Технологическое обеспечение и повышение качества на финишных операциях изготовления деталей из специальных сплавов для энергомашиностроения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Анухин Иван Викторович

• Анухин Иван Викторович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Анухин Иван Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1.1 Применение в современном машиностроении титановых сплавов для изготовления высокотехнологичных изделий различного назначения

1.2 Анализ и сравнение существующих моделей оценки погрешностей при финишной обработке деталей из титановых сплавов

1.3 Влияние основных параметров технологического режима финишной лезвийной обработки титановых сплавов на стойкость режущего инструмента

1.4 Выводы по обзору литературных источников, постановка цели и задач исследования

2 МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ НАУЧНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА, МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Оборудование, аппаратура и приборы

2.2 Разработка эмпирической модели технологической системы на финишных операциях изготовления тел вращения из специальных титановых сплавов

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ НА ФИНИШНЫХ ОПЕРАЦИЯХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДИКИ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1 Экспериментальные исследования технологической системы при варьировании параметров обработки

3.2 Исследование влияния параметров обработки на показатели качества изготовления деталей

3.3 Построение регрессионных моделей, анализ полного факторного эксперимента и оценка адекватности моделей

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ДЛЯ НАЗНАЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

4.1 Корректировка математической модели процесса финишной обработки труднообрабатываемых титановых сплавов ВТ8 и ВТ41

4.2 Проведение вычислительного эксперимента на базе разработанной модели процесса резания и сравнение результатов расчета с натурным экспериментом при финишной лезвийной обработке титанового сплава ВТ8

4.3 Разработка методики определения рационального решения, обеспечивающего повышение стойкости инструмента и сохранении качества поверхностного слоя при финишной обработке титановых сплавов

4.4 Практические рекомендации по определению рациональных технологических параметров финишной лезвийной обработки титановых сплавов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Проверка точности показаний устройства для измерения размерного износа резца

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Экспериментальные данные однофакторных экспериментов по точению образцов деталей типа «втулка» из титанового сплава ВТ8

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акты о промышленном апробировании результатов кандидатской работы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение и повышение качества на финишных операциях изготовления деталей из специальных сплавов для энергомашиностроения»

Актуальность темы исследования

Интеграция титановых сплавов в конструкции современной авиационной и ракетной техники открыла новые горизонты в совершенствовании летных качеств летательных аппаратов.

Уникальные характеристики титановых сплавов, выгодно отличающие их от прочих конструкционных материалов:

- исключительная удельная прочность, позволяющая существенно снизить массу конструкции без ущерба для надежности;

- высокая стойкость к коррозии в различных агрессивных средах;

- способность сохранять рабочие характеристики в экстремальных условиях эксплуатации.

Однако эти выдающиеся свойства имеют свою цену - титановые сплавы демонстрируют низкую технологичность при механической обработке.

Ключевая проблема при обработке титановых сплавов заключается в формировании значительных силовых нагрузок и экстремально высоких температурных режимов в зоне резания.

Производственные особенности изготовления авиационных компонентов характеризуются необходимостью удаления значительного объема материала с исходной заготовки. При этом, технологический процесс усложняется следующими факторами:

- необходимость обеспечения высокой точности изготовления;

- специфические требования к конструкции деталей;

- потребность в удалении до 80-90% объема заготовки в некоторых случаях.

По этой причине, изготовление подобных деталей приводит к значительным

материальным затратам, прежде всего, на материал и, с необходимостью их механической обработки с низкой скоростью.

Современные обрабатывающие центры, несмотря на свою высокую производительность, создают определенные экономические вызовы для производственных предприятий. Ключевой проблемой является значительная стоимость как самого оборудования, так и затрат на его содержание и эксплуатацию. При этом сокращение машинного времени не приводит к существенному снижению себестоимости продукции, что делает необходимым поиск альтернативных путей оптимизации производственного процесса.

В условиях производства деталей из титановых сплавов, где машинное время может достигать 300-400 часов на одну деталь, вопрос эффективности обработки приобретает особую актуальность. Рациональное использование имеющегося оборудования и режущего инструмента становится критически важным фактором повышения конкурентоспособности продукции.

Решение проблемы лежит в области разработки специализированной методики определения оптимальных параметров обработки. Такой подход позволит:

- эффективно использовать потенциал современного оборудования;

- максимизировать срок службы режущего инструмента;

- оптимизировать режимы резания;

- снизить производственные затраты без потери качества;

- повысить общую эффективность производственного процесса.

Создание и внедрение подобной методики требует комплексного подхода, включающего математическое моделирование процессов обработки, экспериментальные исследования и анализ полученных результатов. Только такой путь позволит достичь существенного снижения себестоимости продукции при сохранении высоких показателей качества обработки титановых сплавов.

Однако, следует отметить, что назначение рациональных параметров обработки специальных труднообрабатываемых материалов представляет собой сложную задачу.

При финишной лезвийной обработке специальных титановых сплавов основной

проблемой являются тяжелые условия обработки, при которых наблюдается интенсивный износ режущего инструмента вследствие увеличения силы резания, что приводит к ухудшению качества обработки. Установлено, что основными причинами снижения стойкости режущего инструмента являются пониженная теплопроводность титановых сплавов и большие контактные нагрузки при обработке.

Выбор инструмента и режима резания при обработке титановых сплавов является комплексной и сложной задачей. При решении этой задачи необходимо одновременно учитывать несколько факторов, таких как скорость резания, материал режущего инструмента и СОЖ, что в конечном счете обеспечит заданную точность изготовления в условиях тяжелой обработки.

Правильный подбор технологических параметров финишной лезвийной обработки титановых сплавов приведет к повышению эффективности механической обработки деталей высокого качества, заданной точности, шероховатости благодаря уменьшению интенсивности износа.

Недостаточное количество научной информации и практических рекомендаций по выбору материала режущей части инструмента, параметров режима обработки при чистовом точении, не позволяет в настоящее время объективно оценить эффективность производства деталей из специальных труднообрабатываемых титановых сплавов.

Таким образом, в современных условиях развития машиностроения особую значимость приобретает проблема оптимизации технологических процессов обработки труднообрабатываемых материалов. Комплексный подход к выбору параметров чистового точения титановых сплавов становится ключевым фактором повышения эффективности производства.

