск, 2000).
Публикации. Результаты работы отражены в 14 печатных работах - статьях и тезисах научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и 5 приложений, включающих документы о внедрении результатов работы. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 8 таблиц. Библиография включает 134 наименования.
Работа выполнена под научным руководством д,т.н., академика АТН РФ, Силина С.С. в рамках программы государственного финансирования по единому заказ-наряду «Повышение производительности и качества лезвийной и абразивной обработки изделий авиационного машиностроения на основе теоретических исследований и оптимизации режимов резания и характеристик инструмента».