WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Фомин Александр Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ

ХЛАДОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ ПУТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование

механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в филиале «Севмашвтуз» ГОУ ВПО «Санкт-Петербургского государственного морского технического университета» на кафедре «Технология металлов и машиностроения»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Рогов В. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Верещака А. С.

кандидат технических наук, с.н.с. Пекарский Э. М.

Ведущее предприятие:

ОАО «Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро «Онега»

Защита состоится «25» мая 2010 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.16 при Российском университете дружбы народов по адресу: 113090, Москва, Подольское шоссе, дом 8/5, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.6.

Автореферат разослан «21» апреля 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Соловьев В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проведение различных инноваций, направленных на повышение рентабельности конкретного машиностроительного предприятия, необходимо начинать с первых его уровней – то есть с операций механической обработки, уделяя при этом особое внимание вопросу выбора наиболее рациональных технологических условий их осуществления, так как именно они предопределяют результативность анализируемых операций, а в конечном итоге себестоимость изготовляемой продукции и – производительность труда в сфере производства.

Развитие новых отраслей науки и техники, а также освоение новых конструкций машин и механизмов, работающих в тяжелых климатических условиях, находятся в определенной зависимости от исследований в области обрабатываемости хладостойких, жаропрочных, нержавеющих и других материалов с особыми физико-механическими свойствами.

Появление конструкционных хладостойких сталей обусловлено, прежде всего, перспективами освоения Арктического шельфа, предполагающего сооружение и эксплуатацию ледостойких нефтедобывающих платформ, удаленных от материка на расстояние до 600 километров, а также средств транспортировки нефтеналивных судов ледового класса, трубопроводных систем и др.

В настоящее время на машиностроительных предприятиях г. Северодвинска ОАО «ЦС и ОАО «ПО «Севмаш» для производства конструкций и механизмов, «Звездочка»

работающих при высоких отрицательных температурах, используется хладостойкая сталь марки 10ГНБ.

Несмотря на множество проводимых исследований в области обработки различных конструкционных материалов в настоящее время в современном производстве не существует универсальных математических моделей, позволяющих на их основе устанавливать рациональные режимы резания на стадии проектирования технологического процесса при обработке материалов всех видов, а в технической литературе практически нет данных по обрабатываемости толстолистовой хладостойкой стали 10ГНБ для океанотехники и судостроения. В связи с этим, исследования обрабатываемости хладостойких сталей и на основании экспериментальных исследований разработка рекомендаций, позволяющих технологического процесса, является актуальной задачей.

рациональных режимов резания хладостойких сталей, обеспечивающих максимальную производительность с необходимой стойкостью режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– провести анализ физико-химических свойств современных отечественных и зарубежных хладостойких сталей используемых в машиностроении;

провести анализ и исследование обрабатываемости материалов с особыми физикомеханическими свойствами;

выполнить анализ факторов влияющих на стойкость режущего инструмента и современных методов оценки состояния режущего инструмента;

разработать методику контроля состояния режущей кромки инструмента в процессе сверления, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезерования хладостойких сталей;

поверхности хладостойких сталей при торцовом фрезеровании;

разработать многофакторные математические модели, позволяющие прогнозировать стойкость режущего инструмента при лезвийной обработке хладостойких сталей;

разработать математические модели шероховатости поверхности и точности обработки для управления качеством поверхностного слоя при торцовом фрезеровании хладостойких сталей;

автоматизированного расчета, позволяющую устанавливать рациональные режимы резания при лезвийной обработке хладостойких сталей.

Методы исследования. Задачи, поставленные в работе, решались экспериментальными и расчетно-аналитическими методами. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях с использованием промышленного оборудования и современных измерительных средств. Расчетно-аналитические исследования базируются на основных положениях теории резания металлов, методов математического и компьютерного моделирования, дифференциального и интегрального исчисления, с разработкой программного обеспечения на языке Delphi 7.

';

Научная новизна работы состоит в:

• установлении многофакторных математических зависимостей, оценивающих влияние режимов резания (скорости, подачи и глубины резания) на стойкость режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей;

• установлении многофакторных математических зависимостей шероховатости поверхности и точности обработки от режимов резания, прогнозирующих качество обработанной поверхности при торцовом фрезеровании хладостойких сталей;

• методике и программном обеспечении разработанной системы автоматизированного расчета рациональных режимов резания при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей.

Практическая ценность работы состоит в:

• возможности устанавливать рациональные режимы резания на стадии проектирования технологического процесса при лезвийной обработке хладостойких сталей для достижения максимальной производительности процесса резания, с использованием разработанной системы автоматизированного расчета «REZMET».

