Технологическое обеспечение показателей качества при токарной обработке канавочных поверхностей дисков ГТД на основе моделирования схем контактного взаимодействия
Диссертация
В первой главе рассмотрены основные технологические проблемы, возникающие при токарной обработке дисков турбины (в частности при обработке канавочным резцом фланца крепления диска к валу ротора) из жаропрочных никелевых сплавов на ОАО «Пермский моторный завод» (ОАО «ПМЗ»), и резервы повышения их усталостной прочности. Раскрыты особенности влияния основных показателей качества поверхности… Читать ещё >
Содержание
- ОБОЗНАЧЕНИЯ
- ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ДИСКОВ ГТД
- 1. 1. Анализ дефектов, возникающих при точении дисков ГТД из жаропрочных сплавов, и резервы повышения их усталостной прочности
- 1. 1. 1. Дефекты дисков турбины и причины их образования
- 1. 1. 2. Анализ причин образования трещин во фланце диска турбины
- 1. 1. 3. Анализ типового технологического процесса изготовления диска ТВД
- 1. 2. Влияние параметров качества обработки поверхностей на эксплуатационные характеристики деталей ГТД из жаропрочных сплавов
- 1. 3. Анализ особенностей конструкции канавочных резцов
- 1. 3. 1. Анализ конструкций напайных канавочных резцов, применяемых на ОАО «ПМЗ»
- 1. 3. 2. Преимущества высокопроизводительных конструкций сборных канавочных резцов
- 1. 4. Технологические пути повышения усталостной прочности фланца диска ГТД
- 1. 5. Выводы, постановка цели и задач исследования
- 1. 1. Анализ дефектов, возникающих при точении дисков ГТД из жаропрочных сплавов, и резервы повышения их усталостной прочности
- ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАНАВКИ
- 2. 1. Определение геометрических параметров сечения среза при чистовом точении поверхностей канавки
- 2. 1. 1. Определение геометрических параметров сечения среза при точении переходного радиуса канавки
- 2. 1. 2. Определение геометрических параметров сечения среза при точении дна и торцев канавки
- 2. 1. 3. Сравнительная оценка параметров сечения среза при обработке поверхностей канавки
- 2. 2. Постановка задачи и расчёт составляющих силы резания при точении
- 2. 3. Постановка задачи и расчёт температуры резания при точении
- 2. 3. 1. Расчёт среднеконтактной температуры резания
- 2. 3. 2. Расчёт оптимальной температуры резания
- 2. 4. Выводы
- 2. 1. Определение геометрических параметров сечения среза при чистовом точении поверхностей канавки
- ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ШЕРОХОВАТОСТИ ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КАНАВКИ ФЛАНЦА ДИСКА ГТД
- 3. 1. Расчёт шероховатости при точении поверхностей канавки
- 3. 1. 1. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной геометрией режущей части резца и кинематикой его рабочего движения
- 3. 1. 2. Расчёт вспомогательного угла в плане при точении дна канавки
- 3. 1. 3. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной колебательными перемещениями резца относительно обрабатываемой поверхности
- 3. 1. 4. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной пластическими деформациями материала в зоне контакта с инструментом
- 3. 1. 5. Расчёт составляющей профиля шероховатости, обусловленной шероховатостью рабочих поверхностей инструмента
- 3. 1. 6. Расчёт высотного параметра шероховатости Ra при точении поверхностей канавки
- 3. 2. Определение рациональной подачи при точении поверхностей канавки
- 3. 3. Выводы
- 3. 1. Расчёт шероховатости при точении поверхностей канавки
- ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОЦЕССА ЧИСТОВОГО ТОЧЕНИЯ КАНАВОЧНЫМИ РЕЗЦАМИ
- 4. 1. Методика проведения экспериментальных исследований
- 4. 1. 1. Оборудование и инструмент
- 4. 1. 2. Исследуемые материалы и образцы
- 4. 1. 3. Измерительная аппаратура
- 4. 1. 4. Исследуемые факторы и условия проведения экспериментов
- 4. 1. 5. Частные методики проведения экспериментов
- 4. 1. 5. 1. Методика измерения составляющих силы резания
- 4. 1. 5. 2. Методика измерения среднеконтактной температуры резания
