Введение к работе
Актуальность работы. Возросшие в последние время требования к го-вышеншо гг[5оіізвошггельносш, сшскению себестоіЕмосш, а также к повышению качества механической обработки металлов резанием требуют изыскания, новых путей п подходов к реализации подобных процессов. В настоящий момент широко распространенньге методы обработки ( токарная, фрезерная и т.п) в большинстве случаев приблизились к пределу своего потенциала в области их ю тематического совершенствования. Потому основными направления их датшейшего развития являются: автоматизация всего технолопгческо-го процесса coздaш[eнoEьквьIcoкoгфoизвoд^пeлEiHЬlXIШCфy^ieнтaльнь]x^a-териалов, оовфшенствовагаїеіЕнскзосятзґтікпокрьтій, разработка оптимальных форм режущей части инструмента.
В настоящее время такие международные производители фрезерного ішструмента как "Fette Tool Sesttm Inc' ( Германия), "Wddon" (США.), "AVeisberg"( Гфмания ), "Sandvic Coromant" ( Шзецня ) и мнопге др}тие проводят крупные исследоЕашга в области создания щшиндрігческихи концевых фрез повышенной проігзводительносш isa основе формі[рования в процессе обработки малых по размерам срезаемых слоев сложной формы. Формирование таких стоев прої сводится путем нанесения на режущей части инструмента специальныхстружкоразделнтельныхканавок В лшфатурныхисточниках рекомендуется прої сводить ігх размещение по винтовой линии, часто назьь ваемое "Конструктивной подачей". Фзрма и расположение данных канавок обеспечивают возможность повышения проівЕодіггельности процесса фрезерованій, при незна^пггстьных затратах на нхреашпацию.
Основными показателями, оказыеаюплми влияние на процесс обработки и ограничивающими повышение режимов резания, являются: результирующая сила резания и ее колебания, темпфатурнын и вибрационный режимы Однако в c\TOecrB}Toniert научной лнтфатуре отсутствует описание влияния формы фезаемьк слоев на данные параметры Так, для толщин срезаемых стоев более 0.5 мм их влияние на ашовыехфзхтфистики процесса обработгаг не значительно, а основной характфнстикой является площадь фезаемого стоя. В тоже время при фрезфовании эта толщина редко превышает 0.3 мм. ГЪэтому ее влияние на процесс резания может оказаться существенным, особенно в области развития дшгамнческіїх колебаний и вибраций, так как значительная часть рабочей траектории режущего зуба проходігг в зоне пфеходно-го процесса (врезания).
Отсутствие теоретических обоснований и гфактіиескігхрекомендашгії не позволяет рационально использовать вышеуказанное направление повышения проігзводіггельности для получения макагмального эффекта и создания оптимальных конструкций инструмента. ГЪэтому актуальными являются исследования, позволяющие выявить структурные и математические взаимосвязи между конструкпгвными параметрами режущей части фрезфного инструмента и физическими условиями процесса резания металлов^
Научные исследования по представленной теме в качестве инициативной работы проведены в Тульском государственном универагтете на базе кафедр "I-twqjTBTenbHort геометрии и дизайна" и "тИнструменталышгс и метрологических систем" совместно с ГУП'ТН 11 і "Сплав" г.Тула
Цель и задачи работы. Щлью работы является повышение эффективности процесса фрезерованій на основе установления закономерностей влияния конструктивных параметров режущих кромок фрез на процессы, происходящие в зоне резания.
Для достижения посташкнной цели необходимо решить следующие основные задачи:
1.Установить существование взаимосвязи и количественных соошоше-ний между составлжощнмн силы резания и параметрами яэезаемого слоя, особенно для значений его толщин, не щзевосходяїцих 0.3 мм, что соответствует условиям фрезерования концевыми и щілшщрическими фрезами.
2.Установить влияние изменения условий врезания їй динамические характеристики nqjexoanoro процесса, а также на весь процесс удаления срезаемого слоя.
-
Установить степень зависимосш ашовых характеристик процесса деформирования q)e3aeMoro слоя от изменения параметров его поперечного сечения.
