Повышение режущих свойств резцов с СМП за счет управления теплообменом в зоне резания
Диссертация
Пятая глава посвящена конструированию новых форм сменных многогранных режущих пластин с уменьшенным диапазоном колебания температуры вдоль режущей кромки и анализу температурного режима сконструированных пластин. Здесь также приводятся результаты сравнительных экспериментальных исследований СМП со стандартной и предложенной формами задних поверхностей. Основные результаты работы внедрены… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
- 1. 1. Виды и критерии износа металлорежущего инструмента и способы его оценки
- 1. 2. Закономерности теплообмена при механической обработке металлов
- 1. 2. 1. Данные о влиянии температуры на процесс резания
- 1. 2. 2. Способы экспериментального измерения температуры резания. 18Совершенствование инструмента на основе теплофизического анализа
- 1. 3. 1. Совершенствование инструмента путем изменения его геометрических параметров
- 1. 3. 2. Регулирование теплообмена изменением размеров контактных поверхностей инструмента
- 1. 3. 3. Улучшение теплоотвода в заготовку при несвободном резании
- 1. 4. Схематизация формы тела и расположение источников тепловыделения. Расчет итоговых плотностей теплового потока
- 1. 5. Численные методы решения дифференциального уравнения теплопроводности
- 1. 6. Напряженно-деформированное состояние в зоне резания. Схемы стружкообразования
- 1. 7. Определение направления схода стружки при косоугольном резании
- 1. 8. Цель, задачи и этапы исследования
- Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ
- 2. 1. Определение направления схода стружки при несвободном косоугольном резании инструментом с закругленным лезвием
- 2. 2. Уточнение схемы стружкообразования для различных значений переднего и заднего углов
- 2. 3. Расчет напряжений в зоне пластической деформации
- 2. 4. Расчет напряжений на контактных поверхностях
- 2. 5. Пример расчета напряженного состояния в зонах стружкообразования и контакта
- 2. 6. Особенности расчета напряженного состояния при несвободном резании
- 2. 7. Выводы по главе 2
- Глава 3. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РЕЗЦА
- 3. 1. Расчет итоговых плотностей теплового потока
- 3. 2. Расчет температуры на поверхностях резца методом конечных элементов при свободном резании
- 3. 3. Расчет температуры на поверхностях резца методом конечных элементов при несвободном резании
- 3. 4. Выводы по главе 3
- Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ
- 4. 1. Выбор методов экспериментального исследования
- 4. 1. 1. Обрабатываемый материал
- 4. 1. 2. Режущий инструмент
- 4. 1. 3. Многогранные пластины
- 4. 1. 4. Экспериментальная установка
- 4. 2. Измерение температуры резания
- 4. 2. 1. Измерение средней температуры резания естественной термопарой
- 4. 2. 2. Определение температурных полей на поверхности многогранной пластины
- 4. 3. Определение направления схода стружки
- 4. 4. Результаты определения температурных полей с помощью термоиндикаторных красок
- 4. 5. Выводы по главе 4
- 4. 1. Выбор методов экспериментального исследования
- Глава 5. КОНСТРУИРОВАНИЕ СМП С УЧЕТОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
- 5. 1. Конструирование СМП с уменьшенным диапазоном температуры вдоль режущей кромки путем управления формой задней поверхности
- 5. 2. Конструирование СМП с равномерным распределением температуры вдоль режущей кромки путем создания дополнительных элементов на передней поверхности
- 5. 3. Сравнение распределений температуры вдоль режущей кромки предложенных пластин
- 5. 5. Сравнительное экспериментальное исследование эксплуатационных свойств предлагаемых СМП
- 5. 6. Оценка эксплуатационных свойств предлагаемых СМП с помощью коэффициента равномерности изнашивания
- 5. 5. Выводы по главе 5
Список литературы
- Автоматическое управление процессом резания/ С. С. Силин, В. В. Трусов, В. Я. Яхонтов и др.//Станки и инструмент. 1971. № 1. С. 13−14.