Степень разработанности

В современных условиях активно развивается производство инновационных жаропрочных титановых сплавов на ключевых металлургических предприятиях, включая «Электросталь», «Русполимет» и ВИАМ. Особенности механической

обработки этих материалов существенно отличаются от работы с традиционными конструкционными материалами.

Исследователи отмечают, что при механической обработке жаропрочных титановых сплавов формируется совокупность специфических технологических затруднений. Существенное упрочнение материала в ходе резания в сочетании с его низкой теплопроводностью вызывает чрезмерный температурный рост в зоне взаимодействия инструмента с заготовкой. Это провоцирует развитие нежелательных адгезионных и диффузионных явлений.

Примечательно, что исследуемые материалы демонстрируют сохранение исходных прочностных и твёрдостных характеристик даже при значительном нагреве, что создаёт экстремальные условия нагружения для режущего инструмента. Наличие карбидных включений высокой твёрдости значительно интенсифицирует процесс износа инструмента. Дополнительную сложность создаёт недостаточная виброустойчивость технологической системы, которая осложняется формированием микродефектов на обрабатываемой поверхности.

Повышенная пластичность обрабатываемых материалов способствует резкому возрастанию силовых нагрузок и температурного режима в зоне резания.

Сложность технологических процессов обработки высокопрочных титановых сплавов обусловила необходимость углублённого анализа ключевых факторов, влияющих на результативность механической обработки.

В связи с этим приоритетным вектором исследований стало формирование оптимальных режимов обработки, направленных на совершенствование механизмов управления тепловыми процессами в зоне резания. Особое внимание уделяется обеспечению требуемых параметров качества поверхностного слоя и увеличению периода стойкости режущего инструмента.

Не менее важным аспектом является оптимизация энергосиловых характеристик процесса обработки, что в совокупности способствует достижению максимальной эффективности технологического процесса.

Такой комплексный подход к исследованию позволит разработать научно обоснованные рекомендации по обработке высокопрочных титановых сплавов, обеспечивающие высокое качество и производительность процесса.

Цель исследования

Определение рациональных параметров технологического обеспечения процесса финишной лезвийной обработки деталей из специальных сплавов, повышение стойкости инструмента и эффективности изготовления при обеспечении заданной точности и шероховатости поверхности в тяжелых условиях обработки.

Задача исследования

Разработка совокупности модели и методики обеспечения заданного уровня эффективности обработки специальных сплавов при финишной лезвийной обработке в условиях низкой стойкости режущего инструмента.

Для достижения данной задачи и достижения цели необходимо:

1. Обосновать выбор основных параметров технологического процесса финишной обработки изделий из специальных сплавов на основе титана.

2. Исследовать влияние основных параметров финишной обработки на эффективность и требуемый уровень точности обработки титановых сплавов с использованием разных материалов режущей части инструмента с различными покрытиями.

3. Разработать математическую модель оценки стойкости инструмента в процессе операции финишной лезвийной обработки деталей типа «тел вращения» из специальных титановых сплавов.

4. Разработать научно обоснованную методику назначения рациональных технологических параметров финишной обработки специальных титановых сплавов, обеспечивающих требуемые уровни точности, параметров шероховатости поверхности при изготовлении деталей типа «тел вращения» в тяжелых условиях обработки.

Научная новизна

1. Установлены закономерности влияния параметров технологической системы на стабильность технологического процесса финишной обработки деталей из специальных сплавов.

2. Разработана математическая модель оценки стойкости режущей части инструмента в зависимости от параметров технологической системы в тяжелых условиях обработки.

Теоретическая и практическая значимость

Теоретическая значимость работы заключается в

1. Разработанной научно обоснованной методике выбора основных технологических параметров процесса финишной обработки деталей из титановых сплавов ВТ8 и ВТ41.

2. Разработанной математической модели расчета параметров технологического процесса операции финишной обработки деталей типа «тел вращения» из специальных титановых сплавов.

Практическая значимость работы:

1. Результаты моделирования позволяют выбрать наиболее рациональный вариант режима финишной обработки в условиях низкой стойкости режущего инструмента.

2. Предложенный научно-методический аппарат позволяет разработать практические рекомендации, направленные на достижение стабильности процесса и повышение стойкости режущего инструмента при финишной лезвийной обработке специальных титановых сплавов.

3. Разработки, полученные в результате исследования, применяются в процессе обучения студентов по специальности и направлению: «Технология машиностроения».

Объектом исследования является технологический процесс финишной лезвийной обработки деталей типа «тел вращения» из специальных титановых сплавов в тяжелых условиях обработки.

Предмет исследования: параметры режима технологической системы финишной обработки, обеспечивающие качество и точность размеров деталей при их изготовлении из специальных сплавов на основе титана в тяжелых условиях обработки.

Методология и методы исследования

Методы исследования базируются на научных основах технологии машиностроения, статистических методах исследований, компьютерном моделировании, научно-экспериментальных исследованиях, использовании современного оборудования, цифровых средствах измерения и контроля.

Положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель расчета параметров режима технологического процесса операции финишной лезвийной обработки деталей типа «тел вращения» из специальных титановых сплавов.

2. Методика научно обоснованного выбора рациональных параметров технологического процесса финишной обработки специальных титановых сплавов, обеспечивающая требуемый уровень точности при изготовлении различных деталей типа «тел вращения».

Степень достоверности и апробация результатов

Надежность полученных выводов обеспечена многогранным методологическим подходом к организации исследовательской работы. В процессе исследования был задействован обширный массив статистических данных, а анализ результатов экспериментальной части осуществлялся с использованием верифицированных методик статистической обработки и системного планирования экспериментальных исследований.

Фундаментом научного изыскания выступила математическая модель, обеспечившая получение достоверных и воспроизводимых результатов исследования. Применение данной модели позволило достичь высокой степени точности при интерпретации полученных данных и формировании окончательных выводов.

Теоретическая база работы построена на фундаментальных положениях механики и теплофизики процессов резания, а также механике деформируемого тела.

Особое значение имеет экспериментальная часть исследования, в которой применялись только аттестованные измерительные приборы. Теоретические выводы получили подтверждение в ходе производственных испытаний, что свидетельствует о высокой степени достоверности полученных результатов.

