Підвищення ефективності процесів чистової обробки на основі аналітичного моделювання силової взаємодії леза з заготівкою

Запропоновано спосіб опису конфігурації границі пластичної області для випадку нестаціонарного різання з товщиною зрізу, меншою від радіуса округлення різальної кромки. Вперше розроблені математичні співвідношення для обчислення геометричних розмірів пластичної області в режимах як сталого, так і несталого стружкоутворення. Також розроблено умову зміни зазначених режимів.

Розроблено методику вимірювання усередненого вздовж заданої ділянки різальної кромки радіуса її округлення за допомогою растрового електронного мікроскопа.

Науково обґрунтована величина мінімальної товщини зрізу, що дозволяє реалізувати процес різання у вигідних умовах. Вперше розкрита причина утворення залишкового напливу на різальній кромці в умовах розриву контакту леза із заготівкою з нульовою товщиною зрізу.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій. Достовірність отриманих теоретичних закономірностей процесів силової взаємодії леза із заготівкою гарантується тим, що вони ґрунтуються на класичних законах теорії пластичності і сучасних поглядах теорії різання про процеси попереду РК, а також застосуванням широко використовуваного аналітичного методу розв'язання задачі пластичності і зіставленням результатів розрахунку як з власними, так і з відомими експериментальними даними. Достовірність отриманих експериментальних результатів обумовлена застосуванням сучасних вимірювальних засобів високої чутливості, їх ретельним настроюванням і задовільною помилкою вимірюваних величин.

Наукове значення роботи полягає в тому, що доведена можливість створення аналітичної моделі для умов нестаціонарного різання з товщиною зрізу, меншою за радіус округлення РК, з урахуванням утворення напливу. Шляхом проведення розрахункового експерименту досліджено вплив товщини зрізу, швидкості її зміни, контактних дотичних напружень та геометрії леза на показники силової взаємодії. Не менш важливе наукове значення має теоретичне обґрунтування механізм утворення залишкового напливу та залишкової сили.

Практичне значення отриманих результатів. За результатами роботи розроблено інженерну методику визначення показників силової взаємодії леза із заготівкою, що реалізована у програмному забезпеченні для ЕОМ, визначено величину мінімальної товщини зрізу, геометричні розміри залишкового напливу та величину залишкової сили. Використання цих даних при проектуванні технологічного процесу дозволяє знизити енергоємність нестаціонарних процесів чистової обробки, підвищити ресурс інструменту і якість обробленої поверхні. Крім цього, розроблений новий спосіб вимірювання радіуса округлення РК може бути використаний для контролю якості лез у спеціалізованому інструментальному виробництві.

На даний час результати дослідження впроваджені на ВАТ “Сумське МНВО ім. Фрунзе” та у навчальний процес на кафедрі металорізальних верстатів та інструментів Сумського державного університету.

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. У роботах [6, 9] здобувач провів аналіз існуючих моделей процесу різання, зокрема аналітичних. У роботах [1, 3, 5] ним запропоновані принцип та функціональна схема вимірювання товщини зрізу при тангенціальному точінні, методика оброблення результатів, а також науково обґрунтовано загальний вигляд емпіричної залежності сили від товщини зрізу. У роботі [7] автор запропонував ідею вимірювання радіуса округлення РК за допомогою растрового електронного мікроскопа, розробив методику вимірювання та розрахунків. У роботі [4] автор дослідив кінематику нестаціонарних процесів, порівняв їх за ознаками нестаціонарності та обґрунтував положення про те, що процес тангенціального точіння є найбільш загальним нестаціонарним процесом. У роботі [2] автором розроблена математична модель податливої технологічної системи, яка реалізує процес тангенціального точіння, та показана необхідність фундаментального прогнозуючого моделювання процесу нестаціонарного різання. У роботах [8, 10] автором розроблена прогнозуюча аналітична модель силової взаємодії леза з заготівкою при обробці зі змінною товщиною зрізу та алгоритм її реалізації на ЕОМ. Постановка задачі, розрахункове і експериментальне дослідження та аналіз результатів проведені автором разом з науковим керівником і частково зі співавторами публікацій.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на таких конференціях: Всеукраїнській науковій конференції “Математичні проблеми технічної механіки”, м. Дніпродзержинськ, 2001р., XI міжнародній науково-технічної конференції “MicroCAD-2001”, Харків, 2001 р. ; XI міжнародній науково-технічної конференції “Інтерпартнер-2001”, Харків-Алушта, 2001 р. ; Міжнародному науковому симпозіумі “Universitaria ROPET 2001”, м. Петрошани, Румунія, 2001 р. ; Молодіжній конференції вузів прикордонних регіонів слов'янських держав, м. Брянськ, Росія, 2001 р. ; Першій всеукраїнській молодіжній науково-технічній конференції “Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї – наука – виробництво”, м. Суми, 2001 р. ; Міжнародній науковій конференції “Сучасні проблеми механіки і фізико-хімії процесів різання, абразивної обробки і поверхневого пластичного деформування”, м. Київ, 2002 р. ; Першому міжнародному молодіжному колоквіумі «Інструмент», м. Київ, 2002 р.

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових праць, у тому числі 1 доповідь на міжнародній науково-технічній конференції і 8 статей у науково-технічних журналах. У фахових виданнях, затверджених переліком ВАКу України, опубліковано 5 статей. Отримано деклараційний патент України на винахід.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі списку умовних позначень, вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації 205 сторінок, у тому числі 89 рисунків на 29 сторінках, 15 таблиць на 7 сторінках, список умовних позначень на 1 сторінці,

6 додатків на 35 сторінках, список використаних джерел з 108 найменувань на 9 сторінках.

 

 

У