- Аверьянова И.Э. Комплексное влияние переднего угла и угла наклона режущей кромки на главную составляющую силы резания// СТИН. -2003.-№ 12.-С.8−10.
- Андреев Г. С. Методика и средства определения температуры контактных поверхностей инструмента при периодическом прерывистом реза-нии//СТИН. 1974. — № 11. — С. 34 — 36.
- Андреев Г. С. Контактные напряжения при периодическом резании.// Вестник машиностроения. 1969. — № 8. — С. 63 — 66.
- Армарего И. Дж. А., Браун Р. Х Обработка металлов резанием. М.: Машиностроение. -1977. -325с.
- Безъязычный В.Ф., Михайлов С. В. Формообразование стружки при резании металлов. // Инженерный журнал. -2005. -№ 2 -С.26−32
- Берлинер Э.М. Расчет сил резания и среднего коэффициента трения при свободном прямоугольном точении// Известие вуз, Машиностроение. -№ 3.- 1975.-С.158- 162.
- Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. -М.: Машиностроение, 1975.-344с.
- Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. -М.: МИР, 1987. -524с.
- Ю.Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. -М: Наука, 1986. -544с.
- П.Бурков П. В. Износостойкость композиционного материала на основе карбида титана// Обработка металлов. 2005. — № 1. — С.27 — 29.
- Васильев С.В. ЭДС и температура резания//Станки и инструмент. 1980. -№ 10.-С.20−22.
- Васильев С.В. Измерение ЭДС резания//Станки и инструмент. 1983. -№ 6. — С.23.
- Н.Васин С. А., Верещака А. С., Кушнер B.C. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. -М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. -448с.
- Верещака А. С., Провоторов М. В., Кузин В. В., Тимощук Е. А., Майер А. А. Исследование теплового состояния режущих инструментов с помощью многопозиционных термоиндикаторов// Вестник машиностроения,-1986.-№ 1.-С. 45−49.
- Воронцов A.JI. Сопоставление применения метода конечных элементов и аналитических методов решения задач обработки давлением.// Вестник машиностроения.-2003.-№ 1.-С. 67−71.
- Гольдшмидт М.Г. Деформации и напряжения при резании металлов. -Томск: STT, 2001 -180с.
- Гордон М.Б. Распределение сил трения на передней грани резца в зоне контакта со стружкой// Вестник машиностроения. 1953. -№ 5. -С. 53−59.
- Грановский Г. И. Кинематика резания. М.: Машгиз, 1948. — 200с.
- Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985. -304с.
- Грубый С.В. Расчетные параметры процесса резания и стружкообразования при точении конструкционных сталей и сплавов//Вестник машиностроения. 2006. — № 1. — С.63 — 72.
- Даниелян A.M. Теплота и износ инструментов в процессе резания металлов. М: 1954−276с.
- Дель Г. Д. Технологическая механика. -М: Машиностроение, 1978. -174с.
- Дель Г. Д., Новиков Метод делительных сеток. -М: Машиностроение, 1979.-144с.
- Ефимович И.А. Циклический характер напряженно-деформированного состояния режущей части инструмента, в процессе резания/УВестник машиностроения. 2003. — № 7 — С. 48 — 52.
- ЗО.Зорев Н. Н. О взаимозависимости процессов в зоне стружкообразованя и в зоне контакта передней поверхности инструмента// Вестник машиностроения.-! 963. -№ 12. -С.42 50
- Исаченко В.П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. -М.: Энергия, 1969. -440с.
- Качанов JI.M. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. — 420с.
- Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1968. -156с.
- Коробов Ю.М. Исследование сил резания при чистовом точении//Труды Ленинградского политехнического института 1966. — № 267. — С.89 — 91
- Корчуганова М.А., Проскоков А. В. Проектирование и производство сменных многогранных пластин с улучшенными стружколомающими свойствами.// Обработка металлов № 3 (20) 2003-С.34 35.
