10. Проведенные комплексные исследования базового процесса показали существенное влияние кинематических и физических особенностей тангенциального практически на все его выходные показатели. Полученные экспериментальные модели деформационных процессов, сил и температуры резания, интенсивности изнашивания режущего инструмента от параметров режима резания для различных инструментальных материалов, в том числе и с износостойкими покрытиями, позволяют не только получить необходимые данные для обеспечения работоспособности разработанной экспериментально-аналитической модели нестационарного процесса резания, но и сформировать информационную базу для оптимизации и проектирования инструментов, инструментальной оснастки и элементов обрабатывающей системы с тангенциальной схемой резания. Рекомендуемые режимы резания для обработки заготовок из сталей и чугунов (в широком диапазоне их свойств – сталь 45, сталь ШХ15, сталь 18ХГН2ТА, чугуны марок СЧ) инструментами из твердых сплавов без применения СОТС: V=200-300 м/мин; S= 1,0-1,5 мм/об, D=1,0-1,5 мм. При этом обеспечивается точность IT7- IT8 и шероховатость поверхности Ra=2,5-3,2 мкм. Наиболее благоприятным с точки зрения минимума температуры резания и изнашивания инструментов при обработке стали ШХ15 является использование сплавов ВК8 и ВК10 с покрытием TiN. Установлено, что для токарной обработки прерывистых поверхностей оптимальными являются значения: переднего угла 20...25° и угла наклона режущей кромки 25...30°.
11. На основании анализа физической модели БПР предложен обобщенный алгоритм его моделирования, обеспечивающий совместный расчет напряженно-деформированного и теплового состояния (температурных полей), что позволяет учесть их взаимовлияние. На основе этого алгоритма разработана экспериментально-аналитическая модель нестационарного процесса резания, позволяющая на аналитическом уровне прогнозировать напряженно-деформированное и тепловое состояние режущей части инструмента на основе расчета полей в системе резания (напряжений, деформаций и тепловых) в зависимости от заданных свойств обрабатываемого и инструментального материалов, геометрии срезаемого слоя и лезвия, схем формообразования и резания и др.
12. В общем виде алгоритм представляет собой итерационный процесс решения системы нелинейных дифференциальных уравнений. Для этого цикл обработки нестационарного процесса делится на N участков, величина которых зависит от метода интегрирования дифференциальных уравнений, а значение изменяющейся величины принимается равным среднему значению на участке. Реализацию указанного алгоритма предложено выполнить на основе модернизированного универсального программного обеспечения КЭ анализа. Показано, что выбор вида КЭ и качество КЭ сетки сильно влияют на точность и устойчивость получаемого решения. Для формирования КЭ сетки системы резания при моделировании ТТ разработаны алгоритм и программа. В качестве основных выбраны изопараметрические линейные четырехугольные КЭ. Разработаны геометрические модели лезвия (с учетом радиуса округления) и заготовки.
13. Расчет напряженно-деформированного состояния зоны стружкообразования осуществляется в лагранжиевой формулировке. Принята упругопластическая с линейным упрочнением модель материала. Представлена КЭ модель решаемой задачи, учитывающая упрочнение и трение на контактных поверхностях. Расчет ТС в системе резания осуществляется на основе решения уравнения теплопроводности по рассчитанным из эксперимента мощностям тепловых потоков. Выведена КЭ математическая модель процесса нестационарной теплопередачи. Принята схема интегрирования по времени Кранка-Николсона. Описаны начальные и граничные условия предложенной КЭ модели. Разработан и представлен оригинальный алгоритм определения начальных условий для каждого шага интегрирования.
14. Разработаны методики аналитического расчета параметров напряженно-деформированного состояния в зоне стружкообразования и температуры резания (с использованием метода источников) при ТТ. Они позволяют определить интересующие величины как по экспериментальным данным, так и выполнить их прогнозирование с помощью ЭВМ. Предложены зависимости, учитывающие особенности процесса ТТ. Работоспособность всех предлагаемых методик подтверждена сравнением результатов расчетов тестовых задач с известными решениями, а также с экспериментальными зависимостями. Разработанные методики и программы могут быть применены для исследования практически любого нестационарного процесса резания и его оптимизации.
15. С помощью разработанной экспериментально-аналитической модели деформационных и тепловых процессов в системе резания теоретически доказанои экспериментально подтверждено положение о возможности реализации тангенциального точения конструкционных сталей и сплавов твердосплавными инструментами в высокоскоростном диапазоне (со скоростями резания до 10 м/с и подачами ло1,5 мм/об) без применения СОТС. Выявлена важная роль кинематического фактора в создании экологически чистого «сухого» резания, при обеспечении точности и качества обработанной поверхности, соответствующих чистовой обработке.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.