Прогнозирование твердости и шероховатости обработанной поверхности на основе деформационно-структурных процессов резания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат технических наук Отряскина, Татьяна Александровна

  • Отряскина, Татьяна Александровна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2013, Комсомольск-на-Амуре
  • Специальность ВАК РФ05.02.07
  • Количество страниц 150
Отряскина, Татьяна Александровна. Прогнозирование твердости и шероховатости обработанной поверхности на основе деформационно-структурных процессов резания: дис. кандидат технических наук: 05.02.07 - Автоматизация в машиностроении. Комсомольск-на-Амуре. 2013. 150 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Отряскина, Татьяна Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНИКИ ПРОЦЕССА

РЕЗАНИЯ

1.1 Механика процесса резания как теоретическая основа оптимизации геометрии режущего инструмента и качества механической обработки

1.2 Деформационные процессы стружкообразования

1.3 Деформационные процессы резания на основе дислокационного подхода

1.4 Кинематика процесса стружкообразования

1.5 Термодинамика процесса резания

1.6 Мезомеханика пластической деформации как основа нового подхода к деформационным процессам

1.7 Обоснование цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Обоснования объекта исследования и обрабатываемых материалов

2.2 Методика исследования микроструктуры срезаемого слоя и обработанной поверхности

2.3 Методика определения параметров шероховатости

2.4 Методика определения параметров стружкообразования

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МЕЗОМЕХАНИКИ

ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

3.1 Векторный анализ процесса стружкообразования

3.2 Мезомеханика процесса стружкообразования

3.3 Прогнозирование процесса резания на основе мезомеханики стружкообразования

3.4 Выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ СТРУЖКООБРАЗОВАНИЯ

4.1 Подготовка образов для количественного структурного анализа

4.2 Анализ структурных изменений при стружкообразовании

4.3 Анализ структурных изменений при формировании обработанной поверхности

4.4 Исследование связи между структурной организации обработанной поверхности и ее микротвердость

4.5 Выводы

ГЛАВА 5. ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ,

КАК РЕЗУЛЬТАТ РАЗНОМАСШТАБНЫХ СТРУКТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

5.1 Термодинамика шероховатости обработанной поверхности при резании металлов

5.2 Фурье анализ шероховатости обработанной поверхности

5.3 Анализ разномасштабных механизмов образования шероховатости при резании

5.4 Выводы

5.5 Описание вариантов практического внедрения заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Автоматизация в машиностроении», 05.02.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование твердости и шероховатости обработанной поверхности на основе деформационно-структурных процессов резания»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. В основе лезвийной механической обработки лежат процессы пластической деформации и разрушения обрабатываемого материала, протекающие с высокими и сверхвысокими скоростями. Механика процесса резания служит теоретической и методологической базой для оптимизации геометрии режущего инструмента, режимов резания и прогнозирования качества механической обработки. Все известные на сегодняшний день закономерности процесса резания металлов получены на основе силовых и кинематический соотношений механики стружкообразова-ния, разрушения и контактного взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов.

С внедрением в машиностроение труднообрабатываемых и жаропрочных материалов, высокоскоростных и комбинированных методов механической обработки традиционные подходы к оптимизации процесса резания оказываются малоэффективными, что связано с особенностью высокоскоростной пластической деформации и структурными превращениями, деформационным упрочнением и структурной приспосабливаемостью режущего инструмента.

В настоящее время структурные превращения при пластической деформации материала рассматриваются с новых позиций - физической мезо-механики, ставшей неотъемлемой частью физики твердого тела и теории разрушения. Физическая мезомеханика предполагает наличие множества разномасштабных носителей пластической деформации, базируется на термодинамике неравновесных процессов. В физической мезомеханике мезомас-штабному уровню отводится особая роль, в котором протекают наиболее активные диссипативные процессы, обеспечивающие синергетический алгоритм развития структур.

Для описания синергетических процессов, происходящих на мезомас-штабном уровне, разработан математический аппарат, позволяющий прогно-

\

зировать физико-механические свойства материала, подверженного пластической деформации. Приложение физической мезомеханики к резанию материалов позволяет глубже понять физику этого процесса и раскрывает новые пути для прогнозирования и модернизации механической обработки. Процесс резания металлов является объектом изучения физической мезомеханики и одновременно удобной моделью высокоскоростного деформационного процесса.

Достигнутые успехи в исследовании процесса резания требуют постоянного уточнения в связи с совершенствованием знаний в ряде смежных областей и наук. Так, для количественного описания структурных изменений обрабатываемого материала на микро и мезомасштабном уровне необходима разработка количественных показателей интерфейса структурного состояния срезаемого слоя и обработанной поверхности. В этом направлении выполнена данная работа.

Актуальность темы исследования определяется возможностью более глубокого подхода к изучению процесса резания с позиций неравновесной термодинамики и физической мезомеханики, к разработке новых методов оптимизации, а также к прогнозированию и оценке качества механической обработки.

Цель диссертации. Исследование деформационных процессов обрабатываемого материала при резании на основе принципов физической мезомеханики для прогнозирования твердости и шероховатости обработанной поверхности и количественного описания структурных изменений при стружкообразовании.

Основные задачи диссертации

1. Разработать количественные характеристики микро- и мезоструктур на основе термодинамики фазово-структурных превращений и теории резания материалов для оценки деформационных процессов при механической обработке.

2. Разработать методику определения с использованием компьютерной металлографии микро- и мезоструктурных характеристик процесса стружко-образования и формирования обработанной поверхности.

3. Выявить комплекс зависимостей влияния режимов резания на микро- и мезоструктурные характеристики деформации срезаемого слоя и обработанной поверхности.

4. Исследовать шероховатость обработанной поверхности как результат разномасштабного процесса деформации обрабатываемого материала и его разрушения.

5. Разработать практические рекомендации для прогнозирования микротвердости и оценки шероховатости обработанной поверхности.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен количественный показатель интерфейса структурного состояния срезаемого слоя при стружкообразовании, представляющий бинарное множество {ч, Б} (плотность границ микроструктурных объектов и их фрактальную размерность), позволяющий описывать структуру материала после интенсивной пластической деформации, в котором не выявляется зёренная организация.

2. Установлено, что по мере прохождения срезаемого слоя зоны сдвига и превращения его в стружку меняются носители пластической деформации и переход активности деформационного процесса с микромасштабного уровня на мезомасштабный. Этот переход отражается на бинарном множестве

Б} и заключается в резком снижении (почти на порядок) плотности и инверсии направления фрактальной размерности границ раздела.

3. Выявлено, что развитие текстуры деформации обработанной поверхности является результатом мезоструктурной фрагментации, а их упорядоченная организация представляет активные диссипативные структуры, которые можно количественно оценить с помощью параметра структурной организации (2с и фрактальной размерностью границ раздела Б фрагментирован-

ных элементов. С повышением упорядоченности мезоструктуры фрактальная размерность границ и параметр их структурной организации снижаются.

4. Дана количественная оценка влияния различных масштабных уровней процессов пластической деформации и разрушения обрабатываемого материала на шероховатость обработанной поверхности и показана доминирующая роль кинематики и динамики процесса резания.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Получен комплекс эмпирических зависимостей между параметрами интерфейса структурного состояния, режимами резания и свойствами обрабатываемого материала, позволяющий прогнозировать структуру, микротвердость и шероховатость обработанной поверхности, а также оптимизировать режимы резания для обеспечения необходимого структурного состояния обработанной поверхности.

Результаты работы внедрены на ЗАО «Завод твёрдых сплавов», ООО НПП «Унитех» (г. Комсомольск-на-Амуре) и использованы в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Комсомольский - на - Амуре государственный технический университет».

На защиту выносятся:

- методология исследования процесса лезвийной механической обработки с привлечением принципов физической мезомеханики;

- количественный показатель интерфейса структурного состояния срезаемого слоя - бинарное множество Б} и методика его определения;

- результаты исследований структурных изменений при стружкообра-зовании, раскрывающие механизм формирования фрагментированных элементов стружки при прохождении зоны сдвига и перехода деформационного процесса с микро на мезомасштабный уровень; \

- установленные закономерности образования фрагментированных элементов при формировании обработанной поверхности;

- новая методика, разработанная на основе принципов физической ме-зомеханики, прогнозирования структурного состояния и микротвердости обработанной поверхности при точении конструкционных сталей

Апробация работы.

Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на: региональной научно-технической конференции «Вестник» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009г); международной научно-технической конференции «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2009г.); международном симпозиуме «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы» (г. Комсомольск-на-Амуре, 2010г.); ежегодной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Комсомольск-на-Амуре).

Основные положения и результаты работы докладывались также на научных семинарах кафедр «Технология машиностроение» и «Материаловедение и технология новых материалов» ФГБОУ ВПО «Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет» (2005 -2012 г.). v

Публикации. Основные положения диссертации отражены в девяти печатных работах, три из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

Автор выражает свою признательность и благодарность:

- доктору технических наук Б.Я. Мокрицкому и за оказанную помощь в работе, при обсуждении результатов исследований, написании и представлении данной работы к защите.

- коллективу кафедры «Технологии машиностроения» КнАГТУ, кандидату технических наук Е.Б. Щелкунову, кандидату технических наук A.C. Хвостикову за помощь в организации и проведении экспериментальных исследований, обсуждении полученных результатов и замечаний, способствовавшие улучшению содержания диссертации.

S

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕХАНИКИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

Обработка материалов резанием, не смотря на активное развитие других методов формообразования, остается востребованной, и в общем объеме

трудоемкости механической обработки в машиностроении стабильно удер-

\

живает 30...45%. Обработка резанием позволяет достигать самую высокую точность и низкую шероховатость поверхности, и практически не имеет ограничений в создании поверхностей сложной формы.