- Кудинов В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания)//Станки и инструмент. 1992. — № 10. — С. 14 — 1741. Кунву Ли Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб.: Питер, 2004. — 560с.
- Куфарев Г. Л., Окенов К. Б., Говорухин В. Д. Стружкообразование и качество обработанной поверхности при несвободном резании. -Фрунзе: Мектеп, 1970.-169с.
- Куфарев Г. Л., Наумов В. А. Износ твердосплавного резца по задней грани и его влияние на силу резания// Известие ТПИ, т.157. 1970. — С.147 -153.
- Куфарев Г. Л., Гольтшмидт М. Г., Говорухин В. А. Экспериментальная проверка основных гипотез о напряжениях в зоне резания//Известия ТПИ, т.224 1976. — С.90 — 93.
- Кушнер B.C. Изнашивание режущих инструментов и рациональные режимы резания. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 1998. -138с.
- Кушнер B.C. Основы теории стружкообразования. В2-х кн. Кн.1: Механика резания. -Омск: Изд-во ОмГТУ, -1996. -103с.
- Кушнер B.C. Основы теории стружкообразования. В2-х кн. Кн.2: Теплофизика и термомеханика резания. -Омск: Изд-во ОмГТУ, -1996, -136с.
- Лоладзе Т. Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1982. 320 с.
- Лоладзе Т. Н. Износ режущего инструмента. М.: Машгиз, 1958. — 356 с.
- Лоладзе Т. Н. Стружкообразование при резании металлов. М.: Машгиз, 1952.-200 с.
- Математика и САПР//Шенен П., Коснар М., Гардан И., в 2-х кн. Кн. 1. -М.: Мир, 1988.-204с., ил.
- Мигранов М.Ш. Пути повышения эффективности механической обработки резанием//Технология машиностроения. 2004.- № 5. — С. 19 — 22.
- Михайлов С.В. Исследование динамики изменения длины пластического контакта стружки с инструментом при резании металлов // Инженерный журнал. -2005. -№ 1. -С. 13−16
- Михайлов С.В. Формообразование стружки при резании металлов // Инженерный журнал. -2005. -№ 2. -С.26−32
- Патент на полезную модель 99 123 099 РФ, МПК7 В23В27/00 Резец для контроля износа режущих кромок в процессе резания/ В. И. Александров, А. Г. Бородаев, А. И. Гализдров Заявка № 99 123 099/02- Заявл. 2.11.1999- Опубл. 20.09.2001
- Патент на полезную модель 2 149 079 РФ, МПК7 В23В27/02 Безвершинный резец/ Е. С. Сидоренко Заявка № 96 118 628/02- Заявл. 18.09.1996- Опубл. 20.05.2000
- Патент на полезную модель 2 024 361 РФ, МПК5 В23В27/10 Охлаждаемый резец/ В. Г. Васильев Заявка № 5 041 843/08- Заявл. 13.05.1992- Опубл. 15.12.1994
- Патент на полезную модель 2 028 865 РФ, МПК6 В23В1/00 Способ обработки резанием вращающимся резцом/ Ф. Я. Якубов, И. К. Кушназаров -Заявка № 4 941 580/08- Заявл. 4.06.1991- Опубл. 20.02.1995
- Патент на полезную модель 96 118 628 РФ, МПК6 В23В27/00 Безвершинный резец/ Е. С. Сидоренко Заявка № 96 118 628/02- Заявл. 18.09.1996- Опубл. 20.11.1998
- Патент на полезную модель 2 070 480 РФ, МПК6 В23В27/16 Резец/ Ю.И. Конча-Заявка № 95 101 562/08- Заявл. 1.02.1995- Опубл. 20.12.1996
- Патент на полезную модель 94 011 319 РФ, МПК6 В23В27/16 Резец/ Г. В. Лебедев, В. В. Калинин, А. И. Скрипицын Заявка № 94 011 319/08- Заявл. 11.04.1994- Опубл. 27.02.1996
- Патент на полезную модель 48 842 РФ, МПК7 В23 В 27/16 Резец/ С. И. Петрушин, М. А. Корчуганова, А. В. Проскоков -Заявка № 2 004 115 525- Заявл. 24.05.2004- Опубл. 10.11.2005, Бюл. № 31
- Патент на полезную модель 52 752 РФ, МПК7 В23 В 27/18 Сменная многогранная режущая пластина/ А. В. Проскоков -Заявка № 2 005 126 313/22- Заявл. 18.08.2005- Опубл. 27.04.2006, Бюл. № 12.
