Манохін Андрій Сергійович. Підвищення продуктивності чистового точіння загартованих сталей косокутним однокромочним інструментом з ПНТМ на основі КНБ

brief description

Манохін Андрій Сергійович. Підвищення продуктивності чистового точіння загартованих сталей косокутним однокромочним інструментом з ПНТМ на основі КНБ. : Дис... канд. наук: 05.03.01 2009

Манохін А. С.Підвищення продуктивності чистового точіння загартованих сталей косокутним однокромочним інструментом з ПНТМ на основі КНБ. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, Київ, 2009.
Дисертація присвячена рішенню актуального науково-технічного завдання, підвищення продуктивності чистової обробки загартованих сталей лезовим інструментом, оснащеним ПНТМ на основі КНБ.
У роботі уточнено закономірності формування перерізу зрізу при косокутному точінні однокромочним інструментом і вивчено вплив на середню товщину зрізу режимів різання, кута нахилу ріжучої кромки й діаметра оброблюваного виробу. Наведено залежності що дозволяють розрахувати зміну товщини зрізу уздовж ріжучої кромки.
Виконано комплекс експериментальних досліджень силових та температурних характеристик процесу різання загартованих сталей косокутними однокромочними інструментами, оснащеними ПНТМ на основі КНБ. Досліджено закономірності впливу умов обробки (кута нахилу ріжучої кромки інструмента й режимів різання) на стійкість різального інструменту, висоту мікронерівностей обробленої поверхні, структуру та мікротвердість поверхневого шару матеріалу. Показано, що за умови забезпечення високої якості (Ra=0,401,25 мкм;Rtm= 1,54,5 мкм) продуктивність обробки складає 3060 тис. мм2/хв, що в 47 разів більше ніж при традиційному чистовому точінні інструментом з ПНТМ на основі КНБ.
На основі даних досліджень і дослідно-промислової перевірки розроблені рекомендації із практичного застосування результатів роботи.

У роботі вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягає в підвищенні продуктивності чистової обробки загартованих сталей на основі дослідження закономірностей косокутного різання загартованих сталей однокромочним інструментом оснащеним ПНТМ на основі КНБ.
В результаті виконання комплексу досліджень отримані наступні основні результати:

На основі вивчення закономірностей контактної взаємодії в зоні обробки показана можливість високопродуктивного точіння (подача до 1 мм/об) деталей із загартованих сталей високої твердості методом косокутного різання однокромочним різцем з ПНТМ на основі КНБ.
Розроблена модель, що дозволяє визначити форму і параметри перерізу зрізу при косокутному точінні однокромочним інструментом і з її використанням розроблений алгоритм розрахунку складових сили різання на передній поверхні різального інструменту, а також розрахунково-експериментальна методика визначення температури різання, що дозволяє оптимізувати температурно-силові параметри процесу обробки.
Експериментальними дослідженнями встановлено, що чистова обробка косокутним однокромочним інструментом, характеризується високими значеннями сили різання. При обробці сталі ШХ 15 (6062 HRC) в діапазоні рекомендованих умов обробки складові сили різання знаходяться в межах:Px= 200800 Н;Py= 9004000 Н;Pz= 5001200 Н. Залежність рівнодіючої сили різання від кута нахилу різальної кромки є екстремальною з мінімумом при l = 45±5.
Виходячи із забезпечення найбільшого періоду стійкості визначені діапазони оптимальних умов обробки: подача повинна складати 0,60,8 мм/об приt> 0,1 мм і 0,81,2 мм/об приt0,1 мм. Кут нахилу слід вибирати з діапазону 4555, призначаючи великі його значення при менших подачах і глибинах різання. Швидкість різання слід приймати рівній 1,01,3 м/с.
Досліджені закономірності впливу умов обробки (кута нахилу різальної кромки інструменту і режимів різання) на висоту мікронерівностей обробленої поверхні і визначені умови обробки, що забезпечують формування поверхні з шорсткістю Ra= 0,401,25 мкм (Rtm= 1,54,5 мкм) при продуктивності обробки 3060 тис. мм2/хв., що в 47 разів більше ніж при традиційному чистовому точінні інструментом з ПНТМ на основі КНБ.
Показано, що при косокутному точінні однокромочними різцями застосування інструментів із збільшеним радіусом округлення різальної кромки (r = 70120 мкм) дозволяє знизити шорсткість обробленої поверхні. При використанні інструментів з великими значеннями радіуса округлення (r = 80100 мкм) та кута нахилу різальної кромки (l = 5060) також встановлено ефект утворення в поверхневому шарі оброблених зразків «білого» шару, що має підвищену твердість та зносостійкість.
На основі аналізу впливу умов обробки на якість обробленої поверхні і стійкість інструменту розроблені рекомендації по лезовій обробці загартованих сталей косокутними однокромочними інструментами, оснащеними ПНТМ на основі КНБ.
Проведена дослідно-промислова перевірка розробленого інструменту і технології в умовах ВАТ «Старокраматорський машинобудівний завод» і ВАТ «Дніпропетровський завод прокатних валків» при обробці деталей типу «вал», що показала перспективність їх застосування у виробництві. Зокрема встановлено, що використання косокутного однокромочного інструменту оснащеного ПНТМ на основі КНБ дозволяє підвищити об’ємну і поверхневу продуктивність при обробці валків холодного прокату в 3,3 і 8,4 разу відповідно у порівнянні з базовою технологією обробки.