Теоретические исследования в области лезвийной обработки, к сожалению, не привели к прорыву в области прогнозирования качества механической обработки, поэтому эта область знаний во многом остается эмпирической. Тем не менее, интерес к теоретическим методам исследования процесса резания остается достаточно высоким, так как в этой области знаний заложены большие скрытие резервы управления и прогнозирования механической обработки и стойкости режущего инструмента.

1.1 Механика процесса резания как теоретическая основа оптимизации геометрии режущего инструмента и качества механической обработки

Основой процесса резания металлов является пластическая деформация срезаемого слоя, в результате чего он превращается в стружку, и обработанной поверхности. Под действием режущего инструмента срезаемый слой подвергается сжатию в свободных условиях, которое сопровождаются упругими и пластическими деформациями. Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев относительно других по плоскостям сколь-

жения, направление которых определяется фактором Шмида. Сдвиги могут происходить между отдельными частицами кристаллического зерна и между самими зернами в поликристалле; в результате чего изменяется форма зерен, их размер и взаимное расположение. Процесс пластического деформирования сопровождается большим тепловыделением и изменением свойств металла; одним из таких изменений является повышением твердости или деформационное упрочнение [21,16]

Стружкообразование в значительной степени определяет процесс резания в целом и его результаты. Сам же процесс стружкообразования зависит от различных факторов и имеет свою специфику при свободном и несвободном резании, при прямоугольном и косоугольном резании. Однако основные закономерности процесса стружкообразования являются общими для всех случаев резания. Поэтому их можно рассматривать применительно к самому простому случаю стружкообразования - прямоугольному свободному резанию [17].

Всякий процесс пластической деформации имеет сдвиговую природу и поэтому он характеризуется линиями действия максимальных касательных напряжений, т.е. характеристиками.

Если исходить из общих свойств характеристик, то при отсутствии сил трения на контактных поверхностях можно охарактеризовать напряженное состояние в зонах, непосредственно примыкающих к переходной кривой (зона А) и к режущей кромке (зона В), линиями сдвигов, изображенными на рисунке 1.1.

Линии сдвигов в зоне А представляют собой два семейства взаимно ортогональных кривых, причем угол между касательными к паре соседних кривых одного семейства остается постоянным при движении вдоль этих линий. В точках пересечения с переходной кривой касательные к линиям скольжения и нормали к переходной кривой образуют угол я/4. Это связано с тем, что нормали к переходной кривой совпадают по направлению с одной из главных напряжений. В зоне В можно рассматривать три области. Область

\

М1 ОМ2 характеризуется двумя семействами прямых взаимно ортогональных линий сдвигов, пересекающих переднюю поверхность под углами, равными я/4. Область М2ОМ3 имеет особую точку О, через которою проходит одно семейство линий скольжения в виде пучка прямых. Второе семейство представляет концентричные дуги окружностей. В области М3ОМ4 линии скольжения прямые и пересекают заднюю поверхность под углом я/4, если предполагать, что место контакта задней поверхности с обработанной поверхностью [32].

Рисунок 1.1 Схема расположений линий скольжения.

При наличии трения на контактных поверхностях семейство характеристик будет иметь другой вид, так как изменяются граничные условия. Так, например, в зоне М1ОМ2 силы трения между стружкой и передней поверхностью вызовут поворот линий сдвигов против часовой стрелки. Силы трения на задней поверхности соответственно вызовут поворот линии по часовой стрелке в зоне М3ОМ4. Таким образом, действия сил трения выразится в сужении области М2ОМ3.

Очевидно, что отмеченный поворот линии сдвигов связан с изменением ориентации главных напряжений на поверхности контакта стружки с передней поверхностью. Пользуясь кругами напряжений, нетрудно показать, что при угле трения 0 оси главных нормальных на-

пряжений на поверхности контакта составляют угол 0 с передней поверхностью и нормалью к ней. Следовательно, линии сдвигов здесь составляют я/4 + 0 с передней поверхностью и нормалью к ней. [33]

Учитывая сказанное, можно представить себе расположение линий сдвигов по всей пластической зоне примерно в том виде, как это показано на рисунке 1.2. Сквозные линии сдвигов, пронизывающие пластическую зону ЬОМ ( или зону стружкообразования), проведены рисунке 1.2 так, что их начало и конец совпадают с соответствующими линиями скольжения в зонах А и В.

Рисунок 1.2 Схематичное изображение линий скольжения в зоне стружкообразования.

Участки второго взаимно ортогонального семейства линии сдвигов показаны на рисунке пунктиром, так как для тех. условий резания, которые будут рассматриваться, интенсивность сдвигов по этим линиям сравнительно мала. Для некоторых условий интенсивность этих сдвигов возрастает, например, при малых передних углах и больших коэффициентах трения, когда образуется элементная стружка. При сильном торможении стружки трением на передней поверхности, когда образуется застойная зона, пунктирные линии около точки О даже становятся преобладающими направлением сдвигов. По этим линиям происходит «обтекание металла» около режущей кромки. Этими же линиями определяется контур застойной зоны.

Основными механизмами пластической деформации являются двойни-кование, дислокационное скольжение и зернограничные сдвиги. Пластическая деформация на мезо и макро уровне локализуется в относительно узких зонах сдвига, в которых фактор Шмида принимает максимальные значения [31]. На рисунке 1.2 схематично показана схема пластической деформации срезаемого слоя при стружкообразовании, где выделены плоскости, по которым происходят сдвиги. Сама область деформации представляет семейство плоскостей сдвига, начинающихся у вершины режущего клина и веерообразно расходящихся к внешней поверхности срезаемого слоя. Поверхность плоскостей сдвига имеет сложную форму, которая в сечении, перпендикулярной режущему лезвию, имеет не прямолинейную форму. Срезаемый слой последовательно пересекает плоскости сдвига, накапливая степень пластической деформации, при этом верхняя граница области соответствует максимальной деформации, свойственной окончательно сформированной стружке [33].

Положение границ области пластического сдвига при стружкообразовании и сама ширина этой области зависит от многих факторов, в частности, упругопластических свойств, обрабатываемого материала, геометрии режущего клина, технологической среды и других факторов. При пластической деформации накопленная в срезаемом слое внутренняя энергия включает упругую компоненту, которая выделяется спонтанно и создает условия для динамического возмущения и потере устойчивости процесса резания. Проявлением этого являются геометрические искажения наружной поверхности стружки в виде зубцов, по шагу которых можно определять частоту динамических возмещений [32].

Процессы, происходящие в зоне пластического сдвига при стружкообразовании, не относятся к линейным, поэтому аналитическое определение границ начала и конца пластического сдвига не представляется возможной. Для решения подобных задач вводят различные упрощения. Наиболее известным их них является плоскостей сдвига в виде прямолинейных [13, 32]

На рисунке 1.3. представлена такая схема, относящаяся к варианту формирования непрерывной сливной стружки, при этом предполагается, что задняя поверхность не принимает участия в процессах деформации срезаемого слоя[ 22? 124]. Там же приведена эпюра распределения нормальных напряжений на передней поверхности режущего клина (ОС)8).

Рисунок 1.3 Упрощенная схема процесса плоского стружкообразования, предусматривающая плавное сопряжение наружных границ срезаемого слоя, зоны стружкообразования и стружки.

Учитывая, что коэффициент трения между стружкой и передней поверхностью режущего клина не является постоянной величиной из-за различных видов контакта на разных участках рабочей поверхности, эпюра распределения касательных напряжений будет по характеру отличаться от эпюры нормальных напряжений.

1.2 Деформационные процессы стружкообразования.

При внедрении в материал режущего инструмента на его переднюю и заднюю поверхности действуют нормальные силы Их, Ы2 и силы трения ¥[, Р2. Под

действием сил происходит деформирование и разрушение обрабатываемого материала, сопровождающееся рядом физико-химических явлений [14,93,95].

В деформированном объеме возникает сложнонапряженное состояние материала, имеют место упругие и пластические деформации, происходит хрупкое и вязкое разрушение. Необработанной поверхности образуются шероховатости, а в поверхностном слое детали происходит изменение текстуры, структуры и всех теплофизических и электрофизических свойств.

Деформации распространяются впереди инструмента, в деталь и в стружку. Размеры деформированной области и характер стружкообразова-ния зависят от свойств обрабатываемого материала и условий резания.

Внешний вид стружки в известной степени характеризует процессы деформирования и разрушения, происходящие при резании разных материалов и при различных условиях обработки. Изменяя условия резания и состояние материала, можно при его обработке получать различные типы стружек.

В результате пластических сдвигов при превращении срезаемого слоя в стружку первоначально равноосная структура срезаемого слоя металла превращается в неравноосную (рисунок 1.4). Ориентация получающейся текстуры не совпадает с направлением пластических сдвигов. Угол % между направлением сдвигов (рисунок 1.4) являются функцией степени пластической деформации, и может быть определен из следующих рассуждений [32].

Рисунок 1.4 Схема образования текстуры стружки при деформировании равноосной структуры в зоне стружкообразования.

Рассмотрим деформацию окружности с центром в точке О (рисунок

1.5), происходящую в результате сдвигов, параллельных осей X. Пусть сдвиг происходят таким образом, что точка О остается неподвижной, т.е. предположим, что смещения точек окружности А и В равны и противоположны по направлению. Обозначим А при переходе ее в точку А1 через Д8 / 2 и будем считать интенсивность сдвига вдоль оси У постоянной. Тогда соответствующее смещение Ах некоторой произвольно взятой на окружности С с координатами (х, у) определится как Ах = Д5/ 2* у/г, где г - радиус окружности.

Точка С, переместившись в результате сдвига в новое положение Сь будет иметь координаты (хь уО. Из схемы на рисунке 1.6 видно, что х, = х+Ах,у1=у.

Очевидно также, что отношение смешения точки А к радиусу окружности есть относительный сдвиг е:

(1.1)

У

Рисунок 1.5 Схема поворота главных осей деформации при одностороннем сдвиге постоянного направления.