- Пашацкий Н. В., Прохоров А. В., Закураев В. В., Шивырев А. А. Нагрев лезвия проходного резца//СТИН. 2003. — № 4. — С. 21 — 23.
- Пашацкий Н.В., Родионов Б. В., Зимин Д. В., Булаев А. В. Теплофизиче-ское исследование отрезного резца//СТИН. 2001. — № 4. — С.21 — 23.
- Петрушин С.И. Теоретические основы оптимизации режущей части лезвийных инструментов: Дисс. докт. техн. наук: 05.03.01. Москва, 1995. -307с.
- Петрушин С. И. Определение массы изношенной части резцов, оснащенных многогранными пластинами// Вестник машиностроения. -1978. -№ 11. -С.41−43.
- Петрушин С. И. Основы формообразования резанием лезвийными инструментами: Учебное пособие. Томск: Изд-во НТЛ, 2004 — 204 с.
- Петрушин С.И., Бобрович И. М., Корчуганова М. А. Оптимальное проектирование формы режущей части лезвийных инструментов. Томск: Изд. ТПУ, 1999.-91с.
- Петрушин С. И., Грубый С. В. Обработка чугунов и сталей сборными резцами со сменными многогранными пластинами. -Томск: Изд-во ТПУ, 2000.- 156с.
- Петрушин С. И., Проскоков А. В. Форма криволинейного лезвия инструмента и направление схода стружки при косоугольном реза-нии//СТИН. 2003. — № 12. — С. 26 — 29.
- Петрушин С. И., Проскоков А. В. Напряжения в зоне стружкообразов-ния.// Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды всероссийской научно-практической конференции. Юрга: Изд-во ТПУ, 2004 -С. 123−127.
- Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение, 1969. — 150 с.
- Полетика М.Ф., Мелихов В. В. Контактные нагрузки на задней поверхности инструмента. // Вестник машиностроения. 1967. -№ 9. -С.78 -81.
- Полетика М. Ф., Красильников В. А. Напряжения и температура на передней поверхности резца при высоких скоростях резания// Вестник машиностроения. 1973. — № 10. — С. 76 — 80.
- Полетика М.Ф. О связи между длиной контакта стружки с резцом и усадкой стружки//Известия ТПИ, т. 188 1974. — С.79 — 83.
- Проблемы развития технологии машиностроения// Под. ред. Сателя Э. А. -М. Машиностроение, 1967.-592с.
- Проскоков А.В. Моделирование температуры на длине контакта стружки с передней поверхностью резца // Труды XIV научной конференции, посвященной 300-летию инженерного образования России. -Филиал ТПУ, Юрга: Изд. ТПУ, 2001. -207с.
- Проскоков А.В. Проектирование сменных многогранных пластин с равномерным износом вдоль режущей кромки // Новые материалы, нераз-рушающий контроль и наукоемкие технологии в машиностроении. -Тюмень: Феликс, 2005. -С. 157−158.
- Проскоков А.В. Расчет температуры в режущем клине на основе напряженно-деформированного состояния в зоне резания// Современные направления теоретических и прикладных исследований. Том. З Технические науки. -Одесса: Черноморье, 2006. -С. 13−16.