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены в производство на машиностроительное предприятие ОАО «ЦС «Звездочка» в виде методики и системы автоматизированного расчета «REZMET».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены на V Международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2009 г.), на Общероссийской научной конференции «Актуальные вопросы современной науки и образования» (Красноярск, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Инженерные системы – 2010» (Москва, 2010 г.), на заседаниях кафедры «Технология металлов и машиностроения» СПбГМТУ металлорежущие станки и инструменты» РУДН и заседаниях научно-технического совета машиностроительного предприятия ОАО «ЦС «Звездочка».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 работах, в том числе 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Материал диссертации изложен на страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 36 таблиц, список литературы из 153 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, даётся её общая характеристика.

В первой главе приводится анализ современных отечественных и зарубежных хладостойких сталей используемых в машиностроении, дан анализ литературных источников, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям обрабатываемости материалов с особыми физико-механическими свойствами, проведен анализ факторов, влияющих на стойкость режущего инструмента, рассмотрены современные методы оценки труднообрабатываемых материалов целого ряда ученых и исследователей: Е.У.

Зарубицкого, Ю.Г. Кабалдина, В.Н. Подураева, Н.И. Резникова, А.Н. Резникова, Н.Н.

Рыкалина, Т.Г. Насад, С.С. Силина и др. В заключительном разделе на основе проведенного анализа определена цель и сформулированы основные задачи работы.

Во второй главе приводятся методики и результаты экспериментальных исследований стойкости режущего инструмента при торцовом, концевом фрезеровании, нарезании резьбы метчиками и сверлении хладостойкой стали, а также исследование шероховатости и точности обработки при торцовом фрезеровании с применением математического метода планирования эксперимента.

Оборудование, аппаратура и принципиальная схема, используемые при проведении исследования стойкости режущего инструмента представлены на рис.1.

В качестве критерия оценки состояния режущей кромки в процессе резания использовался метод измерения термоэлектродвижущей силы (термо-ЭДС). Измерение термо-ЭДС контактной пары инструмент (сверло, метчик, концевая и торцовая фреза) – электромагнитного датчика тока (ЭМДТ), разработанного в СЕВМАШВТУЗЕ, по авторскому свидетельству РУДН. ЭМДТ предназначен для измерения электрических сигналов (токов) без разрыва токопроводящего контура. Электромагнитный датчик тока может использоваться для измерения токов, возникающих при обработке металлов резанием в контуре, замыкаемом фрезой (или резцом) на обрабатываемую деталь (основан на принципе действия кольцевого трансформатора).

Момент наступления катастрофического износа инструмента (сверл, метчиков, концевых и торцовых фрез) определялся по мгновенно (нелинейно) возрастающему значению термо-ЭДС. Просмотр и запись осциллограмм проводились при помощи специального программного обеспечения на персональном компьютере Asus M50VM (HDD 320 Гб,Windows XP).

Рис. 1. Принципиальная схема соединения оборудования и аппаратуры для определения стойкости режущего инструмента: 1 – заготовка; 2 – режущий инструмент; 3 – токосъемник; 4 – станок; 5 – электромагнитный датчик тока; 6 – блок питания стабилизированный (БПС); 7 – ПК.

При проведении исследования шероховатости поверхности и точности обработки использовался вертикально-фрезерный станок модели 6Т12. В качестве режущего инструмента использовалась однозубая торцовая фреза диаметром 125 мм, оснащенная режущей пластиной Т5К10. В качестве обрабатываемого материала была использована толстолистовая хладостойкая сталь 10ГНБ. Резание осуществлялось без СОТС.

Для проведения эксперимента использовался двухуровневый метод планирования эксперимента по формуле ПФЭ 23. Основные переменные факторы (параметры процесса резания) варьировались в пределах: скорость резания V = 98 – 247 м/мин; глубина резания t = 1 – 3 мм; подача на зуб Sz = 0,16 – 0,24 мм/зуб (табл. 1).

Для исследования точности обработки при торцовом фрезеровании хладостойких сталей, разработана принципиальная схема, представленная на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема исследования точности обработки Перед началом исследования все заготовки были предварительно обработаны под один размер с малыми подачей и глубиной резания. На торцовую фрезу 1 устанавливалась одна твердосплавная пластина 2 из Т5К10. Фреза закреплялась в шпинделе вертикальнофрезерного станка модели 6Т12. Обрабатываемая заготовка 3 из хладостойкой стали 10ГНБ закреплялась в тисках, которые установлены на столе станка. Для определения положения инструмента относительно заготовки была проведена настройка станка методом пробных рабочих проходов. Обработка выполнялась методом автоматического получения размера. Заготовка получала движение продольной подачи со скоростью S. Фреза врезалась в обрабатываемый материал с глубиной t. Точность обработки определялась путем измерения отклонения в размере ступенек (А и Б, рис. 2), полученных после двух проходов.