Факторы влияющие на основные характеристики процесса стружкооб-разования: направление сдвигов в зоне стружкообразования, деформацию стружки, усадку стружки, удельную работу стружкообразования [15,33].

Направление сдвигов. Наиболее интенсивные сдвиги происходят у ко-

\

нечной границы зоны стружкообразования (рисунок 1.6), поэтому направление сдвигов приблизительно можно характеризовать углом фь который определяет положение конечной границы зоны стружкообразования.

С

4,0 3,0 2,0

1,0

0 Ю 20 30 40 (р0

Рисунок 1.6 Кривые, характеризующие изменение относительного сдвига в зоне стружкообразования при различных передних углах

Из формулы ctg £ ф1 - tg(£ ф1 + со) = ctg ф1 +tg(9i —у) следует, что величина угла ф1 зависит от трех факторов: угла действия со, переднего угла у и коэффициента £ Представление влияния этих трех факторов на угол ф! можно получить из рисунка 1.6 и 1.7, которые показывают, что угол ф1 возрастает с увеличением переднего угла у, с уменьшением угла действия ю и коэффициента £ .[32]

ч

Деформация стружки. Согласно формуле £\ = ctg ф! + tg^i - у), деформация стружки £j зависит от углов ф1 и у. Но угол ф! зависит от со, у и £

/Г Т = = 0"

■ЧА -4 ц

i у = 2

«- t / Ч f = L о ю-

/ /

1<Рп. [ f -Щ н

-f

поэтому деформация стружки также зависит от со, у и £ . Влияние этих факторов на деформацию стружки показано на рисунке 1.7.

Из рисунка 1.7 видно, что деформация стружки становится тем меньше, чем больше передний угол, действия и чем больше коэффициент

Усадка стружки. Из формулы = — ■ cos^1—ll следует, что усадка

a sin (рх

стружки зависит от углов фь у и величины —. Подсчеты показывают, что

а

эта величина очень мало изменяется, и поэтому усадка стружки в основном определяется углами cpi и у. Как уже упоминалось, угол ф1 зависит от со, у и £ Следовательно, усадка стружки в основном зависит от со, у и £

<h

30

20

10

0

\

\

/

6

К

Рисунок 1.7 Влияние коэффициента, учитывающего характер напряженного и деформированного состояния в зоне стружкооб-разования, на деформацию стружки и направление сдвигов у конечной границы зоны стружкообразования.

На рисунке 1.8 изображены кривые зависимостей усадки стружки от угла действия со для различных углов. Рисунок 1.8 показывает, что усадка стружки становится тем меньше, чем больше передний угол и чем меньше угол действия [33].

Из формул, а также из рисунка 1.8 видно, что деформация сдвига стружки и ее усадка не равны по величине и изменяются несколько по-разному. Следовательно, по усадке стружки лишь приближено можно судить о ее деформации

О

у = -20* У

0° . Л

7= 20°

у = 40"

-30

■10

10

30

со

Рисунок 1.8 Влияния угла действия и переднего угла на усадку стружки. Удельная работа стружкообразования. Согласно формуле:

& =

т1 сое®

сое{к(рх + (о)$тк(р^).9 - 0.05с/од]'

(1.2)

удельная работа стружкообразования С)с в основном зависит от ю, у, £ и Х\.

Подобно деформации и усадке стружки, удельная работа стружкообразования падает с уменьшением угла действия со и увеличением переднего угла у. При постоянном сопротивлении пластической деформации тх удельная работа стружкообразования падает с уменьшением коэффициента При постоянном ^ удельная работа стружкообразования возрастает с увеличением Х\.

Из сказанного выше следует, что угол действия ю, передний угол у и коэффициент £ влияют на все характеристики процесса стружкообразования. С увеличением переднего угла, с уменьшением угла действия и увеличением коэффициента процесс стружкообразования и его характеристики становится более благоприятными.

1.3 Деформационные процессы резания на основе дислокационного

подхода

Большое продвижения таких наук, как механика сплошных сред, физика твердого тела, теория разрушения, теория пластичности, стало возможно дать более полное объяснение процессам деформирования и разрушения металлов в процессе стружкообразования.

В лезвийной обработке большие изменения претерпели взгляды на процесс стружкообразования от упрощенной механической схемы до математической модели, где учитывается сложный характер пластической деформации при обработки. Возникла необходимость изменение в теории резания путем дальнейшего развития ее физических основ на атомном уровне. Что явилась стимулом использования дислокационных представлений физики твердого тела.

Теория дислокаций рассматривает процесс пластической деформации как результат движения и размножения дефектов кристаллической решетки деформируемого металла, где дислокация являются важнейшими линейных дефектов. Дислокационные представления о резании материалов рассматривались во многих работах [8,17,22, 95, 105, 104,109].

Если сопротивление сжатию обрабатываемого металла меньше, чем инструментального, то происходит его пластическое формоизменение [105]. При достижении максимального значения действующего напряжения у ре-

жущей кромки начинается отделение срезаемого слоя от металла заготовки, который перемещается вдоль передней поверхности инструмента. Уже доказано, что хрупкому разрушению, что вязкому, всегда предшествует пластическая деформация. Различие между видами разрушения заключается лишь в степени пластической деформации перед резанием.

Упрочнение металла при деформировании создает предпосылки для его разрушения. Известно, что уже при малой относительной деформации обнаруживаются микротрещины, количество которых растет с увеличением действующей нагрузки. При достижении критической степени деформации формируется магистральная трещина со скоростью распространения, близкой к скорости звука в деформируемом металле при хрупком разрушении.

Стружкообразование, как процесс пластического деформирования и разрушения имеет ряд особенностей: сложный характер нагружения; высокий уровень действующих напряжений и относительных деформаций и их неоднородное распределение; развития процессов упрочения и разупрочнения обрабатываемого металла в результате интенсивного тепловыделения в зоне обработки, что оказывает существенное влияние на механизм деформации.

Из работ [105, 106], при внедрении режущего клина на контактных поверхностях возникают сжимающие напряжения в инструменте и обрабатываемом металле. Под действием этих напряжений инструментальный материал, как более жесткий и твердый, испытывает только упругую деформацию, что позволяет сохранять ему свою форму и режущие свойства. Обрабатываемый материал под действием сжимающих напряжений начинает пластически деформироваться. Пластическая деформация протекает в результате зарождения множества дислокационных полос скольжения, их перемещения и торможения.

Каждая полоса скольжения - это локальная область металла с повышенной плотностью определенным образом ориентированных и взаимосвязанных дислокаций. По существу полоса скольжения представляет собой на-

бор дислокаций, которые согласованно перемещаются по параллельным плоскостям скольжения, характерных для данной кристаллической структуры. В полосе скольжения протекают сложные процессы зарождения новых дислокаций, их перемещения и торможения и выбросы в параллельные плоскости скольжения. Эти процессы обеспечивают развитие полосы скольжения под действием нагрузки в виде ее расширения и продвижению вглубь обрабатываемого металла.

В пластичных металлах скорость распространения дислокационных полос скольжения, величина которой зависит от действующего напряжения, как правило, больше скорости резания. При этом перед режущим клином инструмента формируется пластически деформируемая зона, которая представляет собой область с множеством полос скольжения. Распространяясь от поверхностей раздела обрабатываемого материала, дислокационные полосы скольжения переходят через границы зерен.

В полосах скольжения в процессе своего движения дислокации встречают препятствия. Развитие пластической деформации обеспечивается преодолением барьеров дислокациями. Причиной упрочнения обрабатываемого металла является остановка дислокации у препятствия (например, частицы выделения, границы сильно разориентированных зерен и др.). Наружная поверхность срезаемого слоя также тормозит дислокации, препятствуя их выходу из деформируемого материала и тем самым, создавая дополнительное его упрочнение.

Каждый элементарный объем металла, который находится в пластически деформируемой зоне, за время деформации подвергается различным структурным и фазовым превращениям, интенсивность и характер которых зависит от действующего напряжения, скорости деформации и температуры. Напряжения, которые действуют на обрабатываемый металл, выше линии среза со стороны передней поверхности режущего клина, больше напряжений, которые действуют на материал ниже линии среза со стороны задней поверхности инструмента [105].

Разность значений действующих напряжений определяет особенности структуры обрабатываемого металла в стружке и в поверхностном слое обработанной детали. Материал в зоне резания начинает пластически деформироваться на внешней границе деформируемой зоны. По мере приближения деформируемого объема к режущей кромке возрастает действующее напряжение и, как следствие, увеличивается плотность полос скольжения. С увеличением плотности дислокационных полос скольжения и их длины возрастает степень деформации. При больших степенях деформации наблюдается микроскопически заметный сдвиг отдельных объемов деформируемого материала относительно друг друга.

В силу специфики схемы внедрения режущего клина при резании максимальные напряжения развиваются на его режущей кромке. Поэтому вблизи режущей кромки обрабатываемый материал наиболее интенсивно упрочняется: растет плотность полос скольжения и дислокаций в них, они начинают сливаться, расширяя полосу скольжения, а также активно взаимодействовать с дислокациями в пересекающихся системах скольжения. Это вызывает образование полостной дислокации (или сверхдислокации) как результата слияния нескольких дислокаций. Сверхдислокация, по существу, представляет собой субмикротрещину. Как только ширина трещины достигает критического размера, она начинает распространяться перед режущей кромкой инструмента.

Наряду со скольжением дислокаций, пластическая деформация при резании металлов и сплавов может происходить путем двойникования, фрагментации и заграничного проскальзывания. Двойникование происходит в результате перемещения специальных двойникующих дислокаций и характерно для условий деформирования с пониженной температурой и повышенной скоростью резания. Пластический поворот, или ротация, происходит также с помощью дисклинаций [41,51].

