Исследование процесса фрезерования закаленной стали тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Лобанов, Андрей Александрович

• Лобанов, Андрей Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лобанов, Андрей Александрович

Введение. Актуальность темы.

Глава 1 Существующие методы обработки закаленной стали. Цели и задачи исследования.

1.1 Требования, предъявляемые к формообразующим деталям технологической оснастки.

1.2 Анализ методов обработки формообразующих деталей технологической оснастки.

1.3 Фрезерование закаленной стали при изготовлении формообразующих деталей.

1.3.1 Режимы резания.

1.3.2 Конструкции инструмента.

1.3.3 Инструментальные материалы.

1.3.4 Охлаждение.

1.3.5 Оборудование.

1.4 Выводы.

1.5 Цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2 Температура резания при твердом фрезеровании.

2.1 Особенности процесса резания закаленной стали.

2.2 Источники образования тепла и тепловые потоки при резании закаленных сталей.

2.3 Классификация источников и стоков теплоты.

2.3.1 Схематизация свойств и теплофизических характеристик обрабатываемого и инструментального материала.

2.3.2 Схематизация геометрической формы тел.

2.3.3 Аналитические методы решения теплофизических задач, используемые при описании тепловых явлений в процессе механической обработки.

2.4 Тепловые потоки в зоне резания при фрезеровании закаленной стали.

2.4.1 Интенсивность теплообразующих источников.

2.5 Температура в зоне резания при установившемся теплообмене.

2.6 Температура резания.

2.7 Пример расчета температуры резания, температуры обработанной поверхности и температуры стружки при фрезеровании закаленной стали.

2.8 Управление теплом, образующимся в процессе фрезерования закаленной стали.

2.9 Выводы.

Глава 3 Экспериментальная проверка теоретических положений.

3.1 Станок-стенд для опытных работ по фрезерованию закаленной стали.

3.2 Оценка температуры стружки по цвету её каления.

3.3 Определение температуры стружки при фрезеровании закаленной стали.

3.4 Исследование микроструктуры и твердости стали в стружке.

3.5 Исследование свойств поверхностного слоя обработанной детали.

3.6 Выводы по экспериментальным исследованиям.

Глава 4. Методика выбора режимов резания для твердого фрезерования И её апробация в лабораторных и производственных условиях.

4.1 Методика выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали.

4.2 Апробация методики выбора режимов резания в лабораторных условиях.

4.3 Апробация методики выбора режимов резания в производственных условиях.

4.4 Определение требований к техническим характеристикам станка, пригодного для осуществления твердого фрезерования.

Глава 5 Расчет затрат времени и средств при изготовлении формообразующих деталей с использованием твердого фрезерования.

5.1 Анализ технологического процесса.

5.2 Расчет затрат времени на обработку рабочего профиля формообразующей детали.

5.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процесса фрезерования закаленной стали»

Одним из современных направлений развития резания металлов является «твердая обработка» - обработка сталей в закаленном состоянии, твердостью выше 45 HRC.

На сегодняшний день наиболее полно исследован процесс точения закаленной стали. Процесс фрезерования закаленной стали изучен меньше. Исследования, посвященные этим вопросам, велись с середины прошлого века. В настоящее время исследования процесса фрезерования закаленной стали проводятся в основном за рубежом.

С совершенствованием инструментальных материалов и созданием нового оборудования появилась возможность более широкого применения фрезерования закаленной стали в автомобилестроении, инструментальном производстве, производстве технологической оснастки (прессформы, литейные формы, штампы).

Применение фрезерования закаленной стали, например, в производстве технологической оснастки, может способствовать наряду с повышением производительности, точности и шероховатости обработанной поверхности снижению трудозатрат на ручную финишную слесарную обработку.

Однако, как показывает опыт ряда фирм, внедрение фрезерования закаленной стали при обработке различных видов поверхностей связано с длительной отладкой отдельных операций на рабочем месте, а именно выбором режима резания для каждого конкретного случая. Приводимые в каталогах фирм-производителей режущего инструмента режимы резания не всегда позволяют решить технологическую задачу для конкретных условий (технологические требования к обработке, возможности оборудования). Методики выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали, которая учитывала бы конкретные условия операции, нет.

В связи с этим, исследование процесса фрезерования закаленной стали и разработка методики выбора режимов резания является актуальной задачей.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Лобанов, Андрей Александрович

6. Общие выводы по диссертационной работе.

1. Анализ литературных данных показал, что методики выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали, которая учитывала бы физические процессы, протекающие в зоне резания, нет

2. Изучены физические процессы, протекающие в зоне резания при фрезеровании закаленной стали (образование и распределение тепла).