- 4. 1. 5. 3. Методика определения оптимальной температуры резания
- 4. 1. 5. 4. Методика исследования износостойкости твердосплавных пластин
- 4. 1. 5. 5. Методика исследования качества поверхностного слоя образцов
- 4. 1. Методика проведения экспериментальных исследований
- 4. 2. Математическая обработка результатов исследований
- 4. 3. Экспериментальное исследование силовых и температурных характеристик процесса точения
- 4. 3. 1. Силовые характеристики процесса
- 4. 3. 2. Температурные характеристики процесса
- 4. 4. Экспериментальное определение оптимальной температуры и оптимальной скорости резания
- 4. 5. Зависимость стойкости режущего инструмента от технологических условий обработки
- 4. 6. Зависимость параметров качества поверхностного слоя от технологических условий обработки
- 4. 7. Выводы
- 5. 1. Построение математической модели технологического управления качеством поверхностного слоя при чистовом точении поверхностей канавки в дисках ГТД
- 5. 2. Алгоритм программы для определения оптимальных режимов резания при чистовом точении поверхностей канавки
- 5. 3. Технологические условия чистового точения поверхностей канавки, определённые с помощью оптимизационной модели
- 5. 4. Выводы
Список литературы
- Аверченков В. И. Оптимизация технологических процессов в САПР ТП. Учебно-методическое пособие. Брянск: БИТМ, 1987. — 108 с.
- Авиационные материалы. Справочник. В 9-и т. Т. 3: Жаропрочные стали и сплавы. Сплавы на основе тугоплавких металлов. Часть 1: Деформируемые жаропрочные стали и сплавы. / Под ред. Р. Е. Шалина. М.: ОНТИ, 1989.-560 с.
- Агамиров JI. В. Сопротивление материалов. М.: ACT, 2003.256 с.
- Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. — 279 с.
- Александров А. В., Потапов В. Д., Державин Б. П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995. — 560 с.
- Андреев В. Н. Совершенствование режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1993. — 240 с.
- Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 1. / Под ред. И. Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2001. — 920 с.
- А. С. № 1 468 721 СССР. М. Кл. B24B3/34. Способ заточки задних поверхностей и радиуса при вершине прорезных резцов. / Доронин В. П., Доронин Ю. В. № 4 238 901/40−08. Заявл. 29.04.87. Опубл. 30.03.89. Бюл. № 12.
- Баженов М. Ф., Бейчман С. Г., Карпачёв Д. Г. Твёрдые сплавы. Справочник. — М.: Металлургия, 1978. 184 с.
- Башков В. М., Кацев П. Г. Испытания режущего инструмента на стойкость. -М.: Машиностроение, 1985. 136 с.
- Безъязычный В. Ф. Расчёт режимов резания с использованием ЭВМ: Учебное пособие. Рыбинск: РГАТА, 2000. — 130 с.
- Безъязычный В. Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин. // Приложение. Справочник. Инженерный журнал. 2001. — № 4. — С. 9−16.
- Безъязычный В. Ф., Шарова Т. В., Мищенко JI. А. Расчёт режимов резания в курсовом и дипломном проектировании с использованием электронно-вычислительных машин. Учебное пособие. Ярославль: ЯПИ, 1983. -86 с.
- Белоусов А. И., Бобрик П. И., Рахман-Заде А. 3., Силин С. С. Тепловые явления и обрабатываемость резанием авиационных материалов. М.: Машиностроение, 1966. — 179 с.
- Биргер И. А. Остаточные напряжения. М.: Машгиз, 1968. — 459 с.
- Блюмберг В. А., Зазерский Е. И. Справочник токаря. Л.: Машиностроение, 1981.- 406 с.
- Бобров В. Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975.-343 с.
- Бруштейн Б. Е., Дементьев В. И. Токарное дело. М.: Высшая школа, 1967.-448 с.
- Васин С. А., Верещака А. Н., Кушнер В. С. Резание материалов. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. — 448 с.
- Великанов К. М., Новожилов В. И. Экономические режимы резания металлов. Л.: Машиностроение, 1972. — 119 с.
- Гаврилов В. А., Гребень В. Г. Оптимизация режимов резания при точении нежёстких валов. // Технология машиностроения. 2006. — № 1. -С. 16−19.
- Гильман А. М., Брахман Л. А., Батищев Д. И. Оптимизация режимов резания на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1972. — 188 с.