По дислокационной теории [105] неоднородность деформации является следствием, прежде всего статистической природы размножения, движения и взаимодействия дефектов кристаллической структуры металлов. Наличие от-

дельной дислокации и полосы скольжения - это уже источник неоднородности в обрабатываемом материале, а наличие этих источников в большом количестве и случайно расположенных приводит к неоднородно-напряженному состоянию деформируемого металла.

Скорость деформации оказывает влияние на незавершенность дислокационной структуры с увеличением скорости резания, например, дисперсия глубины упрочнения Н уменьшается [105]. Высокая скорость деформации в сочетании с большой ее интенсивностью, что присуще обработке резанием, приводит к снижению температурного порога структурно-фазовых превращений обрабатываемого материала и усложнению механизма пластической деформации.

Описанный механизм [105, 106] в действительности является еще более сложным, так как в реальных условиях резания совместное действие высокой температуры, больших деформаций и скорости деформирования инициирует специфические превращения исходной субструктуры обрабатываемого материала, в частности, изменения формы, размеров и характера распределения частиц упрочняющихся фаз.

Таким образом, для получения более комплексных представлений о процессе стружкообразования необходимо разработать новую модель процесса резания, учитывающую и внутренние структурные изменения.

1.4 Кинематика процесса стружкообразования

На рисунке 1.9 приведено разложение сил, действующих на стружку. Воздействие передней поверхности инструмента на стружку слагается из элементарных сил нормального давления и сил трения, распределенных по длине С контакта стружки с инструментом. Равнодействующая Я сил давления^ и трения ^ на передней поверхности инструмента:

Я =

?саЪ_

зіп(<5 + V + Д ) вігі Д

(1.3)

где <5 - угол заострения режущего клина.

Рисунок 1.9 Разложение сил, действующих на стружку

Равнодействующую силу Я можно разложить на Ясж и Яс [8, 40, 49]. Кроме того, зная величину Я, можно определить силы N и К

Л г п ТсдваЬс05У

N = Ясобу =-—--И АЛ

Р = К&ту

тсдваЬсоБУ

зт(<5> + V + Д) эт Д

(1.5)

где V- угол трения.

Угол трения связан со средним коэффициентом трения (I по передней поверхности.

У = СО+у, (1.6)

ц^§(ю+7), (1.7)

Сила Яс - формирует касательные напряжения тс^в на плоскости сдвига, а Ясж - гидростатические напряжения сжатия - сггидр (рисунок 1.9).

Касательные напряжения тсдв на плоскости сдвига обычно характеризуют сопротивление обрабатываемых материалов пластическому деформированию в условиях резания [49]:

=^£-[ЛГС08(А -/)], (1.8)

где а - толщина среза; Ъ - ширина среза.

В литературе [49, 95, 123] имеются сведения о влиянии скорости деформации е и температуры резания в на касательные напряжения на плоскости сдвига тсдв, поскольку тсдв определяет силы резания [33].

Поэтому такие исследования имею практический интерес, особенно при высоких скоростях резания.

В работе [95] отмечается, что температура в зоне сдвига при резании, возникающая в результате затраченной на пластическое деформирование работы, не влияет на напряжения сдвига, поэтому процесс резания тугоплавких пластичных металлов при решении вопросов напряженно-деформированного

состояния можно считать процессом холодного пластического деформирования; скорость деформирования влияет на напряжения в зоне сдвига при резании легкоплавких металлов {Си, AI) и не влияет при резании тугоплавких металлов (сталь); при сжатии с деформациями, равными деформации в зоне сдвига при резании, разупрочнение металлов не возникает, предельное упрочнение наблюдается при деформации меди и не обнаруживается при деформации сталей.

С позиций синергетики [40] угол скольжения ßt обеспечивающий минимум энергетических затрат, будет наблюдаться при min, KL -» 1, dS —>• min. Иначе говоря, угол сдвига, обеспечивающий минимум энергетических затрат, соответствует минимуму производства энтропии в зоне стружкообразования, а, следовательно, угол ßi формируется при скоростях резания V, соответствующих стабилизации силы резания и уменьшения усадки стружки (Kt —> 1).

По-видимому, минимальное значение угла сдвига ßi будет наблюдаться при оптимальной скорости резания Vonm, как результат самоорганизации деформационных процессов в системе резания.

Таким образом, учет диссипативных процессов при расчете параметров, характеризующих напряженно-деформированное состояние срезаемого слоя, позволит не только понять физическую сущность явлений, протекающих при резании на основе теории самоорганизации, но и повысить точность получаемых уравнений (соотношений). [51]

Согласно работам Мерчанта [128], угол сдвига, определяющий минимум энергетических затрат при резании, определяется из соотношения:

2ßj + у- у = 90°; (1.9)

Угол сдвига /?;, обеспечивающий минимум энергетических затрат определен из условий минимума диссипации механической энергии, получено

соотношение 2р1 + V - у= 80°, которое более точно описывает экспериментальные данные Мерчанта.

Причины образования стружек сливных, скалывания и надлома пока еще окончательно не выяснены. Однако, рассматривая резание на основе различных подходов к изучению физических явлений, сопровождающих отделение срезаемого слоя, можно оценить процесс стружкообразования в полном объеме.

1.5 Термодинамика процесса резания.

Процесс срезания стружки, как правило, сопровождается образованием тепла и повышением температуры 9 в зоне обработки. Можно выделить три основных источника тепла (рисунок 1.10) [15, 53, 94, 123, 128]:

1). Источник в зоне сдвига, вызванный процессом интенсивной пластической деформации, мощностью qтц^,

2). Источник в зоне трения между заготовкой и инструментом мощностью #тз,;

3). Источник в зоне трения между стружкой и инструментом на длине 0-/ мощностью дш;

Рисунок 1.10. Источники возникновения и пути распространения тепла

в зоне резания

Каждый из этих тепловых источников выделяет определенное количество теплоты, которое в общем случае распространяется согласно стрелкам на рисунке 1.10. [94]. В результате этого происходит нагрев стружки, заготовки и инструмента, оказывающий существенное влияние на ход процесса резания. Можно составить уравнение теплового баланса, являющееся частной записью закона сохранения энергии:

{9пд +От +0гз = (Устр +£?заг +£)инст +£)окр. ср (1-10)

где в левой части записано количество теплоты, выделяющееся в указанных тепловых источниках, а в правой - теплота, уходящая со стружкой (бстр )> попадающая в заготовку (()заг), инструмент №тетр) и рассеивающая в окружающей среде (£?окр ср )•

Количественное выражение уравнения теплового баланса зависит от физико-химических свойств материалов заготовки и инструмента, геометрических параметров режущего инструмента, режимов резания и условий обработки. Например, при резании различных конструкционных металлов и сплавов наибольшее количество тепла уходит со стружкой, а в процессе шлифования - в деталь. При резании жаропрочных и титановых сплавов, имеющих плохую теплопроводность и низкие коэффициенты температуропроводности, значительное количество тепла концентрируются в контактной зоне или переходит в режущий инструмент. Это приводит к необходимости снижать скорости резания для увеличения срока службы инструмента.

Тепловые потоки в зоне резания. В зоне резания возникают три основных источника теплоты: теплота деформации в зоне стружкообразо-вания (интенсивность источника # д), теплота трения на площадке контакта между стружкой и передней поверхностью инструмента (<71Т) и теплота трения между задними поверхностями инструмента и деталью (д\Т) [94].

Теплота каждого из упомянутых источников в той или иной мере передается всем твердым телам, участвующим в процессе — детали, резцу, стружке. Рассмотрим источник теплоты, возникающий в зоне стружкооб-разования вблизи плоскости сдвига N. Теплота этого источника (теплота деформации) распределяется между стружкой и деталью. Стружка, перемещаясь по контактной площадке Ьх.1\ с резцом, отдает последнему часть теплоты, полученной в зоне стружкообразования. Эта теплота может частично уходить в тело резца, а частично через инструмент передаваться в деталь, поскольку существует теплообмен между задней поверхностью режущего клина и поверхностью резания. Часть теплоты деформации, попавшая из зоны стружкообразования в деталь, переносится вместе с последней мимо контактной площадки Ьх12 на задней поверхности резца. Некоторая доля теплоты может при этом направиться в инструмент, а оттуда в стружку [94].

Аналогичные маршруты распространения теплоты возникают и от двух других источников. Таким образом, в зоне резания имеет место переплетение путей движения потоков теплоты, и поэтому математическое описание процесса теплообмена оказывается очень сложным. Без потери точности и без отклонения от реальной физики процесса схему движения потоков теплоты можно значительно упростить, введя понятие об итоговых потоках теплообмена через контактные поверхности инструмента. Эти потоки обозначены в виде источников интенсивностью и q2 расположенных на передней и задней поверхностях инструмента. Обозначим через общую тепловую мощность процесса резания. С достаточной для практики точностью можно полагать, что тепловая мощность полностью эквивалентна механической мощности процесса резания. С учетом размерностей Рг, V и С2 , приравнивая тепловую и механическую мощности процесса, можем получить = 0,039Р2у, где Р2 — тангенциальная сила, а V — скорость резания. Обозначим далее через С>д мощность источника теплоты деформации, (21Т и СЬт — тепловую мощность источников, возни-

II"

V

кающих как результат трения соответственно на передней и задней поверхностях инструмента, С>1 и (¡)2, — тепловую мощность итоговых источников на этих поверхностях. Величины, относящиеся к передней поверхности инструмента, содержат в индексе цифру 1, а относящиеся к задней поверхности — цифру 2.

При этих обозначениях имеем

СНЗс +С2и +(Зр=0,039Р2у " Рс^Од+сь-сг,

(5„=(і -ь*)<зд+сьт-сь 0р=СЬ+02

где (2с, <3И, С)р — соответственно теплота в стружке, детали (изделия) и резце;

Ь* — доля, характеризующая часть теплоты деформации, передаваемую стружке;

Р2 — тангенциальная составляющая силы резания;

V —скорость резания.

