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

Національна Академія Наук України

Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля

 

Криворучко Дмитро Володимирович

 

УДК 621. 941. 001

 

 

Спеціальність 05. 03. 01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Київ – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Сумському державному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Залога Вільям Олександрович, Сумський державний університет, завідувач кафедри металорізальних верстатів та інструментів.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Розенберг Олег Олександрович, Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, завідувач відділу (м. Київ)

кандидат технічних наук, доцент Солодкий Валерій Іванович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, доцент кафедри інструментального виробництва (м. Київ)

Провідна організація: Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України, кафедра різання матеріалів та різальних інструментів

Захист дисертації відбудеться “ 16 ” січня 2003 р. о 13 годині 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26. 230. 01 в Інституті надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України за адресою: 04074, м. Київ, вул. Автозаводська, 2.

 

 

Актуальність теми. Орієнтація сучасного багатономенклатурного машинобудування на ринкову економіку вимагає зниження матеріаломісткості, підвищення ефективності, точності, якості та екологічної чистоти механічної обробки, і зокрема обробки різанням, яка усе ще є переважаючим процесом формоутворення, особливо на операціях чистової обробки. Ці вимоги диктують необхідність прогнозування показників робочих процесів, причому точність результату і час його одержання багато в чому визначають успіх їхньої практичної реалізації і конкурентоспроможність продукції. У цих умовах експериментальні моделі, досвід технолога і робітника виявляються малоефективними, особливо під час розроблення технологічних процесів обробки нових конструкційних матеріалів із застосуванням нових інструментальних матеріалів, конструкцій інструментів або устаткування. На думку багатьох дослідників, у даний час найкращих результатів у вирішенні зазначеної проблеми можна досягти за допомогою використання теоретичних методів дослідження і прогнозуючих моделей у тісному взаємозв'язку з експериментом.

Відомо, що у сучасному машинобудуванні питома вага чистових операцій постійно збільшується. Дедалі частіше використовуються процеси чистової лезової обробки конструкційних матеріалів, у тому числі пластичних, таких, як наприклад, сталь, мідь та ін. У цих випадках товщина зрізу становить соті або тисячні частки міліметра та часто менша від радіуса округлення різальної кромки (РК). Головною метою використання цих процесів є виготовлення поверхонь із заданою точністю їх розміру, похибки форми та шорсткістю тощо. Силова взаємодія леза із заготівкою є одним з головних чинників, що впливає на ці показники. Тому підвищення ефективності процесів чистової обробки на основі аналізу силової взаємодії РК із заготівкою на стадії проектування технологічного процесу обробки є актуальною науковою і практичною проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана на кафедрі металорізальних верстатів та інструментів СумДУ в період з 1997 р. по цей час відповідно до координаційного плану Міністерства освіти України (Наказ №37 від 13. 02. 97 р.) на конкурсній основі (протокол №1 від 24. 12. 96 р. наукової експертної Ради №43) і в рамках щорічних держбюджетних робіт відповідно до тематичних планів СумДУ, що затверджені Міністерством освіти і науки України: «Розробка теоретичних основ оптимального проектування гнучких роторних обробляючих комплексів надвисокої продуктивності для машинобудування» (ДР №0197U016596) і «Розробка наукових основ оптимального проектування методів механічної обробки матеріалів і прогнозування їх вихідних показників на базі експериментально-теоретичних і теоретичних моделей нестаціонарних процесів різання» (ДР №0100U003217).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розроблення прогнозуючої аналітичної моделі силової взаємодії округленого леза із заготівкою при вільному прямокутному нестаціонарному різанні пластичних матеріалів з малою товщиною зрізу і на її основі рекомендацій для підвищення ефективності процесів чистової обробки.

Основними задачами наукового дослідження є:

розроблення прогнозуючої аналітичної моделі силової взаємодії округленого леза із заготівкою, методу розв'язання задачі пластичного деформування жорсткопластичного тіла з невідомою границею пластичної області, алгоритму і програми реалізації розрахунків на ЕОМ;

експериментальна перевірка розробленої моделі та оцінка точності прогнозування сили взаємодії леза із заготівкою при різних товщинах зрізу і швидкостях її зміни, а також факторів, що визначають цю точність;

розроблення методик: проведення фізичного експерименту, вимірювання радіуса округлення різальної кромки і миттєвого значення товщини зрізу, математичного оброблення результатів експериментальних досліджень;

розроблення рекомендацій щодо зменшення величини проковзування, підвищення точності обробки, а також вибору величини товщини зрізу, що дозволяє реалізувати процес різання у вигідних умовах.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єктом дослідження є процес вільного прямокутного нестаціонарного різання округленим лезом з малою товщиною зрізу. Предметом дослідження є методика розрахунку показників силової взаємодії леза із заготівкою.

Методи досліджень. Дослідження базується на використанні методів теоретичної механіки, теорії пластичності, і, зокрема, методу ліній ковзання, чисельних методів, елементів теорії експерименту, а також стандартних і спеціальних вимірювальних пристроїв та спеціальної експериментальної установки.

Наукова новизна отриманих результатів.

У роботі набула подальшого розвитку аналітична модель силової взаємодії