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

Запропоновано розрізняти мінімальну товщину зрізу aminк, що дозволяє спостерігати стале стружкоутворення, і мінімальну товщину зрізу aminо, що дозволяє реалізувати процес різання у вигідних умовах. Перша визначається експериментально, але опубліковані про неї дані дають значення в широких межах. Встановлені причини такої розбіжності: 1) різне співвідношення tn/sT, реалізоване в експериментах різних дослідників; 2) пластичне відтискування матеріалу в боки від РК; 3) зміна радіуса округлення r0 уздовж РК і відносно невелика точність його вимірювання; 4) різна шорсткість вихідної поверхні заготівки в експериментах різних дослідників. Величина товщини зрізу aminо за результатами проведених досліджень взята такою, що (0, 2 – 0, 4) r0, виходячи з того, що при меншій товщині зрізу суттєво (більш ніж у два рази) збільшуються питома сила взаємодії леза із заготівкою та коефіцієнт стовщення стружки (рис. 10). Отже, при виборі режиму різання необхідно зменшувати частини циклу “різання” з невигідним співвідношенням а/r0, навіть коли стале стружкоутворення має місце.

Методом аналізу розробленої у другому розділі умови зміни режимівстружкоутворення показано, що існування режиму сталого стружкоутворення при виході леза з контакту із заготівкою при нульовій товщині зрізу потребує наявності пластичної області великих розмірів та є причиною утворення залишкового напливу попереду РК (рис. 8). Встановлено, що на його геометрію та величину залишкової сили впливають: g (при значеннях, менших від (-10°)), d (при значеннях, менших ніж (-1°)), tn (особливо при від'ємних g). Якщо g такий, що залишковий наплив контактує з плоскою передньою поверхнею, то зі збільшенням tn обидві проекції залишкової сили зростають. У іншому випадку зростає тільки Pz, а Py зменшується. Швидкість зміни товщини зрізу впливає практично лише на Py при своїх великих значеннях. У реальних умовах величини проекцій залишкової сили становлять близько (1, 5 – 2, 0) kbr0 та (1, 9 – 2, 8) kbr0 відповідно для Pz та Py (рис. 11). Співвідношення Py/Pz не перевищує 2. Воно менше при більших tn.

У п'ятому розділі також наведені приклади прогнозування та розглянуті особливості силової взаємодії леза із заготівкою у випадку ПТТ, фрезерування та обробки хвилястої поверхні. Порівняння розрахункових та експериментальних кривих для ПТТ дозволило виявити розбіжність залежностей P=P (a) у кінці циклу різання, що можна пояснити зміною фізико-механічного стану вихідної поверхні в процесі різання.

 

1. Результати аналітичних досліджень автора і сучасні уявлення про процес стружкоутворення були узагальнені і формалізовані в розробленій аналітичній прогнозуючій моделі силової взаємодії округленого леза із заготівкою для випадку вільного прямокутного різання пластичних матеріалів з товщиною зрізу, яка безупинно змінюється, в умовах відсутності наростоутворення і швидкості різання, меншої від 10 м/с. Модель дозволяє з похибкою не більше ніж 21% (при a/r0 Ј 1) спрогнозувати силу взаємодії леза із заготівкою, а також коефіцієнт стовщення стружки, величину контактних нормальних напружень, геометрію пластичної області і залишкового напливу без попереднього проведення експериментальних досліджень власне процесу різання.

2. Для аналітичного розв'язання задачі про визначення напружено-деформованого стану в пластичній області з невідомою границею, яка виникає перед округленою різальною кромкою у процесі нестаціонарного різання, запропоновано спосіб опису геометричної конфігурації границі цієї області і розроблено відповідні аналітичні залежності. За рахунок цього стало можливим визначити окремо напружений і деформований стани у пластичній області за допомогою методу ліній ковзання.

3. Ґрунтуючись на результатах експериментальних спостережень автора та інших дослідників процесу нестаціонарного різання з малою товщиною зрізу, у частині циклу «різання» виділені режими несталого (утворення напливу попереду різальної кромки) і сталого (утворення стружки, як такої) стружкоутворення. Розроблено рівняння для визначення параметра, що визначає геометричні розміри границі пластичної області в кожному з цих режимів, умова їхньої зміни, а також алгоритм реалізації обчислень на ЕОМ.

4. Для перевірки адекватності запропонованої аналітичної моделі розроблена методика експериментального визначення залежності сили взаємодії леза із заготівкою від товщини зрізу при безупинній зміні останньої. Методика реалізує безпосереднє вимірювання як сили, так і товщини зрізу у процесі тангенціального точіння. Для контролювання радіуса округлення різальної кромки також розроблена методика вимірювання усередненого його значення вздовж заданої ділянки різальної кромки за допомогою растрового електронного мікроскопа. Розроблено програмне забезпечення для автоматизації виконання робіт на кожному етапі їх проведення.

5. Адекватність моделі була підтверджена для умов a/r0 Ј 1 методом порівняння розрахункової залежності P = P (a) з результатами експериментів, отриманих як самим автором (методом тангенціального точіння), так і іншими дослідниками (на прикладі протягування і стругання). Виконано дослідження факторів, що впливають на точність прогнозування показників процесу силової взаємодії леза із заготівкою.

6. Ґрунтуючись на результатах виконаних досліджень методом розрахункового експерименту сформульовані такі рекомендації для проектування технологічної операції чистової обробки з відношенням a/r0 Ј 1:

режим різання