На основании одной из формул 1.11 заключаем, что температурное поле в инструменте можно получить суперпозицией (суммированием) полей, возникающих под действием итоговых потоков теплообмена СЬ и СЬ. Аналогичные заключения можно сделать о составляющих суммарного поля в детали и стружке, для которых СЬ и СЬ являются стоками теплоты.

Для того чтобы от тепловой мощности перейти к интенсивности источников, следует установить их форму и законы распределения. Для этого необходимо решить, считать ли источники тепловыделения при резании лезвийными инструментами трехмерными или достаточно полагать их плоскими. Рассмотрим этот вопрос относительно каждого из источников.

Теплота Рд выделяется в некотором объеме вблизи условной плоскости, именуемой плоскостью сдвига. Исследования показывают, что толщина зоны стружкообразования сопоставима с толщиной среза. Максимальные

О 1«

{

напряжения, сдвига имеют место вблизи плоскости 14, они резко убывают по направлению от этой плоскости вглубь зоны стружкообразования. Следовательно, и тепловыделение распределено по толщине зоны стружкообразования резко неравномерно. Несмотря на это, влияние объемности и закона распределения источника СЬ на температуру стружки практически неощутимо. Это явление можно объяснить, если представить процесс нагревания стружки теплотой Ь*(2д как нагревание бесконечного стержня, протягиваемого через источник в направлении скорости VI. Ясно, что на температуру участков этого стержня, находящихся вне плоскости сдвига (вне детали) влияет не закон распределения теплоты под плоскостью (в зоне стружкообразования), а лишь мощность источника Ь*(^д.

Термические деформации инструмента и детали являются важной составной частью общей технологической погрешности, возникающей в процессе обработки. Особенно существенными они оказываются при чистовых и отделочных операциях. Силы, действующие на инструмент и деталь при чистовой обработке, как правило, невелики. Поэтому не они определяют погрешности формы и размеров деталей, если жесткость системы станок — приспособление — инструмент — деталь достаточна. Более важной оказывается роль термического расширения и термоупругого деформирования детали и инструмента, особенно в условиях, когда необходимо уложить в жесткие допуски на неточность размеров и формы изделия.

Описание термического расширения и термоупругих деформаций детали и инструмента при механической обработке материалов чрезвычайно сложно ввиду трудностей аналитического описания температурных полей в телах более или менее сложной формы и недостаточной разработки прикладной теории термоупругих напряжений и деформаций таких тел при их неравномерном нагревании. Для решения задач этого типа приходится применять сравнительно грубую схематизацию тепловых явлений и напряженного состояния нагреваемого объекта и получать пока больше качественную, чем количественную оценку интересующих нас погрешностей [94].

Рассмотрение теоретических основ теплофизики процессов механической обработки и некоторых способов управления тепловыми явлениями в этих процессах показывает, что теплофизический анализ может служить делу повышения эффективности механической обработки материалов и качества изделий в машиностроительном производстве. За последнее время сделаны новые важные шаги в развитии теоретических основ технологической теплофизики и в практическом применении ее выводов при конструировании инструментов и наладке операций. Усовершенствуется схематизация тепловых явлений и математический аппарат для описания закономерностей распространения теплоты в зоне обработки; схематизация и математическое описание приближается к реальной физике процесса.

Расширилась номенклатура технологических операций, для которых выполняется теплофизический анализ. В соответствии с требованиями современного производства усилилось внимание к теплофизике чистовых и отделочных операций, что позволило внедрить новые конструкции шлифовальных и других отделочных инструментов, а также разработать режимы, обеспечивающие отсутствие нежелательных структурных изменений в поверхностном слое обработанных деталей.

К числу важных задач технологической науки и практики относится усиление связи между теплофизикой технологических процессов обработки и другими отраслями общетеоретических и специальных наук в направлении их приложения к решению технологических задач. Так, результаты применения теоретического анализа и моделирования тепловых явлений к описанию законов распределения напряжений и деформаций в инструментах и деталях, прогноз искажения их формы и размеров под влиянием теплоты в процессе обработки, описание картин остаточных напряжений были бы значительнее, если бы в соответствующих разделах теории упругости были решены задачи, близкие к тем, какие возникают при механической обработке деталей.

1.6 Мезомеханика пластической деформации как основа нового подхода к деформационным процессам.

Традиционное описание пластической деформации и разрушения твердых тел проводится на основе двух подходов:

—механики сплошной среды (макроуровень); —теории дислокаций (микроуровень).

Механика сплошной среды объясняет поведение материала под нагрузкой с помощью интегральных характеристик среды. В рамках такого подхода внутренняя структура материала не учитывается, тензоры напряжений и деформаций являются симметричными, пластическая деформация осуществляется только трансляционным движением дефектов под действием напряжений. Кривая пластического течения получается путем расчета деформационного упрочнения выше предела текучести материала.

Теория дислокаций описывает микроскопическое поведение деформируемого твердого тела. На основе изучения элементарных актов пластической деформации ставится задача вскрыть механизмы зарождения пластических сдвигов и трещин, объяснить поведение дислокационных ансамблей и дать физическую интерпретацию феноменологических закономерностей механики сплошной среды. В области микроскопического описания поведения различного рода дефектов в деформируемом твердом теле теория дислокаций достигла больших успехов.

Многочисленные попытки органически связать теорию дислокаций и механику сплошной среды до сих пор были безуспешными. Долгое время казалось, что это обусловлено чисто математическими трудностями макроскопического представления статистических ансамблей деформационных дефектов. Однако в последнее время стало очевидным, что наше понимание элементарного акта пластической деформации было не совсем верным и определялось ошибочной схемой. Это приводило к неверной интерпретации поведения ан-

самблей деформационных дефектов, а также феноменологических закономерностей механики сплошной среды [56, 78].

Теория дислокаций объясняла многие процессы, происходящие на уровне зерна или отдельных кристаллитов, но оказывались бессильными при анализе деформационных процессов на более высоких масштабных уровнях [54, 73, 78 — 90]. Математический аппарат теории дислокаций не раскрывал процессы диссипации при пластической деформации, так как плотность энергетического потока, создаваемая направленным движением дислокаций, оказывалась ниже необходимой величины, обеспечивающей сохранение первого начала термодинамики при пластической деформации и разрушения [87]. Процессы микромасштабной самоорганизации рассматривались исключительно с точки зрения образования упорядоченных дислокационных ансамблей с единственной точной бифуркации на тренде деформационного развития структур [83]. Процессы, связанные со сверхпластичностью поликристаллических материалов не укладывались в общую теоретическую схему.

В последнее десятилетие развивается новое направление — физическая механика деформируемого твердого тела, в основу которого положена концепция структурных уровней деформации твердых тел [78]. Теоретически и экспериментально обоснован качественно новый элементарный акт пластической деформации — трансляционно-ротационный вихрь. Показано, что сдвиг в локальной области кристалла должен сопровождаться (с учетом заданных граничных условий) ее поворотом [91]. В мезомеханике носителем пластической деформации должен быть объемный структурный элемент, движение которого включает органически взаимосвязанные трансляционную и поворотную моды деформации. Как следствие поворота структурных элементов в деформацию вовлекается вся иерархия масштабов структурных уровней среды. Их самоорганизация может быть корректно описана только на основе совместного рассмотрения трансляционных и поворотных мод деформации.

С появлением физической мезомеханики - нового направления физики твердого тела, появилась возможность снять многие противоречия, которые не объясняла теория дислокаций, а ее математический аппарат оказался более приспособленным для решения практических, в том числе инженерных задач. Физическая мезомеханика органично вписалась во все научные направления, где материал подвергается пластической деформации, начиная от теорий разрушения до контактного взаимодействия в триботехнических системах [83, 91].

Физическая мезомеханика рассматривает динамику носителей пластической деформации, при этом сама пластическая деформация представляет одну из форм диссипации. Процессы деформации охватывают разные масштабных уровнях, а мезомасштабному уровню отводится роль, где реализуются наиболее активные диссипативные механизмы, связанные с динамикой мезоструктурных образований. Структурная организация мезоуровня связана с фрагментированными элементами, представляющими комплексы зерен или кластеры. Диссипация происходит за счет работы внутреннего трения при смещении одного кластера относительно другого. При высокой степени неравновесности на мезомасштабах реализуются свои формы упорядочения, приводящие к повышению диссипативности материала. Сопротивляемость материала любому виду разрушения определяется его способностью к рассеиванию подводимой внешней энергии в виде тепловых потоков [81, 83].

Одним из проявление эффективного варианта пластической деформации рассматривается сверхпластичность, когда смена одного носителя деформации на другой связана переход деформационного процесса с одного масштабного уровня на другой.

1.7 Обоснование цели и задачи исследования

В основе лезвийной обработки лежат процессы пластической деформации, протекающие с высокими и сверхвысокими скоростями деформации. Механика процесса резания является теоретической и методологической основой для оптимизации геометрии режущего инструмента и прогнозирования качества механической обработки. Все известные на сегодняшний день закономерности процесса резания металлов были получены исходя из силовых и кинематический соотношений механики стружкообразования и контактного взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов.

С внедрением в машиностроении труднообрабатываемых и жаропрочных материалов традиционные подходы к оптимизации процесса оказываются не применимыми или не эффективными, что связано с особенностью их пластической деформации. Сам деформационный процесс последние 10-15 лет рассматривается с новых позиций физический мезомеханики.

Физическая мезомеханика предусматривает множество носителей пластической деформации и базируется на термодинамике неравновесных процессов. Приложение физической мезомеханики к резанию материалов позволяет глубже понять физику этого процесса и раскрывает новые пути прогнозирования и модернизации механической обработки. Высокоскоростная деформация стружкообразования являются удобным модельным процессом для исследования физической мезомеханики быстропротекающих процессов.