Материалы исследования были презентованы на профильных научно -практических форумах, где подверглись детальному анализу и получили компетентную оценку специалистов отрасли: XLII научно-практическая конференция с международным участием «Неделя науки СПбПУ» (гор. Санкт-Петербург, 2013 г.); AER-Advances in Engineering Research (vol. 157, 2018 г.); Перспектива 2020 Материалы международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых №3. (2020 г.); Перспективные машиностроительные технологии (AET Санкт-Петербург, 2022 г.).

Проведение диссертационного исследования стало возможным благодаря существенной материально-технической и финансовой поддержке широкого круга организаций. Ключевым финансовым партнёром выступил Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), предоставивший грант на реализацию научного проекта № 18-38-00243.

Особую роль в практической реализации исследования сыграло продуктивное взаимодействие с предприятием ОАО «Климов». В рамках сотрудничества в 2013 году был успешно выполнен проект по созданию методологии оптимизации режимов резания для инновационных титановых сплавов, применяемых в двигателестроении. Дальнейшее развитие партнёрства привело к успешному завершению в 2015 году исследовательской работы по определению оптимальных параметров обработки и подбору режущего инструмента для интерметаллидных титановых сплавов ВИТ1 и ВТИ-4.

Существенным импульсом для развития исследования стало участие в

федеральной целевой программе 2014-2016 годов, нацеленной на разработку передовых технологий механической обработки специальных материалов в сфере авиационного двигателестроения.

Разработанная в ходе исследования методика определения рациональных режимов резания прошла успешную апробацию на ведущих производственных площадках, среди них производственный комплекс ГК «Взлет», ЦНИИ КМ «Прометей», АО «Морские навигационные системы».

Практическое внедрение методики подтвердило её эффективность и перспективность применения в производственных условиях.

Публикации. Результаты проведённых исследований получили широкое научное признание и были опубликованы в различных научных изданиях. Всего по материалам исследования было опубликовано 14 научных работ.

Значительная часть публикаций представлена в авторитетных научных изданиях. Четыре статьи увидели свет в рецензируемых научных журналах, которые включены в Перечень ВАК при Минобрнауки РФ и рекомендованы для публикации результатов диссертационных исследований. Особое значение имеет публикация в научном журнале, индексируемом в международной наукометрической базе данных SCOPUS, что подтверждает высокий уровень проведённых исследований и их признание на международном научном уровне.

Структура и содержание. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений (А - В). Основные материалы изложены на 117 страницах машинописного текста (136 страниц, включая приложения), в том числе содержат 36 таблиц, 26 рисунков, 103 библиографических наименования.

Работа соответствует паспорту специальности - 2.5.6 «Технология машиностроения» пункту 3 «Математическое моделирование технологических процессов и методов изготовления деталей и сборки изделий машиностроения» и пункту 8 «Проблемы управления технологическими процессами в машиностроении».

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, степень разработанности, цель и задачи научного исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, применяемые методы исследования.

В первой главе представлен детальный анализ физико-механических характеристик титановых сплавов и особенностей их промышленного применения. Особое внимание уделено исследованию источников погрешностей при механической обработке, которые классифицируются по следующим направлениям: тепловые деформации технологической системы, износостойкость режущего инструмента, упругие деформации элементов технологического комплекса.

Проведен углубленный анализ влияния технологических параметров финишной обработки на долговечность режущего инструмента. Исследованы ключевые факторы: характеристики силовых воздействий при резании, конструктивные особенности режущего элемента, температурный режим в зоне обработки

Вторая глава содержит всестороннее описание оригинальной экспериментальной установки, разработанной специально для изучения особенностей технологического процесса механической обработки деталей из специализированных титановых сплавов. Основой установки служит современный обрабатывающий центр Knuth Turnado 230/1000 V, который оснащён комплексом высокоточного измерительного оборудования.

Экспериментальная установка оснащена следующими измерительными системами:

1. система контроля размерного износа инструмента позволяет отслеживать изменения геометрических параметров режущего элемента в режиме реального времени;

2. датчик температурного удлинения обеспечивает мониторинг тепловых деформаций резца;

3. динамометрическое оборудование фиксирует силовые параметры процесса резания;

4. прибор оценки шероховатости поверхности даёт возможность контролировать качество обработанной поверхности;

5. тепловизионная система осуществляет мониторинг температурного режима в зоне резания.

На базе созданной экспериментальной базы разработана комплексная методика проведения исследований процесса токарной обработки титановых заготовок. Методика построена на последовательном проведении различных видов испытаний:

- серия однофакторных испытаний позволяет оценить влияние отдельных параметров на процесс обработки;

- реализация полнофакторных экспериментов даёт возможность исследовать комплексное воздействие различных факторов;

- количественный анализ полученных данных позволяет установить зависимости между параметрами обработки и износом режущего инструмента.

Такой подход обеспечивает всестороннее изучение процесса обработки и получение достоверных результатов исследования.

В третьей главе приведены результаты однофакторных и полно факторных экспериментов. По результатам экспериментальных исследований представлена математическая модель зависимости интенсивности износа режущего инструмента от основных параметров финишной лезвийной обработки и получены уравнения регрессии и проведена проверка по критерию Фишера.

В четвертой главе для корректировки математической модели были проведены дополнительные эксперименты с учетом дополнительных параметров, таких как температура в зоне резания и сила резания, которые можно описать системами дифференциальных уравнений. Полученная система дифференциальных уравнений позволяет провести вычислительный эксперимент. Представлено сравнение натурного и вычислительного экспериментов. Разработана методика определения рациональных режимов финишной лезвийной обработки специальных титановых сплавов.

Также в четвертой главе по результатам экспериментальных исследований приведены практические рекомендации по назначению режима чистовой обработки специальных титановых сплавов для конкретных пар режущий инструмент-материал заготовки. Представленные рекомендации позволяют добиться минимального износа режущей кромки инструмента. Представлена номограмма, с помощью которой можно определить размерный износ режущей кромки инструмента для разных скоростей в процессе финишной лезвийной обработки. Аналогичные рекомендации приведены на основании производственных испытаний, применение которых позволило повысить производительность за счет увеличения стойкости режущей кромки инструмента на 25-30%.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1.1 Применение в современном машиностроении титановых сплавов для

изготовления высокотехнологичных изделий различного назначения

В современных условиях развития машиностроения и двигателестроения наблюдается острая необходимость в применении инновационных конструкционных материалов для повышения эффективности силовых установок. Особое внимание уделяется титановым жаропрочным сплавам, основанным на фазах у-Т1А1 и а2-Т13А1, которые открывают новые перспективы в создании высокоэффективных силовых агрегатов.