- Проскоков А.В. Определение угла схода стружки при косоугольном резании.// Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении: Труды всероссийской научно-практической конференции. Томск: Изд-во ТПУ, 2003 -374с.
- Проскоков А.В. Экспериментальное определение угла схода стружки.// Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» -Томск: Изд. ТПУ, 2001. -Т1.-С 183−184.
- Проскоков А.В., Бибик B.J1. Расчет температуры в зоне резания.//Труды 2 Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» -Томск: Изд. ТПУ, 2004. -С.485-^188
- Резников А.Н. Температуры, действующие на поверхностях режущего инструмента, и износ режущих граней // Инструментальные режущие материалы. М: 1960. -С.49- 62.
- Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. -288с.
- Резников А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. — 279с.
- Резников А.Н., Резников JI.A. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. -288с.
- Резников А. Н., Живоглядов Н. И. Резцы с автономной системой охла-ждения//Станки и инструмент. 1987. № 2. С. 18.
- Ю1.Рогельберг И. Д., Бейлин В. М. Сплавы для термопар: Справочник. -М.: Металлургия, 1983. 360 с.
- Розенберг Ю.А. Алгоритм расчета составляющих силы резания при токарной обработке//СТИН. 2003. — № 5. — С. 18 — 21.
- ЮЗ.Самсонова Н. Н., Панькова Е. П., Матвеев B.C. Определение длин контакта стружки с металлорежущим инструментом//Труды XII научной конференции, посвященной 50-летию г. Юрги. Юрга: Изд. ТПУ, -1999. -С.124−128.
- Сегерлинд JI. Применение методов конечных элементов. Изд. Мир, -1979.-392 с.
- Семко М.Ф., Палатник Л. С., Грабченко А. И., Пугачев А. Т., Красильни-ков Е.В. Измерение температуры с помощью тонких пленок чистых ме-таллов//Станки и режущий инструмент. 1969. — № 11. — С. 8 — 11.
- Сидоренко Л. С. Определение размеров контактных площадок на рабочих поверхностях инструмента//СТИН. 2003. — № 10. — С. 25 — 31.
- Сидоренко Л.С. Расчет параметров лунки износа на передней поверхности инструмента при резании углеродистых сталей//Вестник машиностроения. 2003. — № 2. — С.39 — 44.
- Сидоренко Л.С. Формирование лунки износа на передней поверхностиинструмента при резании пластичных металлов//СТИН. 2002. — № 7. -С.18−21.
- Силин С. С., Масляков Д. В. Аналитическое определение оптимальной температуры резания//СТИН. 2003. — № 6. — С. 35 — 37.
- Силин Р.И., Мясищев А. А., Ковальчук С. С. Анализ процесса снятия стружки металла режущим клином//Известия вуз, № 2. 1989. — С. 145 -148.
- Синопальников В.А., Гурин В. Д. Распределение температур в зоне режущего клина инструмента из быстрорежущей стали // Вестник машиностроения.-1977.-№ 1.-С.51−54.
- Справочник металлиста. // Под. ред. Владиславлева B.C., в 5-и томах, Т. 3, Москва, 1960.-560с.
- Справочник по машиностроительным материалам//Под. ред. Погодина-Алексеева Г. И., в 4-х т. Т. 1. -М.: -Машгиз, 1959. 907с.
- Сторожев М.В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. М., Машиностроение, 1977. -423с.
- Судариков А.С. Численный метод расчета температурных полей при шлифовании// Известия вузов, № 3. 1975. — С. 144 — 146.
- Таратынов О.В. Влияние режима резания на контактную температуру и стойкость инструмента//СТИН. 2004. — № 11 — С. 30 — 32.
- Тейлор Ф. Искусство резания металлов. С-Пб., 1905. — 169с.
- Телегин А. А., Алехин В. Е. Расчет максимальной температуры токарного резца по температуре в точке его передней поверхности//Станки и режущий инструмент. 1969. — № 11. — С. 63 — 67.