Целью настоящей работы является исследование деформационных процессов обрабатываемого материала при резании на основе принципов физической мезомеханики для прогнозирования твердости и шероховатости обработанной поверхности и количественного описания структурных изменений при стружкообразовании.

На основании сформулированной цели определены следующие задачи исследования:

1. Разработать количественные характеристики микро- и мезоструктур на основе термодинамики фазово-структурных превращений и теории резания материалов для оценки деформационных процессов при механической обработке.

2. Разработать методику определения с использованием компьютерной металлографии микро- и мезоструктурных характеристик процесса стружко-образования и формирования обработанной поверхности.

3. Выявить комплекс зависимостей влияния режимов резания на микро- и мезоструктурные характеристики деформации срезаемого слоя и обработанной поверхности.

4. Исследовать шероховатость обработанной поверхности как результат разномасштабного процесса деформации обрабатываемого материала и его разрушения.

5. Разработать практические рекомендации для прогнозирования микротвердости и оценки шероховатости обработанной поверхности

Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация в машиностроении», 05.02.07 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Автоматизация в машиностроении», Отряскина, Татьяна Александровна

Результаты работы внедрены на ЗАО «Завод твёрдых сплавов» (г. Комсомольск-на-Амуре), ООО НПП «Унитех» (г. Комсомольск-на-Амуре) и использованы в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Комсомольский - на - Амуре государственный технический университет».

Акты внедрения представлены в приложении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. На основе принципов физической мезомеханики выявлены и описаны структурно-деформационные стадии стружкообразования и формирования обработанной поверхности, связанные с активностью носителей пластической деформации микро- и мезомасштабных уровней. Показано, что микроструктурные изменения при пластической деформации приводят к повышению развитости границ зерен, а мезоструктурные - к образованию фраг-ментированных структур и границ раздела между ними с более низкой фрактальной размерностью. Эта закономерность проявляется как при стружкооб-разовании, так и формировании структуры обработанной поверхности.

2. Выполнен скоростной векторный анализ процесса резания, раскрывающий кинематику стружкообразования, ответственную за деформационные процессы мезомасштабного уровня, на который приходится основная диссипативная нагрузка. Характер изменения сдвиговых скоростей разных слоев срезаемого материала позволяет прогнозировать направление деформационного процесса стружкообразования.

3. Дано обоснование количественных показателей микроструктуры, в частности, параметр структурной организации и бинарное множество, включающие плотность границ зерен и их фрактальную размерность, позволяющие описывать процессы структурных изменений обрабатываемого материала при резании.

4. Получены эмпирические зависимости распределения количественных показателей структурной организации (Qc) по глубине обработанной поверхности. Показано, что глубина изменённого слоя зависит от режимов резания и составляет 150.250 мкм, а структурная фрагментация проявляется в виде текстурироваиных мезограииц, степень упорядоченности которых подтверждается их низкой фрактальной размерностью (Б) в пределах от 1 до 1,2.

5. Получены эмпирические зависимости между твердостью и параметром структурной организации (С^с), а также глубины измененного поверхностного слоя от режимов точения при обработке конструкционных сталей.

6. Шероховатость обработанной поверхности является результатом пластической деформации и разрушения обрабатываемого материала, протекающих на разных масштабных уровнях и коррелирующих со структурной организацией материала. Установлено, что наибольшее влияние на шероховатость оказывают кинематические возмущения процесса резания, характеризующиеся низким частотным диапазоном, определяемым с режимами резания. Доля этого фактора в формировании шероховатости, оцениваемой по Яа, составляет от 35 до 45 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Отряскина, Татьяна Александровна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антонии, К.Х. Термодинамика процесса трения и лагранжев формализм: вклад в мезоскопический подход в теории пластичности/ К.Х. Антонии.//Физическая мезомеханика. - 2001. -Т.4. - № 4. - с. 33-46.

2. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник для ВУЗов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин [и др.]. - 8-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. - 648 с.

3. Аршинов, В.А., Резание металлов и режущий инструмент. - Изд. 3-е./ В.А. Аршинов, Г.А. Алексеев, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов - М.: Машиностроение, 1976. - 440 с.

4. Баранникова, С.А. Новый тип волновых процессов макроскопической локализации пластической деформации металлов./А.С. Баранникова // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 6. - № 3. - С. 19-29

5. Безъязычный, В. Ф. Расчет усадки стружки при резании инструментом со стружкозавивающей передней поверхностью Текст. / В. Ф. Безъязычный, С. В. Михайлов// СТИН. 2005. - № 2. - С. 26-29.

6. Безъязычный, В. Ф. Оптимизация конструкций и условий эксплуатации инструментов со стружкозавивающей поверхностью. / В.Ф. Безъязычный, C.B. Михайлов, Д.С. Скворцов // Инженерный журнал. Справочник. Приложение №8 2007 - №8 - С. 16-19.

7. Битюцкая, JI.A. Методы фрактальной параметризации поверхностных деформационных субструктур./ JT.A. Битюцкая, П.В. Кузнецов, Е.В. Богатиков // Нелинейный мир. - 2005. - № 3. - С. 302-311.

8. Бобров, В.Ф. Основы теории резания металлов - М.: Машиностроение, 1975.-344 с.

9. Божокин, C.B. Фракталы и мультифракталы / C.B. Божокин, Д.А. Паршин. - Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001 - 128с.

10. Бойко, B.C. Обратимая пластичность кристаллов./ B.C. Бойко, Р.И. Гарбер, A.M. Косевич.- М: Наука, 1991. - 280 с.

11. Братухин, А.Г. Титановые сплавы в конструкциях и производстве авиадвигателей и авиационно-космической техники /под ред.

A.Г. Братухина. Б.А.Колачев, Ю.С. Елисеев., В.Н. Талалаев М.: Изд-во МАИ, 2001.-412 с.

12. Брожозовский, Б.М. Динамический мониторинг и оптимизация процессов механической обработки/ Б.М. Бржозовский, В.В. Мартынов// СТИН. - 2002. - №1. - С.3-8.

13. Брике, A.A. Резание металлов/ A.A. Брике. - 1896

14. Васин, С.А. Резание материалов. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. для вузов/ С.А. Васин, A.C. Верещака, B.C. Кушнер - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001-448с.

15. Власов, В.Т. Физическая теория процесса «Деформация -разрушение». Ч. 1. Физические критерии предельных состояний материала. /

B.Т. Власов, A.A. Дубов - М.: ЗАО «Тиссо». - 2007. - 517 с.

16. Вашуль, X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов/ Вашуль X.: Пер. с нем. - М.: Металлургия. - 1988. - 320с.

17. Вульф, А.М. Резание металлов. - 2-е. изд. / A.M. Вульф. - Л.: Машиностроение, 1973. — 496 с.

18. Галахов, М.А. Дифференциальные и интегральные уравнения математической теории трения./ М.А. Галахов, П.П. Усов - М.: Наука, -1990. -280 с.

19. Гольдберг, JI.M. Цифровая обработка сигналов./ J1.M. Гольдберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. - М.: Радио и связь. -1990

20. Гольдштейн, Р.В. Модель формирования структуры разрушения в слое с упрочненными приповерхностными зонами./ Р.В. Гольдштейн, В.Е. Панин, Н.М. Осипенко, JI.C. Деревягина // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т.8. - № 6. - С. 23-32.

21. Грановский, Г.И. Резание металлов: Учебник для машиностр. и приборостр. спец. вузов. / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский- М.: Высш. шк., 1985.-304с.

22. Грановский, Г.И. Развитие науки о резании металлов / Г.И. Грановский, В.Ф. Бобров, H.H. Зорев, Т.Н. Лоладзе и др. - М.: Машиностроение- 1967 - 416 с.

23. Гриняев, Ю.В. Полевая теория дефектов./ Ю.В.Гриняев, Н.В. Чертова // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т.8. - № 6. - С. 33-38.

24. Грузман, И.С. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие / И. С. Грузман, В. С. Киричук [и др.]. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 352 с.

25. Дьяконов, В. П. MATLAB 6.5 SP 1/7/7/ SP1 + Simulink 5/6. Работа с изображениями и видеопотоками./ В. П. Дьяконов - М.: СОЛОН-Пресс. 2005.-400 с.

26. Дьяченко, П.Е. Исследование зависимости микрогеометрии поверхности от условий механической обработки. / П.Е. Дьяченко. М. - Л.: Изд-во АН СССР, - 1949.

27. Дунин-Барковский, И.В. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности / И.В. Дунин-Барковский, А.Н. картошова. - М.: Машиностроение, 1978. - 232с.

28. Дунин-Барковский, И.В. Пьезопрофилометры и измерение шероховатости поверхности / И.В. Дунин-Барковский. - М.: Машгиз, 1961. -312с.

29. Евтушенко, Е. П. Расчёт напряжённо деформированного состояния поверхностных слоев материалов на мезоуровне при трении./ Е. П. Евтушенко, П. В. Макаров, И. Ю. Смолин// Физ. мезомех. — 2006. — Т. 9. — Спец. вып. — С. 29—32.

30. Жаркову И.Г. Вибрация при обработке лезвийным инструментом Л.: Машиностроение, 1986. - 184с.

31. Золоторевский, B.C. Механические свойства металлов. - 3-е изд. перераб. и доп. / B.C. Золоторевский - М.: МИСИС. -1998. - 400 с.

32. Зорев, H.H. Вопросы механики процесса резания металлов./ H.H. Зорева, М., Машгиз, 1956. - 267 с.

33. Зорев, H.H. Развитие науки о резании металлов. Под ред. H.H. Зорева, М.: Машиностроение, 1967.