-
Влявшъ причину широкого распространеїшя конструктивного приема, назьваемого "Конструктивная подача" в концевых ЩЕЛиндрическнх фрезах
Дчя реализации поставленньк задач быш[ проведены
теоретические исследования в области установления влияния изменения толщены язезаемого стоя на составляющие силы резания;
теоретические исследования в области прогназировашш изменешга формы поперечного сечения срезаемого слоя в зоне деформации;
экспериментальное исследование влияния основных конструктивных элементов режущей кромки на ашовые и вибрационные характеристики процесса фрезерования;
экспериментальное исследование силовых и вибрационных характеристик nqsexoiKoro процесса (врезания) при фрезеровании.
Методы исследования. Теоретические исследования ітрокзводились на базе: теорій резания металлов, теории птстшеасой деформации, теории про-екпфования инструментов и технологші машиностроещта. Для составления программ и проведения расчетов использованы основы информатики и программирования.
При выполнении экспериментапьньк исследований использовались методы проведения экспериментов и аналша результатов, применяемые в теории резания металлов.
Автор защищает:
І.Математические модели формирования поперечного сечения стружки при заданных параметрах срезаемых слоев, свойственных процессу фрезерования при оформлении режущей части инструмента с элеметнмн "конструк-
тивной подачи", включающие модель влияния толщины срезаемого слоя не превосходящего 0.4 мм на составляющую Pz силы резания и модель структурного представленій зоны переходного процесса (врезания) при фрезеровании.
-
Релтьтаты экатериментагшньк исследований, позволяющих оценить преи>гушества применения 'конструктивной подачи"' при формировании пря- , мозубых и косозтоых концевых и цилиндрических фрез с позиции снижеши составляющих аглырезания и снижения вибрационнькхаракгерисшк процесса
-
KbHCTpjicniEHbie и технолопіческие рекомендацші, используемые при проектировании и изготовлении фрезерных инструментов со сложной формой реж}тдцх кромок.
Научная новизна работы, заключается в комплекаюм эксперимен-тально-аналігпгческом описашпі процессов, происходящихв зоне резания концевыми и цилиндричесилш фрезами с "їсонструтспівнон подачей" включающем:
математическую модель формирования краевых зон стружки, связанную с течением металла е данных зонах в направлении наименьшего сопротивления, описывающею как условия свободного резания, так и условия несвободного резания, характерные для работы фрез со сложной формой режущих кромок.
количествегшый метод оценки юменення силовых параметров процесса резания концевыми и шьтшщрігческішн фрезами с прямыми и еинтовымл зубьями, связанный с тмененпем толплшыи формы срезаемого слоя при использовании элемштов 'Жонструкпгоной подачи";
механизм ста скення уровня вибраций при иаюльзовании элементов "конструтсп вной подачі Г.
Практическая значимость работы. На основе полученных математических моделей:
доказана эффективность использования сложных форм режущих кромок на концевых и шшиндрических фрезах с винтовыми зубьями, позволяюгщгх на 14... 16% снизить окружную составляющую асы резания и в 2 ..3 раза уровень вігорацнй;
разра5отаньірекомендащпіповьзбог^'констр\таітнькзле\іентов стр\-ккоразделительньк канавок, форміїрующіїх "конструтатную подачу";
предложена наиболее технологичная схема реализации результатов работы по нанесению данных канавок
Практическая реализация. Изготовленные на основании результатов работы концевые фрезы 040 мм с винтовым расположением стружкораздели-тельньк канавок, обеспечивающих конструктивную подачу срезаемого слоя вдоль оси инструмента, были испытаны на ГУП "ГНПП "Сплав" при обработке плит вырубных штампов. Результаты работы приняты к внедрению на ГУЛ 'ГНПП Тплав" г.Тула
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 34 и 36 научно - техшгческих
конфереішняхпрсфессорско - преподавательского состава ТулГУ, г.Тула 1998
и 2000 г.
Публикации. ГЬ теме диссертации отъликовано 4 работы Структур» работы. Дігссертаїдія изложена на ISO страницах машино-
пиского текста, содерйЗгг 88 рисунков, 32 таблицы, состоит га введения, пяти
глав, списка литературы, включающего 77 наименований, приложения на 119
страницах.