Интенсификация обработки плоскостей с учетом технологических требований на основе моделирования процесса фрезерования

На правах рукописи

БУРГОНОВА ОКСАНА ЮРЬЕВНА

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций 212.178.05, к.т.н., доцент

В.Б. Масягин

• 
  установлено, что влияние условий резания на технологические характеристики может быть обобщено путем использования теоретически рассчитанных технологических составляющих сил фрезерования и температур поверхностей режущего лезвия, характеристик изнашивания и износостойкости режущего инструмента;
  
• 
  показано, что силы фрезерования и температуры режущего лезвия могут быть рассчитаны по экспериментальным или теоретическим данным о силах и температурах при точении на основе разработанной схематизации процессов фрезерования торцовыми, концевыми и дисковыми фрезами;
  
• 
  установлено, что в условиях ограничений по точности при рациональных значениях критерия затупления инструмента наибольшая минутная подача достигается при одновременной работе одного зуба фрезы и минимуме периода холостого хода, что связано с влиянием сил на задней поверхности инструмента;
  
• 
  выявлено, что при фрезеровании амплитуда колебаний температуры поверхностей режущего лезвия за его один оборот составляет около 70% от максимальной температуры, что объясняет существенное влияние частоты вращения фрезы на ее стойкость.
  

• 
  программ для определения физических характеристик операций фрезерования плоскостей и уступов торцовыми, цилиндрическими, концевыми и дисковыми фрезерами;
  
• 
  методики оптимизации параметров фрезерования при ограничениях по точности, шероховатости обработанной поверхности и износостойкости режущего инструмента, заключающейся в последовательности назначения конструктивных и геометрических параметров фрез, режимов резания;
  
• 
  рекомендаций по обоснованию параметров конструкции фрезы и рациональных режимов резания операции восстановления профиля железнодорожных колес фрезерованием.
  

• 
  в проведении экспериментальных исследований по изучению влияния условия резания на погрешности обработки, шероховатость обработанной поверхности, сил резания и в аппроксимации этих результатов степенными функциями;
  
• 
  в формулировании и обосновании гипотез о возможности обобщения влияния факторов, характеризующих условия резания, такими характеристиками процесса фрезерования, как силы и температуры; о возможности расчета технологических составляющих сил при фрезеровании путем проецирования сил, измеренных или рассчитанных при точении на соответствующие технологические оси; о целесообразности одновременной работы только одного зуба при минимуме холостого хода;
  

• 
  в уточнении формул для расчета интенсивностей изнашивания и стойкости фрезы с учетом частоты ее вращения;
  
• 
  в уточнении формулы для расчета максимальной толщины срезаемого слоя при фрезеровании круглых поверхностей;
  
• 
  в разработке математических моделей интенсификации фрезерования плоскостей с учетом технологических ограничений, выраженных непосредственно функциями факторов, характеризующих условия резания, а также с использованием характеристик процесса фрезерования (сил, температур), определяемых с помощью программ.
  

1. 
   Обосновать математическую модель интенсификации фрезерования плоскостей на основе аппроксимации технологических ограничений по точности, шероховатости обработанной поверхности, износостойкости режущего инструмента эмпирическими степенными функциями.
   
2. 
   Обосновать возможность обобщения влияния условий фрезерования на погрешности, шероховатость обработанной поверхности, износостойкость инструмента и др. путем использования физических характеристик – сил и температур фрезерования.
   
3. 
   Разработать схематизацию процесса фрезерования и методику теоретического определения и моделирования температур, сил, крутящего момента, мощности при фрезеровании торцовыми, концевыми и дисковыми фрезами.
   
4. 
   Доказать возможность определения технологических составляющих силы фрезерования на основании данных о силах при точении, при равных условиях резания.
   
5. 
   Оценить колебания температур поверхностей режущего лезвия при фрезеровании и их влияние на интенсивность изнашивания.
   
6. 
   Разработать методику и программу для интенсификации фрезерования с учетом технологических ограничений, а также расчета и моделирования сил, крутящего момента, мощности и температур на поверхностях режущего лезвия.
   

Выявлено, что технологические составляющие технологические составляющие силы фрезерования для каждого конкретного углового положения зуба фрезы с достаточной точностью могут быть рассчитаны по данным о силах при точении при аналогичных условиях резания: проецированием составляющих сил при точении Px, Pz, заданных в системе координат, связанной с вращающимся зубом фрезы, на оси системы координат, связанной со станком H,V,W.

Рис. 2. Зависимости технологических составляющих силы фрезерования (а) и точения (б) от времени

Это позволило использовать данные, полученные при точении, и значительно сократить количество опытов, проведенных непосредственно при фрезеровании. Достоверность этого метода определения сил фрезерования подтверждена сходимостью результатов, полученных непосредственно при фрезеровании и рассчитанных по экспериментальным данным при точении (рис. 3). (1) (2) где Δ0=0,05–0,109; P0=849–2060; x=0,46–1,57; y=0,57–2,88; z=0,04–0,47.

Рис. 3. Сопоставление расчетного крутящего момента с экспериментальными данными А. М. Промптова при фрезеровании стали 20 твердосплавной торцовой фрезой D=150 мм, Z=6, γ=10º, В=75 мм, t=3 мм