Введение к работе
Актуальность проблемы. Анализ технологических методов обработки резанием показывает, что одной из доминирующих тенденций современного машиностроения является увеличение точности изделий. На качество обработки на станках оказывает влияние каждый элемент системы СИД. Поскольку требования качества постоянно повышаются, то растут требования и к отдельным элементам, участвующим в процессе резания.
Существуют операции обработки, когда инструмент работает в экстремальных условиях на пределе своих возможностей. В этих случаях резко снижается устойчивость процесса резания, режущая кромка инструмента совершает высокочастотные колебания относительно обрабатываемой поверхности, которые ведут к интенсивному износу инструмента и снижению качества обработки. В процессе работы инструмент нагревается, что ведет к образованию систематической погрешности, связанной с изменением его линейных размеров.
Анализ работ, посвященных динамике процесса резания, показывает, что инструмент является наиболее слабым звеном технологической системы; полностью избежать вибраций традиционными методами невозможно, проблема их снижения весьма сложна и требует больших материальных затрат.
Учитывая уникальность отдельных изделий современного
машиностроения, зачастую выпускаемых малыми партиями, их высокую стоимость н сложность обработки следует отметить, что проблема обеспечения заданных параметров точности и производительности является весьма актуальной.
Одним из эффективных способов повышения эксплуатационных и , в частности, демпфирующих характеристик является использование новых материалов при изготовлении корпусов инструмента. В качестве таких материалов могут быть использованы композиционные материалы, которые в сочетании с металлами позволяют повышать возможности уже разработанных изделий и создавать новые конструкции и технологии.
Создание корпусов инструментов из композиционных материалов в сочетании с металлами направлено на повышение его качества и представляется научной проблемой, имеющей важное практическое значение.
Цель работы. Разработка комбинированных корпусов и технологии изготовления режущих инструментов с повышенными демпфирующими свойствами из композиционного материала (синтеграна) в сочетании с металлом.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проведены на базе научных положений технологии машиностроения и
теории резания металлов с использованием методов механики, теории упругости, теории колебаний, математической статистики, численно-аналитических методов математики и др. Широко использованы методы физического и математического моделирования с обработкой задач оптимизационного проектирования на ПЭВМ. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторных и цеховых условиях на промышленном оборудовании с использованием современных программно-аппаратных средств с целью проверки и идентификации результатов теоретических исследований, а также решения частных задач конструирования инструментов с комбинированными корпусами. Научная новизна работы заключается в: Н определении тепловых, силовых, точностных и демпфирующих
характеристик комбинированных инструментов с армирующими
элементами, ориентированными по направлению сил,
возникающих в корпусе в процессе работы;
В определении оценки демпфирующей способности
комбинированных корпусов, инструментов на физических моделях
на основе метода фотоупругости; И разработке технологических процессов приготовления синтеграна
и формирования корпуса инструмента путем отливки базовой
детали.
Практическая значимость результатов, полученных в диссертации, заключается в:
методиках, алгоритмах и программах, реализующих задачи
механики, динамики, решение которых обеспечивает качество
механической обработки инструментами с комбинированными корпусами;
программно-аппаратных комплексах, позволяющих имитировать эксплуатационные характеристики проектируемого инструмента с комбинированными корпусами;
определении целесообразной области использования реальных конструкций режущих инструментов с элементами из композиционного материала.
Реализация в промышленности.
Разработанные методики расчета и проектирования, а также конкретные конструкции инструментов с комбинированными корпусами, детали машин и станков, защищенные авторскими свидетельствами и патентами, используются ЭНИМСом, Липецким заводом шлифовальных станков, Московским трубным заводом, а также другими государственными и коммерческими организациями.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в Российском Университете дружбы народов при подготовке специалистов по направлению "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств".
Апробация работы. Основные научные результаты работы докладывались в 1983-1998 г.г. на Международных и Всесоюзных научно-технических конференциях и конгрессах, Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава РУДН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 105 научных работ, в том числе получено 77 авторских свидетельств СССР и патентов России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести
глав, выводов и заключения, изложенных на 390 страницах
машинописного текста, содержит 140 рисунков, 27 таблиц, список
литературы, включающий 122 наименования, 7 приложений.