Дослідження надійності твердосплавних пластин для токарних різців з надтвердих матеріалів (123078)

Посмотреть архив целиком

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра «Технології машинобудування»











Реферат

Дослідження надійності твердосплавних пластин для токаних різців з надтвердих матеріалів”

Дисципліна: теорія різання












Львів – 2008р.


Зміст


Вступ

1. Літературний огляд. Аналіз методів діагностики різальних інструментів

2. Запуск установки для визначення та контролю РІ

3. Результати експерименту

4. Аналіз отриманих результатів

5. Розрахунки значень напружень та ймовірності руйнування різця за результатами вимірів сил різання

Висновки

Література


Вступ


Значну частину технологічних операцій в авіаційній та автомобільній промисловостях займають процеси токарної обробки алюмінієвих сплавів. Серед таких сплавів виділяються силуміни (сплави алюмінію й кремнію), які знайшли широке застосування завдяки високим механічним властивостям при малій вазі. Однак наявність твердих часток кремнію (1100 HV) в силумінах викликає підвищене зношування ріжучого інструменту (РІ). Тому для обробки силумінів доцільно використовувати інструментальні матеріали з високою зносостійкістю, до яких відносяться алмазні композиційні надтверді матеріали (НТМ), зокрема алмазно-твердосплавні пластини (АТП). Але застосування цих матеріалів на чистових і напівчистових операціях точіння в умовах сучасного автоматизованого виробництва стримується підвищеними вимогами до надійності РІ. Надійність (за ГОСТ-ом 27.002-83) – це властивість об’єкту зберігати працездатний стан до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування й ремонту. Для РІ працездатним станом є такий, при якому в процесі різання забезпечуються необхідні параметри в граничних межах, а саме шорсткість обробленої поверхні та геометричний розмір деталі, який залежить від поточного зносу РІ. Крім цього, важливою властивістю РІ є безвідмовність, яка характеризується ймовірністю його руйнування.

Поряд з високою зносостійкістю алмазні композиційні НТМ вирізняються крихкістю, малою (порівняно з іншими інструментальними матеріалами) міцністю на згин, високою вартістю і некерованістю забезпечення повторюваності властивостей від партії до партії. Тому особливо актуальним в умовах сучасного виробництва є питання визначення й контролю надійності РІ, оскільки несвоєчасне виявлення відмови різця може мати негативні наслідки – від появи браку до поломки верстату. Це особливо важливо в умовах серійного та масового автоматизованого виробництва, коли при відмові РІ в брак йде не лише поточна деталь, а й інші з партії до моменту втручання людини. Автоматичний контроль стану різців з алмазних композиційних НТМ дозволить знизити собівартість виробів за рахунок максимального використання ресурсу РІ, зменшення часу простою устаткування й кількості браку.

Традиційне використання для контролю стану різця в процесі точіння силових, температурних, а також електричних характеристик у ряді випадків неможливо або недостатньо ефективно. Перспективним методом моніторингу стану РІ в процесі точіння є метод акустичної емісії (АЕ). Принцип дії відповідних систем моніторингу полягає в реєстрації високочастотних пружних хвиль напружень – АЕ із зони різання з наступним статистичним аналізом параметрів цих сигналів.

Разом з тим, залишаються труднощі в ідентифікації параметрів сигналу АЕ через величезну кількість інформації, що міститься у ньому. Найчастіше для аналізу сигналів АЕ використовували амплітудно-часові й амплітудно-частотні характеристики. Але створені методики аналізу мають обмеження: математичні моделі й знайдені залежності справедливі лише для певних умов обробки (конкретних верстатів, режимів різання, геометрії інструменту та марки оброблюваного матеріалу).

Таким чином, визначення надійності різців з композиційних НТМ при точінні на прикладі обробки силумінів алмазно-твердосплавними пластинами з використанням методу АЕ, реалізоване в системі моніторингу РІ є перспективним й актуальним завданням.

Метою роботи є розробка системи визначення надійності різців з алмазних композиційних НТМ при точінні шляхом реєстрації та аналізу сигналів акустичної емісії, які пов’язані із зносом РІ й шорсткістю обробленої поверхні, а також за допомогою оцінки ймовірності руйнування РІ на прикладі обробки силумінів різцями, оснащеними АТП.

Для досягнення визначеної мети необхідно було вирішити такі завдання:

- проаналізувати існуючі методи діагностики РІ й аналізу сигналів АЕ;

- встановити особливості застосування різців з алмазних композиційних НТМ у процесах точіння алюмінієвих сплавів;

- науково обґрунтувати методику визначення надійності РІ шляхом оцінки зносу різця й шорсткості обробленої поверхні по сигналах АЕ із зони різання;

- створити систему моніторингу стану РІ для оцінки зносу різця й шорсткості обробленої поверхні;

- розробити методику оцінки й визначити ймовірність руйнування різців, які оснащені круглими алмазно-твердосплавними пластинами.