- Гильман А. М., Гостев Г, В., Егоров Ю. Б. Автоматизированное проектирование оптимальных наладок металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1984. — 168 с.
- Горанский Г. К., Владимиров Е. В., Ламбин Л. Н. Автоматизация технического нормирования на металлорежущих станках с помощью ЭВМ. — М.: Машиностроение, 1970. 222 с.
- ГОСТ 5632–72. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаропрочные и жаростойкие. Госстандарт СССР.
- ГОСТ 18 874–73. Резцы токарные прорезные и отрезные из быстрорежущей стали. Конструкции и размеры. Госстандарт СССР.
- ГОСТ 18 884–73. Резцы токарные отрезные с пластинами из твёрдого сплава. Конструкции и размеры. Госстандарт СССР.
- ГОСТ 4872–75. Изделия для режущего инструмента из твёрдых спечённых сплавов. Технические условия. Госстандарт СССР.
- Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985.-304 с.
- Губкин С. И. Теория обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1951.-415 с.
- Дёмкин Н. Б., Рыжов Э. В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. — 244 с.
- Дунин-Барковский И. В., Карташова А. Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. 1978. — 232 с.
- Дьяченко П. Е. Качество поверхности при обработке металлов резанием. -М.: Машгиз, 1951.
- Евстигнеев М. И., Морозов И. А., Подзей А. В. Изготовление основных деталей авиадвигателей. М.: Машиностроение, 1972. — 448 с.
- Евстигнеев М. И., Подзей А. В., Сулима А. М. Технология производства двигателей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1982. -260 с.
- Ерёмин А. Н. Физическая сущность явлений при резании сталей. — М.: Машгиз, 1951.-326 с.
- Зорев Н. Н., Грановский Г. И., Ларин М. Н. Развитие науки о резании металлов. М.: Машиностроение, 1967. — 416 с.
- Игумнов Б. Н. Расчёт оптимальных режимов обработки для станков и автоматических линий. — М.: Машиностроение, 1974. — 200 с.
- Инструмент для современных технологий. Справочник. / Под ред. А. Р. Маслова. М.: ИТО, 2005. — 248 с.
- Кацев П. Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1974. — 231 с.
- Кириллова А. А., Свирщёв В. И., Макаров В. Ф. Определение параметров сечения среза при обработке дисков турбины канавочными резцами. // СТИН. 2006. — № 8. — С. 35−37.
- Кириллова А. А., Свирщёв В. И., Макаров В. Ф. Исследование влияния нестационарности процесса токарной обработки дисков турбины канавочными резцами на изменение параметров сечения среза. // СТИН. — 2006.-№Ю.-С. 36−38.
- Кириллова А. А., Свирщёв В. И., Макаров В. Ф. Оптимальная подача при чистовом точении дисков турбин. // СТИН. 2007. — № 2. — С. 37−39.
- Кириллова А. А., Свирщёв В. И., Макаров В. Ф. Влияние жёсткости канавочного резца на качество поверхности при продольном точении. // СТИН. 2007. — № 4. — С. 12−14.
- Клушин М. И. Алгоритмы расчёта сил и скоростей резания. // Сб. науч. тр./ПТНИВВСНХ.-Горький, 1963.-С. 117−132.
- Клушин М. И. Резание металлов. Издание ГПИ, 1967. 429 с.
- Комаров М. С. Динамика механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1969. — 296 с.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. — 831 с.
- Кравченко Б. А., Пашев Д. Д., Колесников Б. М. Повышение выносливости и надёжности деталей машин и механизмов. Куйбышев: Куйбышевское кн. изд-во, 1966. -222 с.
- Крагельский И. В. Трение’и износ. М.: Машиностроение, 1968.480 с.
- Крагельский И. В., Добычин М. Н., Комбалов В. С. Основы расчётов на трение и износ. — М., 1977. — 525 с.
- Крагельский И. В., Михин Н. М. Узлы трения машин. М., 1984.280 с.
- Кузнецов Н. Д., Цейтлин В. И., Волков В. И. Технологические методы повышения надёжности деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1993. — 304 с.
- Макаров А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1966. — 264 с.
- Макаров А. Д. Новые характеристики обрабатываемости металлов резанием и вопросы выбора периода стойкости инструмента. // В кн.: Высокопроизводительное резание в машиностроении. М.: Наука, 1966. — С. 2741.
