4 Быстрое освоение новых инструментальных материалов и конструкций инструмента, включая неперетачиваемые многогранные пластины со специальной стружкообразующей геометрией, привело к проявлению новых явлений, которые не были известны ранее.
5 Освоение постоянно расширяющегося спектра обрабатываемых материалов, включая жаропрочные материалы и закаленные стали, со сходным воздействием на процесс, ухудшающим их обрабатываемость[КДВ18] .
6 Освоение новых методов обработки резанием, таких как фрезоточение (circular milling), высокоскоростная механическая обработка, а также сухая механическая обработка, привело к возникновению новых проблем, которые следует решать, но для которых знания, полученные ранее, не пригодны.
7 Смещение интересов в металлообрабатывающей промышленности: во многих случаях точность детали и качество поверхности становятся более важными, чем износ инструмента и силы резания. Позже добавились охрана труда (защита здоровья рабочих) и охрана окружающей среды.
На заре металлообработки, износ инструмента являлся превалирующей формой отказа инструмента, и первоначально рассматривался, главным образом, как механический процесс, управляемый зависимостью влияния температуры на соотношение твердости инструментального и обрабатываемых материалов, а также зависимостью влияния режима резания на локальную (контактную) температуру на передних поверхностях инструмента. Определение оптимальной скорости резания на основании технико-экономической оптимизации процесса позже стало темой наибольшего интереса (главного внимания).
С ростом возможностей металлорежущего инструмента требовалось расширение возможностей обрабатывающих систем и внимание исследователей переместилось на прогнозирование главной составляющей силы резания, соответствующего ей крутящего момента и мощности резания. В этой области было разработано несколько хорошо известных моделей прогнозирования силы резания. Существует различие между “Европейской” (“European school”) и “Американской промышленной” (“American industrial school”) школами. В Европе мерой стал метод, когда при расчетах используется удельная сила резания[КДВ19] . Эта концепция была впервые разработана Кайнзлом (Kienzle). В своей обзорной статье Виктор (Victor) рассмотрел и сравнил результаты, полученные многочисленными исследователями и свел их в общую систему (структуру) [КДВ20] [[12]]. В американской промышленной школе при расчетах мерой силы является скорость снятия припуска на одну лошадиную силу (т.е. на ед. мощности[КДВ21] ). Можно показать, что удельная сила резания и скорость снятия припуска на одну лошадиную силу являются величинами взаимно обратными, при условии пренебрежения константами, обеспечивающими переход от одной системы физических единиц к другой. Таким образом, эти две школы в принципе подобны. Однако от них отличается «Американская научная школа (“American scientific school”), чей метод расчетов основан на достаточно точном допущении о постоянстве величины касательных напряжений в зоне сдвига, определенных экспериментально для каждого обрабатываемого материала, и последующем расчете площади поверхности сдвига. Следовательно, в США существовала большая необходимость прогнозирования угла сдвига, чем в Европе. Поэтому большинство зависимостей для определения угла сдвига имеют американское происхождение.
Сегодня для большинства процессов резания наибольший интерес представляет прогнозирование конечной точности и свойств обработанной поверхности детали. Особенно в мелкосерийном производстве точных деталей желательно иметь такую возможность (с высоким уровнем достоверности[КДВ22] ) выбора метода обработки, металлорежущего инструмента и режима резания, чтобы обеспечить производство заготовки, к которой постоянно предъявляются все более жесткие требования по точности. Этот сдвиг внимания приводит к двум фундаментальным изменениям в подходах к моделированию процесса резания:
а) становятся важными динамические характеристики процесса стружкообразования;
б) становятся важными перемещения (вибрации[3]), вызывающие погрешности [КДВ23] (error motion).
С целью моделирования процесса стружкообразования, типов стружки, формы стружки и стружкоудаления, сил резания и износа, можно было бы рассмотреть только взаимодействие режущего инструмента с заготовкой при идеальных относительных перемещениях, реализованных в обрабатывающей системе, пренебрегая всеми их погрешностями. Но в этом случае взаимодействие инструмента с заготовкой сильно упрощается. Во всех моделях расчета износа инструмента и сил резания и, даже, в моделях для прогнозирования формы стружки, пренебрегали действительным процессом стружкообразования. И поэтому даже сегодня еще не существует надежных моделей прогнозирования типа стружки.
Особенно необходимо иметь возможность прогнозирования механизма образования стружки, характеризующегося типом стружки, когда важным параметром является работоспособность (integrity) обработанной поверхности.
Как минимум на сегодняшний момент требуется возможность прогнозирования условий образования следующих типов стружек[4]:
а) квазистационарные сливные стружки;
б) сливная стружка с образованием нароста;
в) сегментные (суставчатые) стружки,[КДВ24] состоящие из прочно соединенных сегментов (элементов), образование которых вызвано колебаниями процесса сдвига;
г) волнистые (элементные) стружки [КДВ25] – полунепрерывные стружки с периодически изменяющейся толщиной;
д) элементные стружки[КДВ26] (стружки надлома) – стружки, в которых каждый их фрагмент не соединен со всеми остальными или эта связь непрочная.
Было бы желательно прогнозирование большего числа параметров, например: толщины стружки, частоты периодического изменения процесса образования стружки и, особенно, величин составляющих силы резания в их циклическом изменении, вызванного указанной динамикой процесса стружкообразования.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.