Об'єкт досліджень – процес чистового та напівчистового точіння силумінів різцями, які оснащені АТП.

Предмет досліджень – надійність інструментів з алмазних композиційних НТМ на прикладі АТП, реєстрація та аналіз сигналів АЕ.

Методи дослідження – динамометричний вимір сил різання, профілометричний аналіз шорсткості обробленої поверхні, реєстрація сигналів акустичної емісії, спектральний аналіз цифрових сигналів, штучні нейронні мережі, растрова електронна та оптична мікроскопія, енергодисперсний рентгеноспектральний аналіз, статистична обробка експериментальних даних.



1. Літературний огляд. Аналіз методів діагностики різальних інструментів


Проаналізовано методи діагностики різальних інструментів. Детально висвітлено метод АЕ, як найбільш перспективний метод діагностики, розглянуто способи аналізу сигналів АЕ.

В сучасних авіаційній та автомобільній промисловостях широке використання знайшли алюмінієві сплави. Серед таких сплавів виділяються силуміни (сплави алюмінію й кремнію), які мають високі механічні властивості при малій вазі. Однак наявність твердих часток кремнію (1100 HV) в силумінах викликає підвищений знос ріжучого інструменту (РІ). Тому для обробки силумінів доцільно використовувати інструментальні матеріали з високою зносостійкістю, до яких відносяться алмазні композиційні надтверді матеріали, зокрема алмазно-твердосплавні пластини. В умовах автоматизації технологічних операцій обробки та впровадження безлюдних технологій застосування цих матеріалів на чистових і напівчистових операціях точіння стримується підвищеними вимогами до надійності РІ. Поряд з високою зносостійкістю цих інструментальних матеріалів вони вирізняються крихкістю, малою міцністю на згин, високою вартістю і некерованістю забезпечення повторюваності властивостей цих матеріалів від партії до партії. Тому, необхідним постає завдання забезпечити надійність різців, які оснащені АТП.

Надійність (за ГОСТ-ом 27.002-83) – це властивість об’єкту зберігати працездатний стан до настання граничного стану при встановленій системі технічного обслуговування й ремонту. Для РІ працездатним станом є такий стан при якому в процесі різання забезпечуються необхідні параметри в граничних межах, а саме шорсткість обробленої поверхні та геометричний розмір деталі, який залежить від поточного зносу РІ. Крім цього, важливою властивістю РІ є безвідмовність, яка характеризується ймовірністю його руйнування. Значення останнього показника може бути вирішальним при виборі ріжучих пластин, при пропозиції різних постачальників. Розрахунок ймовірністі руйнування потребує визначення напружень в АТП підчас точіння.

Аналіз методів діагностики різальних інструментів показав, що перспективним є метод акустичної емісії. Традиційне використання для контролю силових, температурних, а також електричних характеристик у ряді випадків неможливо або недостатньо ефективно. Метод АЕ має високі чутливість і швидкодію, а також значно менше обмежень, зв'язаних зі структурою, фізико-механічними властивостями матеріалів і зовнішнім середовищем в порівнянні з іншими методами контролю.

АЕ, тобто випромінювання матеріалом пружних хвиль напружень, викликаних локальною динамічною перебудовою його структури, містить у собі інформацію про фізичні процеси, які відбуваються при терті, деформуванні та руйнуванні матеріалу. Джерелами сигналів АЕ при точінні є три зони: зона зсуву містить інформацію про пластичну й (у меншому ступені) пружну деформацію зсуву та руйнування в поверхні зсуву, а дві інші зони – поверхня розділу різець-стружка та поверхня розділу різець-оброблювана деталь несуть інформацію про контактну взаємодію, знос різця та шорсткість обробленої поверхні. Разом з тим, існують складності у вимірюванні й обробці даних АЕ. Традиційні методи аналізу сигналів АЕ при різанні, розроблені вченими різних країн (Д. Дорнфельдом, М. Морівакі, К. Ивата, Д. Дімлою, Г. Понтуале, Х.В. Равиндра, В.Н. Подураевим, А.А. Борзовим, О.В. Кибальченком та ін.), мають обмеження: математичні моделі та знайдені залежності справедливі лише для певних умов обробки (конкретних верстататів, режимів різання, геометрії РІ й марки оброблюваного матеріалу).

Таким чином, основне завдання наукового дослідження полягає у створенні науково-обґрунтованої методики та оцінки зносу різця по задній поверхні й шорсткості обробленої поверхні по даним АЕ, а також ймовірності руйнування РІ, та практична реалізація цієї методики в системі моніторингу РІ..


Случайные файлы

Файл
74128.rtf
19809.rtf
27058.rtf
profconsult.doc
164178.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.