Для определения точности обработки использовалась 3-х координатная измерительная машина TESA MICRO-HITE 3D. Настройка производилась установкой нуля по первой обработанной ступеньке. Затем измерялись следующие 5 ступенек. Находили отклонение в высоте ступенек. Значения измеряемых величин выводились на монитор установки.

Оценку шероховатости обработанной поверхности производили на профилографпрофилометре типа «Калибр-204». Результаты экспериментальных исследований стойкости режущего инструмента, шероховатости поверхности и точности обработки представлены в табл. 1 – 4.

Таблица 1. Результаты исследований стойкости режущего инструмента, шероховатости поверхности и точности обработки при торцовом фрезеровании стали 10ГНБ п/п переменные м/мин мм мм/зуб Таблица 2. Результаты исследований стойкости режущего инструмента Таблица 3. Результаты исследований стойкости режущего инструмента Таблица 4. Результаты исследований стойкости режущего инструмента Как показали экспериментальные исследования, при увеличении скорости резания, при прочих равных условиях, период стойкости режущего инструмента уменьшается. Это связано с повышением температуры в зоне резания, которая может достигать предела теплостойкости инструмента (так при увеличении скорости резания в 1,5-2,5 раза стойкость инструмента уменьшается в 1,8-4,5 раза при постоянной глубине резания и подаче). С другой стороны, при увеличении скорости резания наростообразование на режущих кромках инструмента снижается, что обуславливает повышение точности обработки и снижение шероховатости (так увеличение скорости резания в 2,5 раза повышает точность обработки в 2,1 раза, а шероховатость снижается в 1,6 раза).

Затем были проведены сравнительные испытания режущих пластин с износостойким покрытием TiN и (TiZr)N и без покрытия, для определения возможностей увеличения работоспособности торцовых фрез и повышения производительности процесса фрезерования хладостойких сталей, а также оценена экономическая эффективность применения данных износостойких покрытий.

В испытаниях были использованы по 3 пластины с износостойкими покрытиями:

нитрид титана – TiN и нитрид титана с цирконием – (TiZr)N и 3 пластины без покрытия.

Испытания проводились при обработке листовой хладостойкой стали 10ГНБ. Производилась оценка износа главных режущих кромок по задней поверхности. Работа выполнялась на вертикально-фрезерном станке модели 6Т12. Основные факторы (параметры процесса резания) имели значения: скорость резания V = 247 м/мин; глубина резания t = 3 мм;

подача на зуб Sz = 0,24 мм/зуб.

По результатам эксперимента (табл. 5) построены графики зависимостей износа пластин от текущего времени их работы h = f () (рис.3). Полученные зависимости дают возможность оценить преимущество использования пластин с износостойкими покрытиями за счет увеличение периода стойкости.

Исследования показывают, что износ пластин с покрытием TiN после 15 мин работы был меньше износа пластин без износостойкого покрытия в 2,3 раза, а с покрытием (TiZr)N – в 2,9 раза. Из анализа проведенных сравнительных стойкостных испытаний твердосплавного режущего инструмента с износостойкими покрытиями TiN, (TiZr)N и без покрытий установлено, что износостойкое покрытие TiN повышает стойкость пластин в 1,7 раза, а покрытие (TiZr)N – в 2,02,2 раза, что подтверждает целесообразность их применения.

Таким образом, использование износостойких покрытий позволяет сократить расходы на приобретение режущих пластин для торцовых фрез с механическим креплением.

Таблица 5. Результаты экспериментальных сравнительных стойкостных испытаний твердосплавного режущего инструмента с износостойкими покрытиями TiN и (TiZr)N и без покрытий № пластины без покрытия с (TiZr)N Рис. 3. Зависимости износа пластин по задним поверхностям от времени износостойкими покрытиями был выполнен расчет затрат на режущие пластины с износостойкими покрытиями TiN и (TiZr)N и сравнен с затратами на пластины без покрытий. По полученным данным можно оценить экономическую эффективность применения износостойких покрытий. Не смотря на то, что пластины с износостойкими покрытиями стоят дороже, применять эти пластины выгоднее, так как их период стойкости износостойкими покрытиями необходимое для работы на определенном промежутке времени значительно меньше числа пластин без покрытий. Установлено что, общая сумма затрат на пластины с износостойкими покрытиями получается меньшей в два раза.

В третьей главе разработаны многофакторные математические модели влияния режимов резания (скорости, подачи и глубины резания) на стойкость режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей, а также многофакторные математические модели шероховатости поверхности и точности обработки, прогнозирующие качество обработанной поверхности экспериментальных исследований, полученных в главе 2.

