Повышение работоспособности торцовых фрез с механическим креплением режущих пластин
Объектом исследования является торцовые фрезы с механическим крепление режущих пластин. Цель работы – подтверждение квалификации “магистр техники и технологии” по направлению 15.04.01 “Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении”. В процессе исследования проводились обзор и анализ научно-технической литературы по теме магистерской работы, формулирование цели и задач исследования. В работе представлены результаты экспериментального исследования влияние толщины среза и переднего угла на технологические и физические составляющие силы резания при использовании сменных многогранных пластин (СМП), которые будут использованы на торцовых фрезах.
Введение …………………………………………………………………………………….. 10
1.Цель и задачи исследования ………………………………………………………. 11
2.Литературный оброз …………………………………………………………………. 12
2.1.Исследование конструкции и технические особенности
концевых фрез …………………………………………………………………………. 12
2.2.Исследование сил резания при фрезеровании ……………………… 18
2.3.Метод разрезного резец ………………………………………………………. 21
2.4. Метод лазерной интерферометрии …………………………………….. 27
2.5.Поляризационно-оптический метод ……………………………………. 29
2.6.Расчёт напряжений в режущем клине методом конечных
элементов (МКЭ)……………………………………………………………………… 30
2.7.Влияние вида внешнего нагружения на НДС режущего
клина…………………………………………………………………………………………32
2.8. Процесс образования стружки при обработке металлов………33
3.Методика выполнения исследования …………………………………………… 40
3.1.Определение технологических составляющих сил
резания…………………………………………………………………………………….40
3.2. Расчёт физических составляющих силы резания по
технологическим составляющим силы резания…………………………42
4. Результаты экспериментов………………………………………………………….51
4.1.Определение длины контакта стружки с передней
поверхностью ………………………………………………………………………… 51
4.2. Расчёт физических составляющих сил резания …………………… 53
4.3. Расчёт параметров эпюр контактных напряжений………………. 55
4.4.Определение параметров эпюр контактных напряжений ……… 63
4.5 Расчёт физических составляющих силы резания, действующих
на ограниченных участках контакта стружки ……………………………. 65
5. Исследование НДС режущего клина с помощью программы ANSYS
………………………………………………………………………………………………….. 70
6. Исследования НДС неизношенных СМП торцвых фрез……………… 74
7. Исследования НДС СМП с фаской по задней поверхности………….79
8. Исследования стойкости СМП………………………………………………………90
Раздел на иностранном языком………………………………………………………..95
Раздел «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»…………………………………………………………………….106
Раздел «Социальная ответственность»……………………………………….125
Список литературы………………………………………………………………………144
В машиностроении большое внимание уделяется повышению
работоспособности инструмента. Увеличение работоспособности
инструмента можно обеспечить за счёт увеличения его стойкости,
уменьшения вероятности поломки инструмента и уменьшения
интенсивности выкрашивания его режущих кромок. Для уменьшения
хрупкого разрушения сменных многогранных пластин (СМП) с
механическим креплением, наиболее часто используемых в режущих
инструментах, необходимо выполнить анализ их
напряжённо-деформированного состояния (НДС), найти рациональную
геометрию и конфигурацию СМП для производительной обработки.
В данной работе выполнены исследования распределения контактных
напряжений на рабочих поверхностях, что является неотъемлемой частью
для нагружения модели СМП внешними нагрузками и последующего расчёта
внутренних напряжений методом конечных элементов (МКЭ).
При увеличении подачи происходит увеличение контактных
напряжений на передней поверхности. Знание наибольшего нормального и
касательного контактных напряжений даст возможность оценки прочности
инструментального материала для сопротивления этим нагрузкам. Другой
проблемой является появление фаски износа на задней поверхности и, как
следствие, увеличение на ней контактных напряжений. Именно увеличение
нагрузки со стороны задней поверхности является в большинстве случаев
причиной поломки режущих инструментов.
Несмотря на большое количество исследований в этой области,
влияние геометрии режущего инструмента и, в частности, переднего угла на
внутренние напряжения остаётся недостаточно изученным.
Построение математических моделей СМП для расчётов с помощью
программного обеспечения ANSYS позволило в данной работе выполнить
анализ влияния геометрии режущего инструмента и режима резания на НДС
режущего клина и всего инструмента.
1. Цели и задачи исследования
Цель работы: Исследовать повышение надёжности работы сменных
многогранных пластин (СМП), построить эпюры контактных напряжений
при обработке стали и определить эмпирические формулы для расчёта длины
контакта при разных передних углах и режимах резания, рассчитать НДС
режущего инструмента и дать соответствующие рекомендации для
изготовления СМП и их эксплуатации.
Задачи исследования:
1. Анализ литературы по исследованию режущего инструмента на
прочность и стойкость.
2. Измерить составляющие силы резания и длину контакта стружки с
передней поверхностью.
3. Определить эмпирические формулы для расчёта длины контакта стружки
с передней поверхностью при разных передних углах и режимах резания.
4. Построить эпюры контактных напряжений при обработке стали 40Х.
5. Определение эмпирических формул для расчёта параметров эпюр
контактных напряжений.
6. Исследовать напряженно-деформированное состояние режущих (НДС)
1. Энциклопедия по машиностроению XXL
2. КожевниковД.В.,КирсановС.В.Резаниематериалов.–М.:
Машиностроение, 2012. –304 с..