3. Получил дальнейшее развитие «метод источников», предложенный А.Н. Резниковым, для расчета температуры резания при фрезеровании закаленной стали. Разработан алгоритм расчета температуры резания и его программная реализация. Результаты исследования проверены экспериментально.

4. Исследован процесс тепловыделения (для стружки и обработанной поверхности) при фрезеровании закаленной стали в зависимости от режимов резания (v, s, t) и параметров инструмента (величина переднего угла у). Исследования подтверждены экспериментально.

5. Разработана методика выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали на основании расчета температуры резания, управления тепловыми потоками, образовавшимися в процессе резания, характеристик оборудования и технологических условий

6. Апробация методики выбора режимов резания для фрезерования закаленной стали в производственных условиях проводилась на трех различных поверхностях, тремя различными инструментами и показала, что:

• необходимо обеспечение быстроходности привода главного движения станка;

• класс точности станка не ниже класса Н или П по ГОСТ 8-82

• величина шероховатости составила Ra = 0,3.0,8 мкм.

7. Показано, что применение фрезерования закаленной стали при изготовлении формообразующих деталей, позволяет сократить количество операций на 10%, сократить основное время обработки детали до 50%, сократить время на слесарную обработку рабочей поверхности матрицы до 60%. Шероховатость рабочей поверхности обработки значительно лучше в случае применения фрезерования закаленной стали. 8. Предложенная методика принята к использованию на «Станкоагрегат».

117

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лобанов, Андрей Александрович, 2006 год

1. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения, М.: «Машиностроение», 1966.-556 с.

2. Бобров В.Ф., Гранвский Г.И., Зорев Н.Н. и др. Развитие науки о резании металлов // М.: Машиностроение, 1968,416 с.

3. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1977. 344 с.

4. Бобровский В.А. Прогрессивные методы размерной обработки конструкционных материалов резанием в автостроении и производстве дорожно-строительных машин. Часть 1. Физические основы процесса резания металлов. М.: Машиностроение, 1993, 215 с.

5. Белкин И.М. Допуски и посадки, М.: Машиностроение, 1992,306 с.

6. Вайнерт К. Обработка всухую и минимальная смазка. Использование в технологии обработки резанием // Издательство «Шпрингер», 2000.

7. Васин С.А. Резание материалов: термомеханический подход к системе взаимодействий при резании // М.: Изд-во МВТУ Н.Э.Баумана, 2001.

8. Виттингтон К., Васильев В., Высокоскоростная обработка //САПР и графика. -2002.-№11.-С. 15-22.

9. Трудов П.П., Волков С.И., Воробьев В.М., Скоростное фрезерование сталей, Центральное бюро технической информации // 1950. 258 с.

10. Ю.Даниелян. A.M. Теплота и износ инструментов в процессе резания металлов // МАШГИЗ, 1954, 275 с.

11. Даниелян A.M. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов // М.: Машиностроение, 1965 с.

12. Долматовский Г.А. Справочник технолога по обработке металлов резанием (издание 3-е переработанное) // МАШГИЗ, 1966, 1236 с.

13. Еремин А.Н. Физическая сущность явлений при резании сталей // МАШГИЗ 1951.-225 с.

14. Клушин М.И. Резание металлов // МАШГИЗ, 1953.- 429 с.

15. Клушин М.И. Скоростное резание металлов // МАШГИЗ, 1947. 143 с.

16. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания. М.: «Машиностроение», 1968.- 130 с.

17. Колка И.А., Кувшинский В.В. Многооперационные станки. М.: «Машиностроение», 1983. - 136 с.

18. Колосовский B.JI. Справочник молодого фрезеровщика, М.: Высшая школа, 1985.-240 с.

19. Корсаков B.C. Точность механической обработки, МАШГИЗ, 1961. 373 с.

20. Кочина Т.Б. Высокоскоростное резание жаропрочных сплавов на никелевой основе инструментом из минералокерамики // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, 1993.

21. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

22. Локтев Д.А. Технологические тенденции в автомобильной промышленности // Материалы международной конференции «Прогрессивные технологические процессы и новые материалы в автомобилестроении», Москва ,2002.

23. Локтев Д.А. Экономическая эффективность применения прогрессивных технологий. // Материалы 1-го Московского технологического форума, Москва, 2003.

24. Локтев Д.А. Исследование влияния элементов технологической системы на эффективность высокопроизводительной обработки на обрабатывающихцентрах // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва 2003.

25. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента // М.: «Машиностроение», 1982, 320 с.

26. Ларин М.Н. Основы скоростного фрезерования. // Скоростные методы обработки металлов. МАШГИЗ. - 1949. - С. 316 - 341.