34. Зуев, Л.Б. О кинетике макроочагов локализованной пластичности на этапе предразрушения металлов./ Л.Б. Зуев, В.И. Данилов // Журнал технической физики. - 2005. - Т. 75. - № 12. - С. 102-105.

35. Иванова, B.C. Синергетика и фракталы в материаловедении./ B.C. Иванова, Л.С. Баланкин, И.Ж. Бунин, A.A. Оксогоев - М.: Наука, 1994. -383с.

36. Иванова, B.C. От дислокаций до фракталов./ B.C. Иванова // Сб. ФИПС. М.: Сборник тезисов докладов. 1999. С. 15-17

37. Йошида, С. Физимеская мезомеханика как полевая теория./ С. Йошида //Физическая мезомеханика. - 2005. - Т.8. - № 5 - с. 17-22.

38. Кабалдин, Ю.Г. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием ./ Ю.Г. Кабалдин, A.M. Шпилев, А.И. Олейников, А.А Бурков. -Владивосток: Дальнаука, 2000.-195 с.

39. Кабалдин Ю.Г. Самоорганизующиеся процессы в технологических системах обработки резанием. Диагностика. Управление. ./ Ю.Г. Кабалдин, A.M. Шпилев-Владивосток: Дальнаука, 1998, - 296с.

40. Кабалдин, Ю.Г. Синергетика. Управление процессами механообработки в автоматизированном производстве./ Ю.Г. Кабалдин, A.M. Шпилев - Комсомольск-на-Амуре: Изд-во Комс.-на-Амуре гос. техн. ун-та, 1997.-260 с.

41. Кабалдин, Ю.Г. Механизмы деформации и стружкообразования при резании./ Ю.Г. Кабалдин, A.M. Шпилев, Е.Г. Кравченко// Синергетика. Самоорганизующиеся процессы в системах и технологиях./ Материалы международной научной конференции. Комсомольск-на-Амуре. 1998. - С. 25-32.

42. Кабалдин, Ю.Г. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки

резанием./ Ю.Г. Кабалдин, А.И. Олейников, A.M. Шпилев, A.A. Бурков.// Владивосток: Дальнаука, 2000. - 195с

43. Кабалдин, Ю.Г. Фрактальный подход к анализ хаотических процессов в технологических системах обработки резанием/ Ю.Г. Кабалдин, C.B. Серый// Нелинейная динамика, фракталы и нейронные сети в управлении технологическими системами // Сб. статей под ред. док. тех. наук. проф. Кабалдина Ю.Г. - Владивосток: Дальнаука, 2001 - с.42-45.

44. Ким, В.А. Самоорганизация в процессах упрочнения, трения и изнашивания режущего инструмента./ В.А. Ким - Владивосток: Дальнаука, 2001.-203 с.

45. Ким, В.А. Влияние микроструктуры конструкционных и легированных сталей на износостойкость./ В.А. Ким, Р.В. Кургачев, А.А Шпилева, Т.А. Отряскина.// Материалы международной научно -технической конференции «Теория и практика механической и электрофизической обработки материалов. - Ком-на-Амуре - 2009. - С. 44-47

46. Ким, В.А. Влияние пластической деформации при резании металлов на микроструктуру поверхностного слоя./ В.А. Ким, Т.А. Отряскина // Сборник научных статей «Наука о природе и технике». №2 -Ком-на-Амере -2010. - С. 88-92

47. Ким, В.А. Исследование деформационных свойств обработанной поверхности/ В.А. Ким., Т.А. Отряскина, Е.Б. Щелкунов //Металообработка. № 6-Политехника Саннк-Петбугр: 2010 г .стр.35-38 с.

48. Ким, В.А. Количественная оценка зеренной структуры конструкционных сталей при пластической деформации и рекристаллизационном отжиге/ В. А. Ким, В. В. Лиманкин, Б. Н. Марьин, В.А. Сухоплюев, С. Б. Марьин, А. М. Шпилев, Э. А. Дмитриев// Сборник научных статей «Наука о природе и технике». № 11-1(10) — Ком-на-Амере — 2012.-С. 81-88

49. Клушин, М.И. Резание металлов./ М.И. Клушин. М., Машгиз, 1958.-453 с.

50. Кравченко, Б.А. Процесс стружкообразования и его связь с кристаллическим строением обрабатываемого металла / Б.А. Кравченко // Пробл. резания матер, в соврем, технол. процессах: Тез. докл. междунар. науч.-техн. семин., Харьков-Алушта. 4-8 окт, 1991. 4.1. - Харьков, 1991. - С. 192-196.

51. Кравченко, Е.Г. Управление процессом завивания стружки при резании в условиях автоматизированного производства. / Е.Г. Кравченко. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Комсомольск-на-Амуре. - 1999. - с. 142

52. Кристалинский, P.E. Преобразования Фурье и Лапласа в системах компьютерной математики.- Учеб.пособие для вузов. / P.E. Кристалинский, В.Р. Кристалинский. - М.: Мир, - 2006. - 216с.

53. Кристиан, Д. Термодинамика и общая кинетическая теория Теория превращения в металлах и сплавах./ Кристиан Д. - М.: Мир, - 1978. - 806 с.

54. Кристиан, Д. Теория превращения в металлах и сплавах. — М.: Мир, 1978. 806 с.

55. Кузнецов, В.Д. Наросты при резании и трении./В.Д. Кузнецов-М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы. -1956.-284 с.

56. Кузнецов, В.П. Фрактальная размерность как характеристика стадий деформации на мезоуровне при циклическом и активном нагружении / П.В. Кузнецов, В.Е. Панин, Ю. Шрайбер // Сб. ФИПС-99. Фракталы и прикладная синергетика. Москва.: 1999. С. 142-143.

57. Кузнецов, В.Д. Физика твердого тела./ В.Д. Кузнецов - T.III, Томск: Красное знамя. 1944. -742 с.

58. Куфарев, Г.Л. Стружкообразование и качество обработанной поверхности при несвободном резании./ Г.Л. Куфарев, К.Б. Оканов, В.А Говорухин. - Фрунзе.: Мектеп. 1970. - 170 с.

59. Куфарев, Г.Л. Сопротивление деформации при резании металлов./ Г. J1. Куфарев, В. А. Говорухин // Известия Томского политехнического института / Томский политехнический институт. — Изд-во Томского ун-та: , 1976 . — Т. 224 : Механика и машиностроение . — С. 105-110.

60. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. Т.1. Механика. - 4-е изд. испр./ Л.Д.Ландау, Е.М. Лифшиц. - М.: Наука, 1988. - 216 с.

61. Лариков, Л.Н. Залечивание дефектов в металлах./ Л.Н. Лариков. - Киев: Наук, думка, 1980. - 280 с.

62. Лоладзе, Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1976.-277с.

63. Макаров, Р.В. Оптимизация процессов резания. . - М.: Машиностроение, 1982. - 320с.

64. Макаров, П. В. Моделирование деформации на мезоуровне с учётом поворотов фрагментов./ П. В. Макаров, И. Ю. Смолин, Д. В. Шмик// «Математическое моделирование в синергетических системах»: Тр. Всерос. научной конф. «Байкальские чтения поматематическому моделированию в синергетических системах», Улан-Удэ, 20—23 июля 1999. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1999. — С. 239—241.

65. Макушок, Е.М. Массоперенос в процессах трения./ Е.М. Маку шок, Т.В. Калиновская, A.B. Белый - Минск: Наука и техника, 1978. -272 с.

66. Медведева О.И. Управлением качеством обработанной поверхности при резании на основе искусственного интеллекта/ О.И. Медведева.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Комсомольск-на-Амуре. - 2002. -175с.

67. Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В. А. Сойфера. - М.: Физматлит, 2001. - 784 с

68. Мокрицкий Б .Я. О возможностях управления свойствами твердосплавного инструмента. / Б.Я. Мокрицкий, П.А. Саблин, А.Т.

Отряскина, Е.Ю. Соболев, Д.А. Пустовалов. // Металлургия машиностроения №5. - Москва, 2012г. ст 34 - 37

69. Морозов, А.Д. Введение в теорию фракталов./ А.Д. Морозов-Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. -160 с.

70. Мур, Д. Основы и применение трибоники./ Мур Д. - М.; Мир, -1978.-488 с.

71. Неймарк, A.B. Термодинамический метод расчета поверхностной фрактальной размерности/ А.В Неймарк. //Письма в ЖЭТФ, 1990, том 51, вып. 10, с. 535 - 538

72. Новиков, И.И. Кристаллография и дефекты кристаллического строения. Учебник дл втузов./ И.И.Новиков, K.M. Розин - М.: Металлургия, 1990.-336 с.

73. Новиков, И.И. Дефекты кристаллического строения./ И.И. Новиков - М.: Металлургия, 1983. - 232 с.

74. Одиноков, В.И. Методика расчета напряжений и деформаций при упруго-пластической деформации: Учебное пособие / В.И. Одиноков, A.B. Песков - Свердл. инж. пед. ин-т. Свердловск, 1989. - 36с.

75. Оппенгейма Э Применение цифровой обработки сигналов / под ред. Э Оппенгейма; пер. с англ. под ред. к. т. н. А. М. Рязанцева. - М.: Изд-во «Мир», 1980. - 552 с.

76. Орленко, Л.П. Поведение материалов при интенсивных динамических нагрузках. / Л.П. Орленко - М.: Машиностроение. 1964. 264 с.

77. Отряскина, Т.А. Исследование шероховатости обработанной поверхности с использованием фурье-преобразования./ Т.А. Отряскина // Материалы международного симпозиума «Образование, наука и производство: проблемы, достижения и перспективы». Том 2. - Ком-на-Амуре: 2010г. стр. 63-67

78. Панин, В.Е. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Т 1./ В.Е. Панин-1995. 618с.

79. Панин, C.B. Деформация и разрушение на мезоуровне поверхностно упрочненных материалов / С.В.Панин // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук., 2005. - Томск. - 507 с.