3. Кожевников Д.В., Гречишников В.А., Кирсанов С.В., Григорьев С.Н.,
Схиртладзе А.Г. Режущий инструмент: учебник для вузов / Под общ. ред. С.В.
Кирсанова. М.: Машиностроение, 2014, 520 с.
4. Развитие науки о резании металлов /В.Ф. Бобров, Г.И. Грановский, Н.Н.
Зорев и др. – Москва: Машиностроение, 1967. – 416 с.
5. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента/Полетика
М.Ф. – Москва: Машиностроение, 1969. – 148 с.
6. Армарего И.Дж., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. М.:
Машиностроение, 1977. 326 с.
7. БобровВ.Ф.Основытеориирезанияметаллов.М.:
Машиностроение,1975.344с.
8. Каталогинструментов.Твёрдосплавныйинструментроссийского
производства. АО «Кировоградский завод твёрдых сплавов» 2019, открытый
доступ www.kzts.ru.
9. Чэнь Юэчжоу. Особенности исследования контактных напряжений на
поверхностях резца / Чэнь Юэчжоу, Чжао Цзялунь, В. Н. Козлов; науч. рук.
В. Н. Козлов // Научная инициатива иностранных студентов и аспирантов
российскихвузовсборникдокладовIXВсероссийской
научно-практической конференции, Томск, 24-26 апреля 2019 г.: /
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
(ТПУ) . — Томск : Изд-во ТПУ , 2019 . — [С. 59-66] .
10. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах, т.2. Под ред.
Косиловой А.Г. и Мещерякова Р.К. – М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.
11. Zhang J., Kozlov V. N., Guo Y., Sabavath S. K. Contact loads on surfaces of
worn out cutter in steel machining [Electronic resource] / Zhang Jiayu [et al.]; sci.
adv.V. N. Kozlov //Научнаяинициативаиностранныхстудентови
аспирантов российских вузов : сборник докладов VIII Всероссийской
научно-практической конференции, Томск, 16-18 мая 2018 г. / Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск:
Изд-во ТПУ, 2018. — [С. 39-45].
12. ФилипповА.В.,ПроскоковА.В.Исследованиепроцесса
стружкообразованияприрезанииметалловметодомцифровой
корреляционной спекл-интерферометрии. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Сер. Машиностроение, 2014, № 2, c. 100–113.
13. V. N. Kozlov, Flank Contact Load Distribution at Cutting Tool Wear, Proc. 7th
Int. Forum on Strategic Technology (2012) 2 147-151.
14. Козлов В.Н., Чжан Ц. Влияние вида нагружения на расчёт внутренних
напряжений в режущем клине // Известия Тульского государственного
университета. Технические науки. – 2017. – № 8, ч. 2. – с. 88-94.
15. 77-48211/492011, 10 октябрь 2012 г, УДК621.914, Возможности
использования динамометра Kistler для испытания металлорежущих
станков ,Утенков В. М., Быков П. А
16. Чжан Цзяюй. Прочность режущего инструмента при врезании / Чжан
Цзяюй, Ли Ян, В. Н. Козлов; науч. рук. В. Н. Козлов // Научная инициатива
иностранных студентов и аспирантов российских вузов сборник докладов IX
Всероссийской научно-практической конференции, Томск, 24-26 апреля 2019
г.:/НациональныйисследовательскийТомскийполитехнический
университет (ТПУ) . — Томск : Изд-во ТПУ , 2019 . — [С. 46-52] .
17. Полетика М.Ф., Собанин А.Л., Кужларов В.Н. Силы и деформации на
различных участках задней поверхности резца // Вопросы оптимального
резания металлов. – Уфа, Изд-во УФАИ, 1976. – С. 76-78.
18. Справочникконструктора-инструментальщика./подред.В.А.
Гречишникова, С.В. Кирсанова. М.: Машиностроение, 2006, 542 с.
19. Чжан, Ц.. Влияние вида износостойкого покрытия на стойкость режущего
инструмента [Электронный ресурс] / Ц. Чжан, В. Н. Козлов, Ш. Лю //
Современные проблемы машиностроения сборник научных трудов XII
Международной научно-технической конференции, г. Томск, 28 октября – 1
ноября2019г.:/НациональныйисследовательскийТомский
политехнический университет (ТПУ) ; под ред. А. Ю. Арляпова [и др.] . —
Томск : Изд-во ТПУ , 2019 . — [С. 160-163] . — Заглавие с экрана. —
Свободный доступ из сети Интернет.
20. Бобров В.Ф. Влияние угла наклона главной режущей кромки инструмента
на процесс резания металлов. М.: Машгиз, 1962. 152 с.
21. ВасильевА.С.,ДальскийA.M.,ЗолотаревскийЮ.Н.,Кондаков
А.И.Направленное формирование свойств изделий машиностроения / Под
ред. А.И. Кондакова. М.: Машиностроение, 2005. 352 с.
22. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер B.C. Резание материалов:
Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. М.: Изд-во
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 448 с.
23. Kirsanov S. V., Babaev A. S. Study of Accuracy and Surface Roughness of
Holes in Comparative Testing of Small Diameters Gun Drills // IOP Conference
Series: Materials Science and Engineering. – 2014. – V. 66. – I. 1. – P. 1-5.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (373 отзыва)
5 (428 отзывов)
5 (91 отзыв)
5 (18 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
5 (154 отзыва)
5 (49 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