исследования стойкости режущего инструмента, шероховатость поверхностного слоя и точность обработки при резании хладостойких сталей:

1. Уравнение регрессии для стойкости при торцовом фрезеровании:

y = 70,9 – 48,4x1 – 13,19x2 – 4,44x3 + 8,7x1x2 – 2,3x2x3 – 0,06x1x3 + 0,81x1x2x 2. Уравнение регрессии для стойкости при концевом фрезеровании:

y = 77,3 – 25,8x1 – 8,6x2 – 4x3 + 2,8x1x2 + 0,0125x2x3 + 1,3x1x3 – 0,0125x1x2x 3. Уравнение регрессии для шероховатости:

y = 14,18 – 3,1x1 + 0,88x2 + 0,52x3 – 0,02 x1x2 – 0,158x2x3 – 0,064x1x3 + 0,06x1x2x 4. Уравнение регрессии для точности обработки:

y = 34,3 – 10x1 +3,7x2 + 1,96x3 – 0,24x1x2 + 0,62x2x3 + 0,15x1x3 – 0,22x1x2x 5. Уравнение регрессии для стойкости при сверлении:

y = 17,1 – 4,9x1 – 3,3x2 + 0,5x1x 6. Уравнение регрессии для стойкости при нарезании резьбы метчиками:

y = 16,5 – 2,85x1 – 2,55x2 + 0,65x1x После проверки адекватности полученных уравнений регрессии по критерию Фишера выполнено преобразование полученных уравнений регрессии в многофакторные математические модели стойкости, шероховатости и точности обработки и построены поверхности отклика (рис. 4 – 9) по данным моделям:

1. Многофакторная модель для определения стойкости при торцовом фрезеровании где V – скорость резания (м/мин); t – глубина резания (мм); Sz – подача на зуб (мм/зуб); Tт.ф. – стойкость торцовой фрезы (мин).

Рис. 4. Зависимость стойкости Т режущего инструмента от скорости резания V, подачи на зуб Sz (глубина резания t = 3мм) при торцовом фрезеровании 2. Многофакторная модель для определения стойкости при концевом фрезеровании где V – скорость резания (м/мин); t – глубина резания (мм); Sz – подача на зуб (мм/зуб); Tк.ф. – стойкость концевой фрезы (мин).

Рис. 5. Зависимость стойкости режущего инструмента Т от скорости резания V, подачи на зуб Sz (глубина резания t = 5 мм) при концевом фрезеровании 3. Многофакторная модель для определения стойкости при сверлении хладостойкой где V – скорость резания (об/мин); S – подача (мм/об); Tсв. – стойкость сверла (мин).

Рис. 6. Зависимость стойкости режущего инструмента Т 4. Многофакторная модель для определения стойкости при нарезании резьбы в где k – коэффициент, учитывающий тип отверстия; kотв = 1 при сквозном отверстии, kотв = 1,375 при глухом V – скорость резания (м/мин); Tм. – стойкость метчиков (мин).

Рис. 7. Зависимость стойкости метчиков Т от скорости резания V 5. Многофакторная модель для определения шероховатости при торцовом фрезеровании хладостойкой стали: Rz = 255·V -0,51+0,049ln(t) ·t -0,29-0,1ln(Sz) · Sz0,25, (5) где V – скорость резания (м/мин); t – глубина резания (мм); Sz – подача на зуб (мм/зуб); Rz – шероховатость поверхности (мкм).

Рис. 8. Зависимости шероховатости Rz от скорости резания V, подачи на зуб Sz (глубина резания t = 3мм) при торцовом фрезеровании 6. Многофакторная модель для определения точности обработки при торцовом фрезеровании хладостойкой стали: = 233·V -0,33+0,11ln(t)+0,25ln(Sz) ·t -0,16+0,1ln(Sz) ·Sz-0,99, (6) где V – скорость резания (м/мин); t – глубина резания (мм); Sz – подача на зуб (мм/зуб); – погрешность обработки (мкм).

Рис. 9. Зависимости точности обработки от скорости резания V, подачи на зуб Sz С целью определения возможности применения полученных математических моделей для практических расчетов был выполнен расчет стойкости режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании, расчет шероховатости поверхности и точности обработки на заданных режимах. Полученные расчетные значения стойкости режущего инструмента, шероховатости поверхности и точности обработки сравнивались с их экспериментальными значениями, которые были определены при соответствующих условиях обработки. Проведенный сравнительный анализ сходимости полученных математических моделей с результатами экспериментальных исследований показал, что погрешность расчета по моделям находится в пределах 5 – 10 %, что позволяет сделать вывод: многофакторные математические модели адекватны и могут быть использованы для определения стойкости режущего инструмента, шероховатости поверхности и точности обработки при резании хладостойких сталей.

В четвертой главе с целью решения задач установления рациональных режимов резания при сверлении, нарезании резьбы метчиками, торцовом и концевом фрезеровании хладостойких сталей на стадии проектирования технологического процесса разработана программа автоматизированного расчета «REZMET».