80. Панин, В.Е. Структурные уровни деформации твердых тел /

B.Е.Панин, Ю.В. Гриняев, В.А. Лихаев. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние -1985.-229с.

81. Панин, В.Е. Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах / В.Е. Панина, P.P. Болохонов, A.B. Болеста. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. - 520 с.

82. Панин, В.Е. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов: В 2-х т. /Под. ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: Наука, 1995.-297 с. и 320 с.

83. Панин, C.B. Деформация и разрушение на мезоуровне поверхностно упрочненных материалов./ C.B. Панин //Физическая мезомеханика. -2005. - Т.8. - № 3 - с.31-47.

84.Панин, В.Е. Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах / В.Е. Панин, P.P. Балахонов, A.B. Болеста, М.П. Бондарь и др.; -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. - 520 с.

85. Панин, В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики./ В.Е. Панин.//Физическая мезомеханика. - 2000. Т. 3. - № 6. -

C. 5-36.

86. Панин, В.Е. Износ в парах трения как задача физической мезомеханики./ В.Е. Панин, A.B. Колубаев, А.И. Слосман, С.Ю. Тарасов, C.B. Панин, Ю.П. Шаркеев. //Физическая мезомеханика. - 2000. Т. 3. - № 1.

- С. 67-74.

87. Панин, В.Е. Структурные уровни деформации твердых тел / В.Е.Панин, Гриняев Ю.В., Елсукова Т.Ф. Иванчин А.Г. // Изв. вузов. Физика.

- 1982. - №6. - С. 5-27с.

88. Панин, С. В Мезомеханика границы раздела в материалах с поверхностным упрочнением и покрытиями/ С. В. Панин, И. Ю. Смолин, Р.

Р. Балохонов, H. А. Антипина, В. А. Романова, Д. Д. Моисеенко, В. Г. Дураков, Ю. П. Стефа-нов, А. Ю. Быдзан // Изв. Вузов. Физика. — 1999. — №3. —С. 6—27

89. Панин, В.Е. Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах / В.Е. Панин, Балохонов P.P., Болеста A.B., Бондарь М.П. и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2006. - 320 с.

90. Панин, В. Е. Масштабные уровни гомеостаза в деформируемом твердом теле./ В.Е. Панин, JI.E. Панин Физическая мезомеханика. 2004. Т. 7. № 4.С. 5-23

91. Полухин, П.И. Физические основы пластической деформации./ П.И. Полухин, С.С. Горелик, В.К. Воронцов - М.: Металлургия, 1982. - 584 с.

92. Приоритетные авиационные технологии: в 2-х кн. /Науч. ред. А.Г. Братухин. - М.: Изд-во МАИ - 2004. Кн.1 - 696 е., Кн. 2 - 640 с.

93. Резание конструкционных материалов, режущий инструменты и станки. Под ред. П.Г. Петрухина. - М.: Машиностроение, 1974.- 489 с.

94. Резников, А.Н. Теплофизика процессов в технологических системах/ А.Н. Резников, JI.A. Резников - М.: Машиностроение. - 1981. -288 с.

95. Розенберг, А.М. O.A. Механика пластического деформирования в процессе резания и деформирования протягивания./ A.M. Розенберг, O.A. Розенберг - Киев: Наук, думка, 1990. - 20 с.

96. Романова, В. А. Численное моделирование поведения структурно-неоднородной релаксирующей среды в условиях динамического нагружения / В. А. Романова, Р. Р. Балохонов, П. В. Макаров, И. Ю. Смолин // Хим. физика.—1999. —Т. 18.—№ П. —С. 114—119

97. Современные технологии авиастроения / Под ред. А.Г. Братухина, Ю.Л. Иванова. - М.: Машиностроение, - 1999. - 832 с.

98. Современные технологии в машиностроении /Под ред. А.И. Грабченко. - Харьков: Изд-во НТУ «ХПИ». - 2007. - 544 с.

99. Смоленцев, Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в MATLAB/ Н. К. Смоленцев. - М: ДМК Пресс, 2005. - 304 с

100. Смолин, И. Ю. Обобщённая модель упругопластической среды с независимыми пластическими поворотами./ И. Ю. Смолин, П. В. Макаров, Р. А. Бакеев// Физ. мезомех. — 2004. — Т. 7. — Спец. вып. Ч. 1. — С. 89—92.

101. Смолин, И. Ю. О применении модели Коссера для описания пластического деформирования на мезоуровне./ И. Ю. Смолин // Физ. мезомех. — 2005. — Т. 8. — № 3. — С. 49—62.

102. Сойфера, В. А. Методы компьютерной обработки изображений / под ред. В. А. Сойфера. - М.: Физматлит, 2001. - 784 с

103. Справочник по трибонике /Под общ. ред . М. Хебды, A.B. Чичинадзе. Т.1. Теоретические основы. - М.: Машиностроение, 1989. - 400 с.

104. Старков, В.К. Применение теории дислокаций для анализа и управления процессом резания металлов / В.К. Старков// Перспективы развития резания конструкционных материалов: тез. докл., Москва, 1980.- С. 36-39.

105. Старков, В.К. Дислокационные представления о резании металлов./ В.К. Старков - М.: Машиностроение, 1979.- 160 с.

106. Старков, В.К. Обработка резанием, управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве./ В.К. Старков - М.: Машиностроение, 1989.- 296 с.

107. Старков, В.К. Физика и оптимизация резания материалов. / В.К. Старков - М.: Машиностроение, 2009. - 604 с.

108. Сулима, A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. / A.M. Сулима, В.А. Шутов, Ю.Д. Ягодкин- М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

109. Талантов, Н.В. Физические основы процесса резания / Н.В. Талантов // Физические процессы при резании металлов. Волгоград: Изд-во ВПИ. 1984. С. 3-39.

110. Тиме, И.А. Мемуары о строгании металлов./ И.А. Тиме - С-Петерб., 1877.-16 с.

111. Титов, В.В. Мультифрактальные свойства зеренных структур в бинарной системе ниобата натрия с неизоструктурными компонентами /В.В. Титов, JI.A. Резниченко, C.B. Титов, В.Д. Комаров, В.А. Ахназарова //Письма в ЖТФ, 2004, том 30, вып. 7, с.42-47.

112. Трефилов, В.И. Связь фрактальной размерности поверхности разрушения с механическими свойствами./ В.И. Трефилов, В.В. Картузов, Н.В. Минаков // Сб. ФИПС-99. Фракталы и прикладная синергетика. -Москва.: 1999.-С. 10-11

113. Федер, Е. Фракталы./ Е. Федер- М.: Мир, 1991. - 254 с.

114. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов./ Я.Б. Фридман Изд. 3-е, перераб. и доп. В двух частях. Часть первая: Деформация и разрушение. Часть вторая: Механические испытания. Конструкционная прочность. - М.: Машиностроение, 1974. - 4.1. 472 е., 4.2. 368 с

115. Хакен, Г. Синергетика. / Пер. с анг. - М.: Мир, 1973. 404с.

116. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие / И. С. Грузман, В. С. Киричук [и др.]. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 352 с

117. Чернышев, Е.А. Развитие представлений о вибрациях при резании / Е.А. Чернышев // Научный Вестник ДГМА. - 2010. - №1 (6Е). - с. 223-229.

118.Шпилева A.A. Разработка количественных структурно-энергетических показателей микроструктуры поликристаллических материалов.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Комсомольск-на-Амуре. - 2009. - с. 200.

119. Шредер , М. Фракталы, хаос, степенные законы. Миниатюры из бесконечного рая. - Ижевск: НИЦ «Регулятор и хаотическая динамика», 2001, 528с.

120. Щелкунов, Е.Б. Стенд для быстрого прекращения процесса резания. / Е.Б. Щелкунов. - Машиностроительный и приборостроительный Комплексы ДВ, проблемы конверсии: Тез. докл. региональной научно-технической конференции по итогам выполнения МРНТП «Дальний восток России»: Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. 1996. С. 64-66

121. Щелкунова, М.Е. Диагностика состояния режущего инструмента на основе вероятностных и информационных параметров акустической эмиссии и термо-ЭДС: диссертация канд. техн. наук / М.Е. Щелкунова. - Комсомольск-на-Амуре, 2000. - 120 с

122. Якобсон, М.О. Шероховатость, наклеп и остаточные напряжения при механической обработке. - М.: Машгиз, 1986. - 292с.

123. Якубов, Ф.Я. Структурно-энергетические аспекты упрочнения и повышения стойкости режущего инструмента./ Ф.Я.Якубов, В.А.Ким -Симферополь: Крымское отделение Учпедгиз, 2005. - 300 с.

124.Ящерицин, П.И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах: Учеб. для вузов/ П.И. Ящерицын, МЛ. Еременко, Е.Э. Фельдштейн. — Мн.: Высш. шк, 1990. — 512 с.

125.Ящерицин, П.И. Основы резания материалов и режущий инструмент Учеб. для вузов/ П.И. Ящерицын, M.JI. Еременко, Н.И Жигалко.

126. Lee, Е.Н. The Theory of Plasticity Applied to a Problem of Mashining/ Lee E.H., Schaffer B.W. // J. Appl. Mech., Traans. A.S.M.E. 1951. E. 73, P. 405.

127. Li,Chenggui Zhang Guoxiong, Juan Changliang // Jixie gongcheng xuebao=Chin. J. Mech. Eng.- 1999.- 35, № 1.- C. 15-19.

128. Ramalingam, S. On the metal physical consideration in the machining of metals./ Ramalingam S., Black J. T. - Pap. ASME, 1971, № WA / Prod - 22, 10 pp.

129. Worthington, B. A comprehensive literature survey of chip control in the turning process./ Worthington В. A - Int. J. Mach. Tool and Res., 1977, 103116.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.