- Макаров А. Д. О выборе оптимальных режимов обработки резанием в условиях автоматизированного производства. // В кн.: Автоматизация процессов механической обработки и сборки. М.: Наука, 1967. — С. 132−142.
- Макаров А. Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1976.-278 с.
- Макаров А. Д. Ускоренный метод определения обрабатываемости металлов и установление рациональных режимов резания. // Организация процессов обработки металлов резанием. ЦИТЭИН ГНТК СМ РСФСР, 1961.
- Макаров А. Д., Шустер JI. Ш. Выбор режимов резания при чистовом точении. // Станки и инструмент. 1970. — № 1. — С. 34−35.
- Марочник сталей и сплавов. / Под ред. В. Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.
- Масленков С. Б., Масленкова Е. А. Стали и сплавы для высоких температур. Справ, изд. в 2-х кн. Кн. 1. М.: Металлургия, 1991. — 383 с.
- Маталин А. А. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. -М.: Машгиз, 1956. 252 с.
- Маталин А. А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев, 1971. — 140 с.
- Маталин А. А. Технология механической обработки. JL, 1977. —460 с.
- Медведев Д. Д. Точность обработки в мелкосерийном производстве. -М.: Машиностроение, 1973. 120 с.
- Михин Н. М. Внешнее трение твёрдых тел. М., 1977. — 220 с.
- Молохов И. Ф., Евстафьев Н. Н., Никольский Ю. А. Повышение качества и предела выносливости поверхностей полостей дисков турбины из сплава ЭП741-НП. // Авиационная промышленность. 2000. — № 2. — С. 29−33.
- Молохов И. Ф., Евстафьев Н. Н., Панин И. В. Совершенствование токарной обработки канавок, выборок, пазов в деталях ГТД. // Авиационная промышленность. 1988. — № 5. — С. 15−17.
- Моховиков А. А. Измерение силы резания и шероховатости торцевой поверхности при прорезке канавок. // Технология металлов. — 2002. — № 12.-С. 24−26.
- Обработка жаропрочных сплавов. Техническое руководство. Sand-vik Coromant. Швеция, 2007. — 128 с.
- Основы прогрессивной технологии и рациональные методы обработки деталей авиационных двигателей. / Под ред. А. П. Иванова. — М.: Машиностроение, 1977. -375 с.
- Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолётов. / Под ред. А. Г. Братухина, Ю. Е. Решетникова, А. А. Иноземцева. -М.: Авиатехинформ, 1999. 554 с.
- Особенности процесса резания при токарной отрезке и обработке канавок. // Режущие инструменты. Экспресс-информация. М.: ВИНИТИ, 1979.-№Ю.-С. 1−5.
- Пановко Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. — Л.: Машиностроение, 1976. — 320 с.
- Патент РФ. № 2 303 504. Кл. В23 В 1/00. Способ определения оптимальной подачи при токарной обработке. / Кириллов А. Ю., Кириллова А. А., Свирщёв В. И. № 20 051 267 775/02. Заявл. 24.08.2005. Опубл. 27.07.2007. Бюл. № 21.
- Проектирование металлорежущих инструментов. / Под ред. И. И. Семенченко. М.: Машгиз, 1963. — 952 с.
- Резников А. Н. Температура и охлаждение режущих инструментов. -Куйбышевское книжное изд-во, 1959. 172 с.
- Резников А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. — М.: Машиностроение, 1981. 279 с.
- Резников А. Н., Резников Л. А. Тепловые процессы в технологических системах. -М.: Машиностроение, 1990. 288 с.
- Резников Н. И., Жарков И. Г., Зайцев В. М. Производительная обработка нержавеющих и жаропрочных материалов. М.: Гос. н.-техн. изд-во машиностроительной лит-ры, 1960. — 200 с.
- Рубинштейн С. А., Левант Г. В., Орнис Н. М., Тарасевич Ю. С. Основы учения о резании металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1968. — 392 с.
- Руководство по металлообработке. Технический справочник от Saridvik Coromant. Швеция, 2005. —601 с.
- Рыкунов А. Н. Математическое моделирование шероховатости поверхности при лезвийной обработке в условиях малых сечений среза. // Справочник. Инженерный журнал. 2005. -№ 11. — С. 11−15.