Данная система автоматизированного расчета предназначена для получения технологических рекомендаций, которые состоят из самостоятельных разделов по основным видам лезвийной обработки заготовок из хладостойких сталей. В качестве исходной информации для проведения расчетов система учитывает не только свойства обрабатываемых и инструментальных материалов, размеры обрабатываемых заготовок, но и вид, состояние заготовки, использование СОТС, необходимую стойкость режущего инструмента.

В основу автоматизированной системы расчета «REZMET» заложены математические модели, полученные в результате экспериментального исследования и математического анализа, которые учитывают взаимосвязь и взаимовлияние входящих в них переменных параметров. Достоверность указанных математических моделей подтверждена проведенным сравнительным анализом, который был произведен при широком диапазоне изменения технологическх условий и режимов обработки.

Автоматизированная система «REZMET» позволяет анализировать следующие виды лезвийной обработки хладостойких сталей: сверление, нарезание резьбы метчиками, торцовое фрезерование, концевое фрезерование.

механические и теплофизические свойства пяти инструментальных материалов (группа ТК, РМ, РК и Р), 6 типов обрабатываемых заготовок (отливка, поковка, и др.), 4 смазочноохлаждающих жидкости. При необходимости эта база даных может быть дополнена или изменена.

Блок-схема функционирования разработанной автоматизированной системы «REZMET» представлена на рис. 10. Работа в данной программе осуществляется в следующей последовательности:

1. Выбирается вид лезвийной обработки хладостойкой стали;

2. Задаются исходные параметры выбранной обработки:

размеры обрабатываемой поверхности: для сверления – диаметр и глубина отверстия;

для нарезания резьбы – размер и длина резьбы; для фрезерования – ширина, глубина фрезерования, подача на зуб;

условия обработки (материал режущего инструмента, вид и состояние заготовки, используемая СОТС);

необходимая стойкость режущего инструмента.

3. На основании выбранных параметров обработки определяются поправочные коэффициенты на скорость резания, учитывающие параметры выбранной обработки;

4. Производится расчет рациональных режимов резания на основании разработанных математических моделей с учетом выбранных параметров обработки и соответствующих поправочных коэффициентов;

5. Формируются таблицы рациональных режимов резания для получения необходимой стойкости инструмента, с рекомендациями на выполнение выбранного вида обработки.

Программа предлагает несколько режимов резания для выбранных условий обработки, варьируя режимы резания (оператор может подобрать те режимы, которые подходят для имеющегося оборудования);

Результаты расчетов, получаемые с помощью автоматизированной системы «REZMET», выводятся в табличной форме на экран дисплея и по желанию пользователя могут быть распечатаны. Данная система создана в среде Delphi 7 и работает в операционной системе Windows. Иллюстрированный пример работы с разработанной системой «REZMET»

представлен на рис. 11.

Автоматизированная система снабжена широким комплексом пояснений и указаний, существенно облегчающих возможность ее практического использования. Кроме того, для облегчения работы к разработанной автоматизированной системе «REZMET» прилагается учебно-методическое пособие с иллюстрированным описанием и подробными комментариями.

Рис. 10. Блок-схема функционирования автоматизированной системы«REZMET»

Рис. 11. Иллюстрированный пример работы с разработанной системой «REZMET»

С целью определения возможности практического применения разработанной системы автоматизированного расчета «REZMET» был проведен статистический анализ ее работы.

Для этого был выполнен расчет рациональных режимов резания для сверления, нарезания резьбы метчиками, концевого и торцового фрезерования хладостойких сталей, используя автоматизированную систему расчета для выбранных условий обработки. На полученных режимах резания были проведены экспериментальные исследования стойкости режущего инструмента. Погрешность работы автоматизированной системы определялась путем сравнения заданных значений стойкости режущего инструмента и полученных при экспериментальных исследованиях.

Проведенный статистический анализ работы разработанной системы «REZMET»

показал сходимость реальных и прогнозируемых значений выходных характеристик лезвийной обработки хладостойких сталей (погрешность расчета составляет 9 – 12 %). На основании этого можно сделать вывод: автоматизированная система расчета «REZMET»

может быть использована на машиностроительных предприятиях для определения рациональных режимов резания.

Для определения экономической эффективности применения разработанной системы автоматизированного расчета «REZMET» на машиностроительных предприятиях был произведен расчет технологической себестоимости как с применением данной системы, так и без ее использования. Расчеты показали, что при использовании данной системы для разработки документации на стадии проектирования технологического процесса при обработке одной партии деталей экономическая эффективность составляет 4388 рубля. Если учесть, что годовая программа составляет разработку технологической документации для различных деталей, то экономический эффект использования разработанной системы расчета составит 219400 рублей.