Алюминиды титана представляют собой особый интерес как перспективные конструкционные материалы для работы в экстремальных температурных условиях (600-900 °С). Их уникальные характеристики выгодно отличают их от традиционных материалов:

Преимущества сплавов системы Т-А1:

- низкая плотность (3,7-4,2 г/см3);

- исключительное сопротивление окислению;

- высокая устойчивость к ползучести;

- сохранение прочностных характеристик до 900 °С;

- высокий модуль упругости.

Несмотря на впечатляющие характеристики, материалы на основе Т^А1 имеют определенные ограничения:

- склонность к хрупкому разрушению;

- ограниченные технологические свойства;

- неоднородность структуры (крупнозернистость) в литом состоянии.

Области применения алюминидов титана охватывают различные высокотехнологичные сферы. Газотурбинное двигателестроение: рабочие и направляющие лопатки, диски роторов, элементы соплового аппарата. Автомобильная промышленность: клапанные механизмы, компоненты шатунно-поршневой группы, детали турбонаддува. Авиакосмическая отрасль: термозащитные конструкции, панели с ячеистым наполнителем, элементы теплозащиты сверхзвуковых летательных аппаратов.

Таким образом, несмотря на определенные технологические сложности, алюминиды титана демонстрируют огромный потенциал для развития современного машиностроения и двигателестроения, открывая новые возможности в создании высокоэффективных силовых установок.

Использование деталей в газотурбинном двигателе из таких сплавов снизит общую массу двигателя и увеличит его тяговооруженность.

Наряду с традиционным сплавом для авиастроения Ti6Al4V, все большее значение приобретает новый титановый сплав Ti5553 (Ti-5AI-5V-5Mo-3Cr). Основным преимуществом этого материала является его высокая жаропрочность.

Существуют три основных проблемы при обработке титановых сплавов точением. К ним можно отнести крайне низкую теплопроводность (Ti6Al4V = 7,56 Вт/мК; сталь 45 = 51,9 В/мК), сравнительно малый модуль упругости (Ti6Al4V = 110 кН/мм2; сталь 45 = 210 кН/мм2) и ярко выраженную тенденцию к наростообразованию. Для устранения указанных проблем, возникающих при обработке деталей из титановых сплавов необходимо учитывать особенности технологического процесса, связанные с применением смазочно-охлаждающей жидкости, образованием нароста и снижением скорости резания.

Обзор ранее выполненных научно-исследовательских работ отечественных и зарубежных ученых в области обработки труднообрабатываемых жаропрочных титановых сплавов показал, что данное направление исследований в значительной степени относится к аэрокосмической промышленности. Например, компания Walter

AG занимается исследованиями механической обработки точением такого типа сплавов. Основное направление работы заключается в выборе инструмента и определении режимов резания для точения титановых сплавов.

Труднообрабатываемые жаропрочные титановые сплавы относятся к принципиально новым конструкционным материалам. Поскольку труднообрабатываемые жаропрочные титановые сплавы используются для изготовления точных и ответственных деталей в основном путем токарной обработки, например таких как лопатки и диски компрессора высокого давления [98], а данных по назначению режимов резания, выбору инструмента и оборудования крайне недостаточно, то проведение научных исследований в этом направлении является актуальной проблемой.

В современном материаловедении особое внимание уделяется разработке инновационных материалов, среди которых выделяются интерметаллидные сплавы на основе алюминидов титана. Особый интерес представляют сплавы на базе ортофазы ^2АШЪ, обладающие уникальными эксплуатационными характеристиками.

Эти материалы характеризуются превосходными показателями удельной прочности, способностью эффективно работать при температурах свыше 600°С, а также демонстрируют высокую стойкость к окислению и возгоранию [14, 11]. Благодаря комплексу этих свойств интерметаллидные сплавы рассматриваются как приоритетный материал для производства критически важных компонентов газотурбинных двигателей нового поколения, в частности, деталей последних ступеней компрессора и турбины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Анухин Иван Викторович, 2025 год

^ПП - А /

9ПП 1 У У

1ПП - г

0 г I

0 5 10 15 20 25 30 V, м 35 /ми 40 н 45 50 55 60 65 70

Рис. 3.3 - Влияние скорости резания на температуру в зоне резания при чистовом точении деталей из титанового сплава ВТ41 резцами из ВК8 при глубине подачи 0,5

мм

Влияние температуры в зоне резания на твердость режущей пластины VCGX160404-AL Ш0 инструмента и обрабатываемой заготовки из титанового сплава ВТ41

Нами были выполнены экспериментальные исследования по влиянию температуры в зоне резания на твердость инструмента при обработке деталей из жаропрочного титанового сплава ВТ41 резцом с режущей пластиной VCGX160404-ЛЬ Н10.

При проведении опытов в качестве исходной заготовки служили образцы из

сплава ВТ41, чертеж которых показан на рисунке 3.4.

111

pv.

lili IMS' 2 фаски

юо -

Рис. 3.4 - Образец для проведения исследований

Процесс чистового точения для всех опытов осуществляется при постоянной подаче S = 0,1 мм/об., глубине резания t = 0,3 мм и при варьировании скорости резания в пределах 41, 133, 212, 340 м/мин с шагом 20 м/мин, что позволило выявить минимальное значение интенсивности размерного износа Ю. Путь, пройденный резцом при обработке одного кольца, выбирался равным L = 1 км. Суммарная величина пути резания для гарантированного определения начального участка

периода нормального износа принималась L = 2,17 км, что соответствовало обработке 7 колец.

В процессе эксперимента измеряли: износ резца по задней грани, размерный износ резца, температуру верхнего слоя стружки, температуру в зоне резания, составляющие силы резания и шероховатость поверхности обработанных колец.