- Сахаров Г. Н., Арбузов О. Б., Боровой Ю. JT. Металлорежущие инструменты. М.: Машиностроение, 1989. — 328 с.
- Семенченко И. В., Мирер Я. Г. Повышение надёжности лопаток газотурбинных двигателей технологическими методами. М.: Машиностроение, 1977. — 160 с.
- Серенсен С.В., Когаев В. П. Несущая способность и расчёты деталей машин на прочность. М.: Машгиз, 1963. — 451 с.
- Силин С. С. Метод подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1979. -152 с.
- Силин С. С. Расчёт оптимальных режимов на основе изучения процессов резания методами теории подобия. // Технология машиностроения: сб. науч. тр. Ярославль: ЯПИ, 1968. — С. 43−64.
- Силин С. С. Теория подобия в приложении к технологии машиностроения. Учебное пособие. Ярославль: ЯПИ, 1989. — 198 с.
- Силин С. С. Установление критериальных зависимостей при резании металлов на основе изучения тепловых явлений. // Тепловые явления и обрабатываемость материалов резанием: сб. науч. тр. / МАТИ. М.: Машиностроение, 1966.-С. 102−138.
- Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. / Под ред. А. Г. Братухина, Г. К. Язова, Б. Е. Карасёва. М.: Машиностроение, 1997.-416 с.
- Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.
- Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1986. — 496 с.
- Старков В. К. Дислокационные представления о резании металлов.-М., 1979.-160 с.
- Сулима А. М., Евстигнеев М. И. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов. — М.: Машиностроение, 1974.-256 с.
- Сулима А. М., Носков А. А., Серебренников Г. 3. Основы технологии производства газотурбинных двигателей. — М.: Машиностроение, 1996. 480 с.
- Сулима А. М., Шулов В. А., Ягодкин Ю. Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. — 240 с.
- Суслов А. Г. Выбор, назначение и технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхностей деталей машин по ГОСТ 2789–73. -Брянск, 1983.-83 с.
- Суслов А. Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. — 208 с.
- Суслов А. Г., Дальский А. М. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. — 684 с.
- Таблицы физических величин. Справочник. / Под ред. И. К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. — 1006 с.
- Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. / Под ред. Р. А. Макарова. М.: Машиностроение, 1975. — 288 с.
- Термоэлектрические преобразователи температуры. Теория, практика, развитие. / Под ред. А. В. Каржавина. Обнинск, 2004. — 84 с.
- Технологические остаточные напряжения. / Под ред. А. В. Под-зея. М.: Машиностроение, 1973. — 216 с.
- Технология авиадвигателестроения. Обработка основных деталей и узлов. / Под ред. А. В. Подзея. М.: Государственное изд-во оборонной промышленности, 1957. -416 с.
- Упругий токарный резец. // Машиностроительное производство. Серия: Режущие инструменты. Зарубеж. опыт: Экспресс-информация. — М.: ВНИИТЭМР, 1990. № 8. — С. 35−40.
- Фадюшин И. JL, Музыкант Я. А., Мещеряков А. И. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС. М.: Машиностроение, 1990.-272 с.
- Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1970.544 с.
- Форрест П. Усталость металлов. М.: Машиностроение, 1968,352 с.
- Шифрин А. Ш., Резницкий JI. М. Обработка резанием коррозион-ностойких, жаропрочных и титановых сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1964. — 447 с.
- Школьник JI. М. Методика усталостных испытаний. Справочник. М.: Металлургия, 1978. — 302 с.
- Якобе Г. Ю., Экоб Э., Кохан Д. Оптимизация резания. Параметризация способов обработки резанием с использование технологической оптимизации. М.: Машиностроение, 1981. — 279 с.
- Gas Turbines. Application Guide. Sandvik Coromant. Sweden, 2002. — 144 c.
- Gorges et tronconnage: bein comprendre Taction des outils. // TraMetal. 2004. — № 79. — C. 7−8, 10, 12, 14, 16, 18.
- Iscar. Общий каталог. — Israel, 2005. 1161 с.
- Iscar, Turnplus. The Complete Range of Turning Tools. Israel, 1999.-762 c.
- Parting and Grooving. Application Guide. Sandvik Coromant. Sweden, 1999. — 109 c.
- Sandvik Coromant. Металлорежущий инструмент. Основной каталог. Sweden, 2007. — 1055 с.