Таким образом, выявлена экономическая эффективность при использовании разработанной системы автоматизированного расчета «REZMET». Данная система позволяет сократить время на проектирование отдельных этапов технологического процесса, которое затрачивается при выборе и расчетах режимов резания. Это дает возможность использовать данную автоматизированную систему на машиностроительных предприятиях при технологической подготовке производства.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе исследована научно-техническая задача, имеющая существенное значение для современного машиностроения и состоящая в определении рациональных режимов резания на стадии проектирования технологического процесса при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей, необходимых для получения максимальной производительности процесса резания.

В результате проведенного теоретического анализа, экспериментальных исследований и математического моделирования получены следующие результаты и выводы:

1. Разработана методика и система автоматизированного расчета «REZMET», которая предназначена для:

производительности с обеспечением заданной стойкости режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей;

– получения технологических рекомендаций по основным видам лезвийной обработки (сверление, нарезание резьбы метчиками, торцового и концевого фрезерования) заготовок из хладостойких сталей.

2. Проведенные экспериментальные и аналитические исследования позволили получить и использовать в расчетах и рекомендациях новые многофакторные математические модели в области резания хладостойких сталей, позволяющие прогнозировать стойкость режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании, а также шероховатость обработанной поверхности и точность обработки при торцовом фрезеровании, в зависимости от режимов резания.

3. Анализ графических зависимостей стойкости режущего инструмента от режимов резания показывает, что при увеличении скорости резания, при прочих равных условиях, период стойкости режущего инструмента уменьшается. Это связано с повышением температуры в зоне резания, которая может достигать предела теплостойкости инструмента (так при увеличении скорости резания в 1,5-2,5 раза при лезвийной обработке хладостойкой стали 10ГНБ стойкость инструмента уменьшается в 1,8-4,5 раза при постоянной глубине резания и подаче);

4. Установлено, что на величину точности обработки и шероховатость поверхности при торцовом фрезеровании хладостойких сталей из режимов резания наибольшее влияние оказывает скорость резания. С увеличением скорости резания наростообразование на режущих кромках инструмента снижаются, что обуславливает повышение точности обработки и снижение шероховатости (так увеличение скорости резания в 2,5 раза повышает точность обработки в 2,1 раза, а шероховатость снижается в 1,6 раза). Следовательно, для получения высокого качества поверхностного слоя при торцовом фрезеровании хладостойких сталей необходимо назначать высокоскоростную обработку.

5. Выявлена высокая эффективность использования износостойких покрытий TiN и (TiZr)N при торцовом фрезеровании изделий из специальных хладостойких сталей марки 10ГНБ. Это отражается на увеличении периода стойкости режущей пластины - с износостойким покрытием TiN в 1,7 раз; с износостойким покрытием (TiZr)N в 2,02,2 раза.

6. Получены новые поправочные коэффициенты на скорость резания, учитывающие параметры обработки при резании хладостойких сталей.

7. Выявлена экономическая эффективность использования разработанной системы автоматизированного расчета «REZMET», которая составляет 219400 рублей в год. Данная система позволяет сократить время на проектирование отдельных этапов технологического процесса, которое затрачивается при выборе и расчетах режимов резания, что подтверждает целесообразность использования автоматизированной системы на машиностроительных предприятиях при технологической подготовке производства.

машиностроительное предприятие ОАО «ЦС «Звездочка» в виде методики и системы автоматизированного расчета «REZMET», а также в виде комплекса программ переданы для использования в учебном процессе кафедры «Технология металлов и машиностроения»

СПбГМТУ СЕВМАШВТУЗ.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Малыгин В.И., Фомин А.В. Многофакторная модель шероховатости при торцовом машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования: Материалы пятой Международной научно-технической конференции. Т.2. – Вологда: ВоГТУ, 2009 г. – С. 14 – 18.

2. Фомин А.В. Методы высокоэффективного резания труднообрабатываемых материалов // Вопросы технологии, эффективности производства и надежности. Сборник докладов.

Выпуск № 22. – Северодвинск, 2009. – С. 149 – 161.

3. Фомин А.В., Фомин Е.В. Многофакторные модели стойкости режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей / А.В. Фомин, Е.В. Фомин // В мире научных открытий. – 2010. – №3.

4. Рогов В.А., Фомин Е.В., Фомин А.В. Управление качеством поверхностного слоя хладостойких сталей при торцовом фрезеровании на основании математического моделирования // Технология машиностроения. – М. – 2010. – №4. – С. 61 – 64.

5. Рогов В.А., Фомин Е.В., Фомин А.В. Система автоматизированного расчета оптимальных режимов резания хладостойких сталей при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании // Научно-технический журнал СТИН. – М.

– 2010. – №5. – С. 31 – 32.

6. Рогов В.А., Фомин Е.В., Фомин А.В. Исследование влияния режимов резания на стойкость режущего инструмента при сверлении, нарезании резьбы метчиками, концевом и торцовом фрезеровании хладостойких сталей // Технология машиностроения. – М. – 2010. – №5. – С. 15 – 17.