В таблице 3.1 приведены результаты изменения твердости режущей части инструмента, а в таблице 3.2 - изменение твердости обрабатываемого материала в зависимости от температуры в зоне резания.

Таблица 3.1 - Твердость пластины режущего инструмента при температуре в зоне

резания

Марка материала пластины Температура испытания, °С Твердость, HRC

VCGX160404-AL Ш0 20 70

400 70

600 68

800 45

Таблица 3.2 - Твердость обрабатываемого жаропрочного титанового сплава ВТ41 и материала режущей пластины при температуре в зоне резания

Материал режущей пластины и обрабатываемой заготовки Значения прочности и твердости Температура в зоне резания, оС

20 400 650 800

Жаропрочный титановый сплав ВТ-41 ав, МПа 1030 967 720 687

ШТ 34 32 20 18

Пластина УШХ160404^ Ш0 ШТ 70 70 68 45

Разность твердостей между пластиной VCGX160404-AL Н10 и титановым сплавом ДHRC 35 38 48 27

Анализ данных, полученных в результате проведенных опытов, показал, что наибольшая разность между твердостью титанового сплава ВТ41 и твердостью

Проведённый анализ экспериментальных данных выявил интересную закономерность: максимальная разница в твёрдости между титановым сплавом ВТ41 и режущей пластиной VCGX160404-AL Н10 наблюдается при температуре в зоне резания, равной 650°С. Это значение температуры является оптимальным, поскольку именно при нём достигается наибольший диспаритет твёрдости между обрабатываемым материалом и режущим инструментом. Данный факт имеет важное практическое значение для определения эффективных режимов резания при обработке титановых сплавов. Разница в твердости составляет ДНЖС = 48 единиц.

Предварительный цикл экспериментальных исследований, направленный на квантификацию влияния температурных факторов в зоне резания и определение оптимальных кинематических параметров чистового точения, позволил установить критические значения скорости обработки для различных марок титановых сплавов. Основной акцент при этом был сделан на минимизацию интенсивности изнашивания режущего инструмента при сохранении требуемого качества обработанной поверхности.

Результаты экспериментального моделирования, представленные в виде комплексной системы графических зависимостей (см. рисунки 3.5 - 3.8), демонстрируют чёткую корреляцию между температурно-скоростными параметрами процесса и показателями износостойкости инструментального комплекса. Полученные данные служат надёжной основой для разработки научно обоснованных рекомендаций по выбору режимов резания при обработке титановых сплавов.

Резец Н10, V = 41 м/мин, S = 0,1 мм/об; t = 0,3мм

Путь резца в металле L, км. Интенсивность износа h0 = 2,53 мкм/км

Температура в зоне резания, °Сх0,1 Размерный износ, Ь, мкм

Сила резания, Я, кгс -Линейная (Размерный износ, Ь, мкм)

Рис. 3.5 - Зависимость температуры от пути резания, полученная при испытании пластины VCGX160404-AL Н10 при V = 41 м/мин, S = 0,1 мм/об, t = 0,3 мм

Резец Н10, V = 133 м/мин, Б = 0,1 мм/об; 1 = 0,3мм

Температура в зоне резания, °Сх0,1 Размерный износ, Ь, мкм

Сила резания, Я, кгс -Линейная (Размерный износ, И, мкм)

Рис. 3.6 - Зависимость температуры от пути резания, полученная при испытании пластины VCGX160404-AL Н10 при V = 133 м/мин, S = 0,1 мм/об, t = 0,3 мм

80 70 60

к

к50

0

Л

О

40 30 20 10

400

450 650

Температура резания, 0°С

800

■Интенсивность размерного износа, Ь0 мкм/км НЯС1 резца

НЯС2 титанового сплава HRC!-HRC2

0

Рис. 3.7 - Изменение твердости титанового сплава и твердости режущей пластины VCGX160404-AL Н10 и интенсивности размерного износа от температуры в зоне

резания

80 70 * 60

к

0

Л

О

50 40 30 20 10

280

350 450

Температура резания, 0°С

720

•Интенсивность размернго износа, Ь0 мкм/км НЯС1 резца

НЯЯС2 титанового сплава НЯС1-НЯС2

0

Рис. 3.8 - Изменение твердости титанового сплава ВТ41 и твердости режущей пластины твердого сплава ВК8 и интенсивности размерного износа от температуры

в зоне резания

Пример записи составляющих силы резания при финишной лезвийной обработке опытных образцов из титанового сплава с помощью многопараметрического стенда, показан на рисунке 3.9.

Рис. 3.9 - Характер изменения составляющих силы резания Исследования показали, что оптимальная температура в зоне обработки, при которой фиксируется максимальная разница в твёрдости между титановым сплавом и

режущим инструментом, напрямую связана с рациональной скоростью резания (К0). Именно при таких условиях достигается минимальная интенсивность размерного износа (^0).

При выборе материала для режущей части инструмента рекомендуется использовать пластины VCGX160404-AL Н10. Экспериментальные данные демонстрируют, что при существенной разнице в твёрдости между обрабатываемым и режущим материалом интенсивность размерного износа значительно ниже и составляет И0 = 0,6 мкм/км. Для сравнения: при использовании пластин ВК-8 размерный износ достигает И0 = 3 мкм/км.

Особо стоит отметить, что оптимальная скорость резания, которая определяется по максимальной температуре нагрева пластины VCGX160404-AL Н10 в зоне обработки, позволяет вести обработку титановых сплавов на более высоких скоростях. Это существенно повышает производительность процесса при сохранении высокого качества обработки и стойкости инструмента.

3.2 Исследование влияния параметров обработки на показатели качества

изготовления деталей

Для изучения комплексного влияния параметров обработки на износ инструмента необходимо применить метод полного факторного планирования. Это позволит получить математические модели в форме уравнений регрессии, описывающие взаимосвязь между скоростью, подачей, глубиной резания и износом при финишной лезвийной обработке.

Первым этапом исследования стали однофакторные эксперименты, которые помогли определить характер зависимостей параметров оптимизации от воздействующих факторов. В ходе этих исследований были собраны данные о размерном износе инструмента и качестве поверхностного слоя при реализации

разноскоростных режимов обработки. Данные измерений консолидированы в таблицах 3.1 - 3.8.