27. Макаров А.Д. Экспериментальные методы решения задач оптимизации процесса резания металлов: учебное пособие. Уфа: изд. УАИ им. Серго Орджоникидзе, 1983. - 70 с.

28. Малкин А .Я. Скоростное точение закаленной стали // Скоростная обработка металлов резанием. ОБОРОНГИЗ. - 1951. - С. 261 - 280.

29. Маркелов П.А., Скоростное фрезерование закаленной стали торцевыми фрезами,//ОБОРОНГИЗ, 1953.

30. Маталин А.А. Технология Механической обработки. Л.: «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние) // 1977. 464 с.

31. Модзелевский А.А., Соловьев А.В., Лонг В.А. Многооперационные станки: Основы проектирования и эксплуатация. М.: «Машиностроение», 1981. -216с.

32. Немилов Е.Ф. Электроэрозионная обработка материалов. Л., «Машиностроение», 1989. -234 с.

33. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многооперационных станках с числовым программным управлением. Часть 1. Нормативы времени // Москва Экономика, 1990. 206 с.

34. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многооперационных станках с числовым программным управлением. Часть II. Нормативы режимов резания // Москва Экономика, 1990. 206 с.

35. Операционная технология обработки корпусных деталей на многоинструментальных станках с ЧПУ. Рекомендации. Шрайбман С.М.,

36. Эстерзон М.А., под общей редакцией Юхвида М.Е. М.: ЭНИМС // 1978. 71 с.

37. Полетика М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента //М.: Машиностроение, 1969. 150 с.

38. Применение новых инструментальных материалов и режущего инструмента на их основе: Методические рекомендации / ВНИИинструмент. М.: ВНИИТЭМР, 1990.- 100с.

39. Пуш В.Э. конструирование металлорежущих станков. М.: «Машиностроение», 1977.- 390 с.

40. Резников А.Н. Теплофизика резания // М.^Машиностроение», 1969, 288 с.

41. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов // М.^Машиностроение», 1981,279с.

42. Резницкий J1.M. Механическая обработка закаленных сталей // МАШГИЗ. -1958.-392с.

43. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке // М.: Машгиз, 1951. -269 с.

44. Стали для станков и машин. Справочник // ЭНИМС, 1993. 339 с.

45. Степанов А. Высокоскоростное фрезерование в современном производстве // CAD/CAM/CAE Observer. 2003. - №4. - С. 2-8.

46. Степанов А. Высокоскоростное фрезерование в современном производстве // CAD/CAM/CAE Observer. 2004. - №1. - С. 71-78.

47. Степанов А. Высокоскоростное фрезерование в современном производстве // CAD/CAM/CAE Observer. 2004. - №2. - С. 53-57.

48. Стали для станков и машин: Справочник. М.: ЭНИМС // 1993. - 337 с.

49. Соколовский А.П. Жесткость в технологии машиностроения, МАШГИЗ, 1946.-206с.

50. Соколовский А.П. Расчеты точности обработки на металлорежущих станках, МАШГИЗ, 1952.-285 с.

51. Технологическое оборудование ГПС, под общей редакцией А.И Федотова и О.Н. Миляева JL: «Политехника», 1991. - 320 с.

52. Типовые методики испытаний металлорежущих станков: методические указания. М.: ЭНИМС, 1988. 96 с.

53. Фатеев Н.К. «Технология электроэрозионной обработки». JI., «Машиностроение», 1990. 189 с.

54. Шестакова Ж.В., Шашок А.В. прогнозирование адгезионного износа торцевых фрез, Вестник ОГУ 10, 2004, с. 149-152.

55. Щеголев А.В. и др., Скоростное фрезерование, Машгиз, 1949.

56. Электроэрозионная и электрохимическая обработка, часть I и II, М.: НИИНМАШ, 1980.

57. Якимов А.В. Теплофизика механической обработки. Учебное пособие для ВУЗов. Киев; Одесса: Лыбидь, 1991.

58. Т. Skopecek, J. Svoboda, P. Hofmann Warmebeeintrachtigung beim Hart-HSC-Frasen// 2003. 5. - C. 10-14.

59. T. Skopecek Studium vlivu podminek obrabeni narezne sily pri frezerovani v rezimu HSC // Plzen: ZCU/FST/KTO, 2002.

60. H. Shulz Scientific fundamentals of HSC // Munchen: Carl Hanser Verlag, 2001.

61. Svoboda J. Studium vlivu podminek obrabeni na jevy pri procesu tvorenini trisky v rezimu HSC // Plzen: ZCU/FST/KTO, 2002.

62. Sandvik Coromant, Основной каталог, 2006 г.

63. Guhring. Milling Cutters. The complete program, 2003.66.www.emag-group.ru67.www.modelism.net