- Тепловые явления при обработке металлов резанием//Под. ред. Панкиной Е. А., Москва. 1959. -222с.
- Технология машиностроения и проблемы прочности// Томск 1978. -190с.
- Усачев П. А., Пархоменко В. П. Повышение износостойкости и прочности режущих инструментов. К.: Техника, -1981. 160 с.
- Усачев П. А., Нощенко А. Н. Расчет температурных полей реза-ния//Станки и инструмент. 1986. — № 2. — С. 23 — 24.
- Утешев М.Х. Разработка научных основ расчета прочности режущей части инструмента по контактным напряжениям с целью повышения его работоспособности: Дис. докт. техн. наук: 05.03.01., 01.02.06. -Томск., 1995. -663 с.
- Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике// Справочник.// Под. ред. Неймарк Б. Е. М. — JL: Энергия, 1967. — 240с.
- Филоненко С.Н., Лука В. П. Исследование температурных зависимостей при резании кислостойкой стали X17H13M3T и сплава хастеллой Д //Станки и режущий инструмент. 1968. — № 8. — С. 9 — 13.
- Черменский О.Н., Борисов Е. Д. Методика расчета усилия резания стали на основе теории пластичности// Вестник машиностроения -2000. -№ 11. -С.41−43.
- Численные методы в примерах и задачах: Учеб. пособие// Киреев В. И., Пантелеев А. В. М.: Высш. шк., 2004. — 480 е., ил.
- Швецов И.В. Определение усадки стружки при различных значениях скорости резания//Вестник машиностроении. 2005. — № 2. — С.72 — 73
- Шустер Л. Ш., Постнов В. В. Влияние элементов режима резания на температурно-скоростные условия пластической деформации обрабатываемого материала//Технология машиностроения. 2003. — № 6. — С. 16 -20.
- Щуров И.А., Болдырев И. С. Расчет сил резания методом конечных элементов.// СТИН. -2004. -№ 1. -С. 19 21.
- Ш. Юркевич В. В. Точность детали и колебания резца//Вестник машиностроения. 2002. — № 12. — С.36 — 46.
- Ящерицын П.И., Фельдштейн Е. Э., Кориневич М. А.// Теория резания. Мн.: Новое знание, 2005. — 512с.
- Coromant Turning Tools 93/94: Cataloge Sandviken: AB Sandvik Coro-mant, 1993.-576 p.
- Coromant Rotating Tools 94/95: Cataloge.-Sandviken: AB Sandvik. Coro-mant, 1994.-584 p.
- Cutting tools // Tool. And Prod. 1996. — № 5. — P.94.136.HERTEL. Каталог 1900-SU.
- Hirao M., Determining Temperature Distribution on Flank Face of a Cutting Tool J. Mater. Sharp. Technol. 6, pp.143−148,1989.
- Gadzinski M. Understanding parting-off operations. Part 1 of 2// Cutting Tool Engineering. 2001. — v. 53, Nr.2. — P. 34 — 37.
- Gadzinski M. Understanding parting-off operations. Part 2 of 2// Cutting Tool Engineering. 2001. — v. 53, Nr.3. — P. 52 — 58.
- Silva M.B. and Wallbank J. Cutting Temperature: Prediction and Measurement Methods a Review. Journal of Materials Processing Technology 88, pp. 195−202,1999.
- Komanduri R. and Hou.Z.B. A Review of The Experimental Techniques for The Measurement of Heat and Temperatures Generated in Some Manufacturing Processes and Tribology. Tribology international, 34 (10), pp.653−682, October 2001.
- Merchant M.E. and Field M. Mechanics of Formation of the Discontinuous Chip in Metal Cutting. Trans ASME 71, pp.4−21,1949.
- Trent.E.M., «Metal Cutting, 2nd ed., Butterworths», London, 1984.