Полученные экспериментальные данные измерений сил резания систематизированы и отражены в таблицах 3.9 - 3.11. Эти результаты позволяют провести всесторонний анализ влияния параметров обработки на процесс резания и качество получаемой поверхности. Данные по температуре в зоне резания, полученные с тепловизора указаны в таблице 3.12. Графики зависимостей представлены в Приложении Б.

Таблица 3.1 - Полученные значения размерного износа инструмента и качества

поверхностного слоя при скорости резания V = 80 м/мин, подаче б = 0,136 мм/об,

радиусе при вершине Я = 0,4 мм

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине R, мм

80 0,136 0,4

D, мм п, об/мин Ь, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ra Среднее Кг

0 0 0

127 201 0,202425 3,5 3,5 1,038 5,44

126 202 0,403256 0,5 4 1,032 5,36

125 204 0,602493 0,9 4,9 1,014 5,30

124 205 0,800136 0,6 5,5 1,058 5,56

123 207 0,996185 0,3 5,8 1,020 5,44

122 209 1,190641 0,4 6,2 1,643 8,77

121 210 1,383502 0,7 6,9 1,645 8,42

120 212 1,57477 0,6 7,5 1,642 8,77

119 214 1,764443 0,5 8 1,721 8,93

118 216 1,952523 0,8 8,8 1,726 9,37

117 218 2,139009 1,4 10,2 1,955 10,36

116 220 2,323901 5,1 15,3 2,061 11,14

115 221 2,507199 49,5 64,8 2,571 13,51

Суммарный путь: 2,507199

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине R, мм

40 0,136 0,4

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ra Среднее Кг

0 0 0

114 112 0,181704 1,4 1,4 1,004 5,23

113 113 0,361814 0,5 1,9 0,953 4,97

112 114 0,540331 0,3 2,2 1,068 5,56

111 115 0,717253 0,3 2,5 1,032 5,37

110 116 0,892582 0,4 2,9 1,069 5,57

109 117 1,066317 0,3 3,2 1,075 5,60

108 118 1,238457 0,3 3,5 1,080 5,62

107 119 1,409004 0,4 3,9 1,130 5,89

106 120 1,577957 0,2 4,1 1,263 6,58

105 121 1,745316 0,3 4,4 1,328 6,92

104 122 1,911082 0,3 4,7 1,364 7,10

103 124 2,075253 0,2 4,9 1,286 6,70

102 125 2,23783 0,4 5,3 1,347 7,02

101 126 2,398814 0,3 5,6 1,304 6,79

100 127 2,558204 0,3 5,9 1,329 6,92

Суммарный путь: 2,558204

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0,136 0,4

D, мм п, об/мин Ь, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

98 195 0,156202 3,1 3,1 1,333 6,94

97 197 0,31081 0,5 3,6 1,612 8,40

96 199 0,463824 0,3 3,9 1,610 8,39

95 201 0,615244 0,4 4,3 1,471 7,66

94 203 0,76507 0,2 4,5 1,433 7,47

93 205 0,913303 0,3 4,8 1,462 7,62

92 208 1,059941 0,3 5,1 1,436 7,48

91 210 1,204986 0,4 5,5 1,496 7,79

90 212 1,348436 0,3 5,8 1,531 7,97

89 215 1,490293 0,2 6 1,518 7,91

88 217 1,630556 0,3 6,3 1,508 7,86

87 220 1,769225 0,2 6,5 1,578 8,22

86 222 1,9063 0,4 6,9 1,520 7,92

85 225 2,041781 0,2 7,1 1,532 7,98

84 227 2,175668 0,3 7,4 1,590 8,28

83 230 2,307962 0,3 7,7 1,710 8,91

82 233 2,438661 0,3 8 1,679 8,74

Суммарный путь: 2,438661

радиусе при вершине Я = 0,1 мм

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0, 062 0,1

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

79 242 0,276207 3,9 3,9 1,470 7,74

78 245 0,548917 0,3 4,2 1,431 7,35

77 248 0,818132 0,2 4,4 1,451 7,76

76 251 1,083849 0,4 4,8 1,670 9,02

75 255 1,346071 0,2 5 1,861 9,93

74 258 1,604796 0,3 5,3 1,852 10,11

Суммарный путь: 1,604796

Таблица 3.5 - Оценка характеристик поверхностного слоя и показателей износа

режущего инструмента при режимах резания V = 60 м/мин, подаче б = 0,062 мм/об,

радиусе при вершине Я = 0,2 мм

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0, 062 0,2

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

72 265 0,251733 3,2 3,2 0,81 4,26

71 269 0,499969 0,2 3,4 0,82 4,53

70 273 0,744709 0,2 3,6 0,87 4,79

69 277 0,985953 0,1 3,7 0,84 4,58

68 281 1,223701 0,2 3,9 0,84 4,58

67 285 1,457952 0,2 4,1 0,88 4,91

Суммарный путь: 1,457952

радиусе при вершине Я = 0,4 мм

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0, 062 0,4

D, мм п, об/мин Ь, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

66 289 0,230755 2,7 2,7 0,664 3,57

65 294 0,458014 0,1 2,8 0,615 3,30

64 298 0,681776 0,1 2,9 0,643 3,46

63 303 0,902042 0,2 3,1 0,655 3,48

62 308 1,118812 0,2 3,3 0,688 3,75

61 313 1,332086 0,1 3,4 0,673 3,72

60 318 1,541863 0,1 3,5 0,629 3,39

Суммарный путь: 1,541863

Таблица 3.7 - Оценка характеристик поверхностного слоя и показателей износа

режущего инструмента при режимах резания V = 60 м/мин, подаче б = 0,041 мм/об,

радиусе при вершине Я = 0,4 мм

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0, 041 0,4

D, мм п, об/мин Ь, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

59 324 0,311937 2,3 2,3 0,454 1,15

58 329 0,618587 0,5 2,8 0,527 3,05

57 335 0,91995 0,4 3,2 0,534 3,23

56 341 1,216026 0,3 3,5 0,490 3,09

55 347 1,506815 0,2 3,7 0,510 3,36

Суммарный путь: 1,506815

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

60 0,212 0,4

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

121 158 0,103999 9,2 9,2 3,495 15,10

120 159 0,207138 1 10,2 4,205 16,11

119 160 0,309417 0,6 10,8 4,260 16,03

118 162 0,410837 0,3 11,1 4,235 16,50