7. Рогов В.А., Фомин А.В. Моделирование качества поверхностного слоя при обработке хладостойких сталей // Инженерные системы – 2010: Материалы Международной научно-практической конференции. – М.: РУДН, 2010. – С. 137 – 138.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКИ

ХЛАДОСТОЙКИХ СТАЛЕЙ ПУТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

РАСЧЕТА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ

обработки хладостойких сталей на основании моделирования процесса резания. Проведены исследования влияния режимов резания (скорости резания, подачи и глубины резания) на стойкость режущего инструмента, шероховатость обработанной поверхности и точность обработки при резании хладостойких сталей. На основании экспериментальных исследований разработаны многофакторные математические модели, позволяющие прогнозировать стойкости режущего инструмента, точность обработки и шероховатость обработанной поверхности. По полученным результатам разработана методика и система автоматизированного расчета «REZMET» для определения рациональных режимов резания хладостойких сталей, необходимых для максимальной производительности процесса резания с обеспечением заданной стойкости режущего инструмента.

INPROVEMENT OF EFFICIENCY CUTTING MACHINING

OF COLD-RESISTANT STEELS BY AUTOMATIC CALCULATION

OF THE RATIONAL CUTTING MODES

The dissertation is devoted to research of improvement of efficiency cutting machining of cold-resistant steels on the basis of modeling process of cutting. Researches of influence of cutting parameters (speed of cutting, cutter feed and cutting depth) on cutting power are considered at edge cutting machining, degree of roughness and processing accuracy of a cold-resistant steels. On the basis of experimental researches miltifactorial mathematical models which have allowed make a forecast of firmness of the cutting tool, degree of roughness and processing accuracy. By the received results «REZMET» the technique and system of the automated calculation is developed for definition of the rational cutting parameters of cold-resistant steels necessary for the maximum productivity of process of cutting with maintenance of set firmness of the cutting tool.



Похожие работы:

«Пархоменко Дмитрий Валерьевич ВНЕШНЕПОЛИТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА МОДЕРНИЗАЦИИ В СЕРБИИ 80-Х ГГ. XIX В. 07.00.03 – всеобщая история (новая и новейшая) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Казань – 2008 2 Работа выполнена на кафедре Зарубежной истории ГОУ ВПО Самарский государственный университет Научный руководитель : кандидат исторических наук, доцент Кутявин Владимир Владимирович Официальные оппоненты : доктор исторических наук,...»

«СЮРИК Юлия Витальевна РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ СОЗДАНИЯ ПЛЕНОК ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ С УГЛЕРОДНЫМИ НАНОСТРУКТУРАМИ ДЛЯ УСТРОЙСТВ МИКРОЭЛЕКТРОННОЙ СЕНСОРИКИ Специальность 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог - 2012 www.sp-department.ru Работа выполнена в Технологическом...»

«КАЙНОВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ БАНКОВСКОЙ ТАЙНЫ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (административно – правовой аспект) Специальность 12.00.14 – Административное право; финансовое право; информационное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Санкт-Петербург 2008 2 Работа выполнена на кафедре государственного и административного права ГОУ ВПО Санкт-Петербургский инженерно-экономический университет. Научный руководитель : доктор...»

«Машкур Махмуд А. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ГАЗОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ВО ВПУСКНОЙ И ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМАХ ДВС Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2005 Общая характеристика работы Актуальность диссертации В современных условиях ускоренного темпа развития двигателестроения, а также доминирующих тенденций интенсификации рабочего процесса при условии повышения его...»

«Малахо Артем Петрович ПОЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ, СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И СТЕКЛООБРАЗНЫХ НИОБИЙ- И ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ОКСИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВЫСОКОЙ ОПТИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ. Специальность 02.00.21 – химия твердого тела и 02.00.01 – неорганическая химия. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук МОСКВА 2006 Работа выполнена на кафедре Химической технологии и новых материалов Химического факультета Московского Государственного Университета им....»

«Плашевская Анастасия Анатольевна CОБИРАНИЕ СУДОМ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ ПРИ РАССМОТРЕНИИ ДЕЛА ПО ПЕРВОЙ ИНСТАНЦИИ В УГОЛОВНОМ ПРОЦЕССЕ РОССИИ 12.00.09 – уголовный процесс; криминалистика и судебная экспертиза; оперативно-розыскная деятельность Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Томск – 2006 2 Работа выполнена на кафедре уголовного процесса, прокурорского надзора и правоохранительной деятельности Юридического института Томского...»

«ЛАПШИНА Ольга Сергеевна Охранительная функция права в системе функций права и государства 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Казань 2011 Работа выполнена на кафедре теории государства и права ФГБОУ ВПО Тольяттинский государственный университет. Научный руководитель доктор юридических наук, профессор Липинский Дмитрий Анатольевич Официальные...»