117 163 0,511398 0,4 11,5 4,310 16,47

116 165 0,611099 0,4 11,9 4,126 15,77

115 166 0,709941 0,3 12,2 4,168 16,33

114 168 0,807923 2,9 15,1 4,141 16,37

113 169 0,905045 0,3 15,4 2,936 13,63

112 171 1,001309 0,4 15,8 2,943 13,87

111 172 1,096712 0,3 16,1 2,779 13,00

110 174 1,191256 0,3 16,4 2,845 13,40

109 175 1,284941 0,2 16,6 2,922 13,67

108 177 1,377766 0,3 16,9 2,990 13,83

107 178 1,469732 0,2 17,1 3,072 14,14

106 180 1,560838 0,3 17,4 4,106 16,03

Суммарный путь: 1,560838

V = 40 м/мин V = 60 м/мин V = 80 м/мин

т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н

0 63 132 0 62 130 0 54 141

220 63 135 180 64 131 165 56 141

440 62 136 360 67 133 330 58 140

660 62 134 540 67 133 495 60 142

880 63 133 720 68 133 660 61 140

1100 62 135 900 68 133 825 76 142

1320 63 135 1080 71 134 990 85 145

1540 64 134 1260 72 135 1155 101 153

1760 65 134 1440 72 135 1320 124 158

1980 65 135 1620 74 133 1485 158 171

2200 65 136 1800 74 134 1650 214 185

2420 65 137 1980 75 135 1815 334 211

2640 65 137 2160 75 135 1980 569 257

2860 65 137 2340 75 135 2000 716 284

3080 66 137 2520 76 132 - - -

3300 66 136 2700 76 133 - - -

- - - 2880 78 133 - - -

- - - 3060 79 132 - - -

К = 0,1 мм К = 0,2 мм К = 0,4 мм

т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н

0 35 73 0 39 74 0 48 78

135 36 72 150 38 74 130 47 78

270 35 72 300 38 72 260 48 77

405 34 72 450 39 73 390 48 77

540 35 73 600 38 73 520 47 77

675 35 73 750 38 72 650 48 78

810 34 72 900 39 73 780 47 78

945 34 73 1050 38 73 910 47 77

1080 35 73 1200 38 72 1040 47 78

1215 35 72 1350 39 73 1170 47 78

1350 35 72 1500 39 73 1300 48 78

1485 35 73 1650 39 72 1430 47 78

— — — — — — 1560 48 79

— — — — — — 1690 48 79

s = 0,041 мм/об s = 0,136 мм/об s = 0,212 мм/об

т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н т, сек Ру, Н Р7, Н

0 37 48 0 62 130 0 63 193

330 38 47 180 64 131 115 63 195

660 39 49 360 67 133 230 65 197

990 39 48 540 67 133 345 64 200

1320 38 50 720 68 133 460 70 201

1650 38 48 900 68 133 575 75 198

- - - 1080 71 134 690 76 201

- - - 1260 72 135 805 79 203

- - - 1440 72 135 920 82 205

- - - 1620 74 133 1035 83 204

- - - 1800 74 134 1150 87 206

- - - - - - 1265 88 207

- - - - - - 1380 87 207

- - - - - - 1495 87 208

- - - - - - 1610 88 207

- - - - - - 1725 94 208

- - - - - - 1840 99 210

т, сек т, °с т, сек т, °с т, сек т, °с

V = 40 м/мин V = 60 м/мин V = 80 м/мин 1 1 2 ,2 1 1 2 ,4 1 1 2 Б = 0,041 мм/об Б = 0,136 мм/об Б = 0,212 мм/об

s = 0,1 0,4 36 мм/об, R = мм, t = 0,5 V = 60 м/мин, s = 0,062 мм/об, t = 0,5 V = 60 м/мин, ! мм, t = 0, й. = 0,4 5

200 210 231 208 200 200 214 211 200 220 231 218

400 211 233 209 400 207 213 210 400 220 233 222

600 212 233 211 600 200 217 211 600 232 233 242

800 212 233 210 800 202 210 213 800 237 233 235

1000 214 232 213 1000 200 212 216 1000 264 232 246

1200 214 234 219 1200 203 214 219 1200 289 234 237

1400 216 234 230 1400 200 216 224 1400 302 234 235

1600 215 237 267 1600 200 214 227 1600 313 237 238

1800 217 239 338 1800 205 215 229 1800 - 239 -

2000 217 240 365 - - - - 2000 - 240 -

2200 218 241 - - - - - 2200 - 241 -

2400 217 240 - - - - - 2400 - 240 -

2600 217 242 - - - - - 2600 - 242 -

2800 218 - - - - - - - - - -

3000 220 - - - - - - - - - -

В диапазоне таблиц 3.12 - 3.21 представлена структурированная информация об экспериментальных результатах, демонстрирующих корреляцию между основными технологическими факторами процесса резания (скоростью, подачей, радиусом при вершине) и значимыми показателями качества обработки.

К последним относятся: степень относительного износа режущего инструмента, показатели температурного расширения материала, характеристики шероховатости поверхности, силовые параметры процесса и температурный режим в зоне контакта инструмента с обрабатываемым материалом.

Таблица 3.13 - Величина относительного износа при различных факторах

V, м/мин ио, мкм R, мм ио, мкм s, мм/ об ио, мкм

s = 0,082 мм/об, R = 0,4 мм, t = 0,5 V = 60 м/мин, s = 0,062 мм/об, t = 0,5 V = 60 м/мин, R = 0,4 мм, t = 0,5

40 1,84 0,1 1,05 0,041 1,17

60 2,07 0,2 0,72 0,136 2,14

80 3,15 0,4 0,65 0,212 6

Таблица 3.14 - Величина параметров шероховатости Яа и Я7 при различных

факторах

V, м/мин Яа, мкм Я7, мкм R, мм Ra, мкм Кг, мкм s, мм/ об Яа, мкм Я7, мкм

s = 0,136 мм/об, R = 0,4 мм, t = 0,5 V = 60 м/мин, s = 0,062 мм/об, t = 0,5 V = 60 м/мин, К = 0,4 мм, t = 0,5

40 1,13 5,89 0,1 1,451 7,35 0,041 0,534 3,09

60 1,518 7,91 0,2 0,86 4,79 0,136 1,462 7,62

80 1,645 8,77 0,4 0,643 3,46 0,212 2,936 13,63

Проведённый многоаспектный анализ результатов однофакторного эксперимента позволил выявить фундаментальные закономерности, определяющие кинетику процесса резания в системе «инструмент-заготовка». Комплексная оценка показателей износостойкости инструментального комплекса продемонстрировала дифференцированную чувствительность к вариациям технологических параметров обработки.

Системный анализ влияния технологических факторов на интенсивность изнашивания режущего инструмента выявил следующие нетривиальные закономерности:

Параметр подачи демонстрирует наиболее значимое влияние на динамику износа инструментального комплекса. При варьировании данного параметра в диапазоне 0,041-0,248 мм/об фиксируется существенное увеличение интенсивности износа, достигающее 14,34 мкм (согласно результатам статистической обработки экспериментальных данных, представленных в таблицах 3.15-3.21).

Скорость резания характеризуется менее выраженным воздействием на процесс изнашивания. В диапазоне 40-130 м/мин отмечается относительно незначительный прирост износа (2,79 мкм). Однако при превышении указанного порога до 160 м/мин наблюдается экспоненциальный рост интенсивности износа до значения 29,4 мкм, что свидетельствует о критическом влиянии данного параметра на работоспособность инструментального комплекса.

Глубина резания проявляет умеренную степень влияния на процесс изнашивания. При значениях в интервале 0,1-0,4 мм показатели износа демонстрируют стабильность. Превышение указанного диапазона инициирует:

- интенсификацию тепловыделения в зоне резания;

- аномальное формирование сливной стружки;

- деградацию качества обработанной поверхности.

В контексте оценки качества поверхностного слоя установлено, что параметр подачи выступает доминирующим фактором, детерминирующим показатели

шероховатости. Скорость резания и глубина характеризуются второстепенным влиянием на формирование качественных характеристик поверхностного слоя, что подтверждается результатами комплексной метрологической оценки.

Полученные результаты имеют фундаментальное значение для оптимизации технологических режимов обработки и формирования научно обоснованных рекомендаций по выбору параметров резания с учётом требований к качеству и производительности процесса.

Таблица 3.15 - Оценка характеристик поверхностного слоя и показателей износа режущего инструмента при режимах резания V = 80 м/мин, подаче б = 0,082 мм/об,

радиусе при вершине Я = 0,1 мм (многофакторный эксперимент)

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине R, мм

80 0,082 0,1

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ra Среднее Кг

0 0 0

105 243 0,233321 3,5 3,5 3,063 14,83

104 245 0,464419 0,4 3,9 3,359 17,20

103 247 0,693296 0,5 4,4 4,765 20,50

102 250 0,91995 0,3 4,7 4,268 19,57

101 252 1,144383 0,4 5,1 6,085 24,80

100 255 1,366593 3,3 8,4 7,064 28,07

99 257 1,586581 29,7 38,1 - -

Суммарный путь: 1,586581

радиусе при вершине Я = 0,4 мм (многофакторный эксперимент)

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

80 0,082 0,4

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

90 283 0,199989 6,3 6,3 0,780 4,21

89 286 0,397756 0,3 6,6 0,656 3,92

88 289 0,593301 0,3 6,9 0,683 3,88

87 293 0,786624 0,4 7,3 0,655 3,98

86 296 0,977725 0,3 7,6 0,729 4,06

85 300 1,166604 0,2 7,8 1,221 5,74

84 303 1,35326 0,3 8,1 0,790 4,30

83 307 1,537695 0,2 8,3 0,785 5,12

Суммарный путь: 1,537695

Таблица 3.17 - Оценка характеристик поверхностного слоя и показателей износа

режущего инструмента при режимах резания V = 40 м/мин, подаче б = 0,082 мм/об,

радиусе при вершине Я = 0,4 мм (многофакторный эксперимент)

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

40 0,082 0,4

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

82 155 0,182212 3,3 3,3 0,622 3,72

81 157 0,362203 0,5 3,8 0,623 3,48

80 159 0,539971 1,3 5,1 0,952 5,24

79 161 0,715517 0,4 5,5 0,787 4,98

78 163 0,888841 0,7 6,2 0,784 4,53

77 165 1,059943 0,3 6,5 0,816 4,49

76 168 1,228822 0,2 6,7 0,771 4,51

75 170 1,39548 0,3 7 0,961 5,32

74 172 1,559916 0,2 7,2 0,942 5,13

Суммарный путь: 1,559916

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

80 0,041 0,4

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

73 349 0,324427 3,7 3,7 0,704 4,25

72 354 0,64441 1,2 4,9 0,594 4,71

71 359 0,959948 0,7 5,6 0,786 5,79

70 364 1,271042 0,3 5,9 0,699 4,15

69 369 1,577693 0,3 6,2 0,785 4,62

Суммарный путь: 1,577693

Таблица 3.19 - Оценка характеристик поверхностного слоя и показателей износа режущего инструмента при режимах резания V = 80 м/мин, подаче б = 0,041 мм/об, радиусе при вершине Я = 0,1 мм (многофакторный эксперимент)

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

80 0,041 0,1

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

68 374 0,302206 2,1 2,1 0,937 5,29

67 380 0,599968 0,2 2,3 0,937 5,34

66 386 0,893285 0,3 2,6 0,999 5,93

65 392 1,182158 0,2 2,8 1,125 6,74

64 398 1,466587 0,2 3 1,087 6,66

Суммарный путь: 1,466587

V, м/мин S, мм/об Радиус при вершине К, мм

40 0,041 0,1

D, мм п, об/мин L, км и, мкм Хи,мкм Среднее Ка Среднее Кг

0 0 0

63 202 0,279985 1,6 1,6 0,873 5,11

62 205 0,555526 0,4 2 0,803 5,05

61 209 0,826622 0,2 2,2 0,955 5,15

60 212 1,093274 0,2 2,4 0,859 4,87

59 216 1,355482 0,2 2,6 0,904 5,19