«Чистяков Вячеслав Айдарович СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ КАК ИНСТРУМЕНТА ПОЛИТИЧЕСКОЙ СОЦИАЛИЗАЦИИ МОЛОДЕЖИ (НА МАТЕРИАЛАХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН) Специальность 22.00.06. – социология культуры, духовной жизни АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Казань 2006 г. 2 Диссертация выполнена в Казанском государственном финансовоэкономическом институте Научный руководитель...»

«ИЛЬИН ЕВГЕНИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДПОВЕРХНОСТНЫХ СРЕД, ЗОНДИРУЕМЫХ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ Специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ - устройства и их технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре радиофизики, антенн и микроволновой техники Московского авиационного института (государственного технического университета). Научный руководитель : доктор...»

«УДК 530.12:531.51 МАМАДЖАНОВ АХРОРЖОН ИБРАГИМОВИЧ ВАКУУМНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И АСТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОСЦИЛЛИРУЮЩИХ И ВРАЩАЮЩИХСЯ НАМАГНИЧЕННЫХ РЕЛЯТИВИСТСКИХ КОМПАКТНЫХ ОБЪЕКТАХ 01.03.02 – Астрофизика и радиоастрономия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Ташкент – Работа...»

«ГРОШЕВА СВЕТЛАНА ФЕДОРОВНА СООТНОШЕНИЕ ТРАДИЦИОННЫХ И ЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ В УНИВЕРСАЛЬНОЙ НАУЧНОЙ БИБЛИОТЕКЕ (на примере Приволжского федерального округа Российской Федерации) Специальность 05.25.03 Библиотековедение, библиографоведение и книговедение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Самара – 2006 Диссертация выполнена на кафедре библиографии федерального государственного образовательного учреждения высшего...»

«КНЯЗЕВА ЕКАТЕРИНА БОРИСОВНА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЛИТИКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА К УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ Специальность 08.00.01 – Экономическая теория АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург - 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический...»

«БРЫКИН БОРИС ВИТАЛЬЕВИЧ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЗДУШНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ГТД МЕТОДАМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ Специальность 05.07.05 Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва- 2012 Работа выполнена в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) (МАИ). Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Леонтьев...»

«ЧЕРНЯЕВА АННА ВИКТОРОВНА СПРАВЕДЛИВОСТЬ И ЗАКОННОСТЬ В ПОЛИТИКО-ПРАВОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ДЖ. РОЛЗА Специальность 12.00.01 – теория и история права и государства; история учений о праве и государстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Санкт-Петербург 2010 Диссертация выполнена на кафедре теории и истории государства и права НОУ ВПО Юридический институт (Санкт-Петербург) Научный руководитель : доктор...»

«Вокин Алексей Иннокентьевич ЭКОЛОГИЯ ХАРИУСОВЫХ РЫБ (THYMALLIDAE) ГОРНЫХ ВОДОЕМОВ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ 03.00.16 – экология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Улан-Удэ – 2008 3 Работа выполнена на кафедре зоологии позвоночных и экологии и кафедре водных ресурсов ЮНЕСКО Иркутского государственного университета Научный руководитель : кандидат биологических наук, доцент Самусёнок Виталий Петрович Официальные оппоненты : доктор...»

«Владимирова Виктория Викторовна Компенсация морального вреда – мера реабилитации потерпевшего в российском уголовном процессе Специальность 12.00.09 – Уголовный процесс, криминалистика и судебная экспертиза; оперативно-розыскная деятельность АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Ижевск – 2004 Диссертация выполнена в ГОУ ВПО Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева Научный руководитель : Заслуженный юрист Республики...»

«ЕВДОКИМОВ Юрий Владимирович ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОЩНЫХ ЛБВ НА ЦЕПОЧКЕ СВЯЗАННЫХ РЕЗОНАТОРОВ С РАСШИРЕННОЙ ПОЛОСОЙ УСИЛЕНИЯ Специальность: 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2008 1 Работа выполнена на кафедре лазерных и микроволновых информационных систем факультета информатики и телекоммуникаций Московского государственного института электроники и математики. Научный...»

«Федоров Владимир Юрьевич МОДУЛЬНАЯ СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ Специальность: 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические наук и, отрасль - промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва-2012 Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России на кафедре пожарной автоматики. Научный...»

«Данилевский Игорь Николаевич ГЕРМЕНЕВТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ЛЕТОПИСНЫХ ТЕКСТОВ Специальность 07.00.09 — Историография, источниковедение и методы исторического исследования Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора...»

«ЛЯШЕДЬКО АНДРЕЙ ДМИТРИЕВИЧ Термооптические искажения в неодимовых лазерах на основе пластинчатых активных элементов с продольной диодной накачкой Специальность: 01.04.21 – лазерная физика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН Научный руководитель : доктор физико-математических наук Цветков...»






 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.