НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: Yaroslavtsev_P.pdf (605.96Кб)

УДК 621.91.01:621.787.4	Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

В последние десятилетия разработаны и получили развитие так называемые комбинированные методы обработки, основанные на параллельном, последовательном или параллельно-последовательном совмещении различных видов энергетических воздействий на заготовку. Совмещение двух или более источников внешней энергии водном методе обработки может быть направлено на решение разных технологических задач, таких как: совершенствование базового метода с целью улучшения технико-экономических и технологических показателей обработки,  расширение технологических возможностей метода, повышение надежности и стабильности технологического процесса изготовления деталей и др. Кроме того, комбинированные методы обработки рассматриваются как одно из средств, которое может способствовать сокращению количества операций в технологическом процессе, позволяет повысить производительность труда.

При разработке комбинированных технологий одной из главных научных задач является установление общих закономерностей взаимодействия и взаимовлияния потоков энергий, подведенных к зоне обработки. Результат такого взаимовлияния проявляется в формировании технологических показателей обработки и определяет наиболее рациональные режимные параметры технологического процесса. 

На примере выполненных в МГТУ им. Н.Э. Баумана исследований  комбинированного метода резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД) получена количественная оценка взаимовлияния энергетических составляющих процесса обработки. Показана непосредственная связь между рациональным соотношением двух видов механической энергии, подведенной в зону обработки, условиями обработки и оптимальными режимными параметрами.

Предложена физическая модель процесса стружкообразования при обработке с ОПД. Сущность модели заключается в количественном сопоставлении удельных работ, которые затрачиваются на деформирование материала срезаемого слоя при обычном резании и резании с ОПД. Экспериментально подтверждено, что конечные напряженно-деформированные состояния материала срезаемого слоя в том и другом случаях практически совпадают. В то же время, при резании с ОПД часть работы, затрачиваемой на пластические деформации, предварительно выполняется дополнительным механическим источником энергии – устройством для поверхностного пластического деформирования материала. В результате режущим инструментом совершается лишь оставшаяся часть работы, что может способствовать снижению силы и температуры резания. Сила и температура резания определяют напряженность процесса механической обработки. Уменьшение этих параметров при резании с ОПД позволяет в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала повысить период стойкости режущего инструмента  (до 2–6 раз) и производительность труда (до 1,1–1,6 раза).

Однако, максимальная эффективность дополнительного механического воздействия достигается лишь в тех случаях, когда имеет место оптимальное соотношение удельных энергий поверхностного деформирования материала срезаемого слоя и процесса стружкообразования при резании. Экспериментальные данные показывают, что при малых удельных нагрузках предварительного деформирования материала повышение этих нагрузок приводит к увеличению доли дополнительной энергии в процессе удаления срезаемого слоя, что способствует возрастанию эффективности процесса резания с ОПД. В то же время, с ростом степени предварительной пластической деформации удаляемого материала увеличивается микротвердость срезаемого слоя. Это оказывает отрицательное влияние на условия взаимодействия контактных поверхностей инструмента с материалом заготовки, увеличивает напряженность процесса резания, приводит к снижению технико-экономических показателей обработки. В результате при повышенных удельных нагрузках предварительного деформирования отрицательные факторы становятся преобладающими и вызывают сначала снижение эффективности процесса, а дальнейшее увеличение работы деформации приводит к отрицательному эффекту воздействия дополнительной энергии ОПД.

Таким образом, эффективность воздействия дополнительных внешних энергий в комбинированных методах обработки зависит от многих факторов и результат такого воздействия на заготовку может изменяться в широких пределах.

Рассмотренный подход, основанный на количественном сопоставлении суммы внешних энергетических воздействий и оценки их влияния на эффективность процесса обработки, может быть использован при отработке и выборе режимных параметров для многих современных комбинированных методов и технологий изготовления деталей.

Список литературы

1. Ярославцев В.М. Технологический процесс – энергетический преобразователь // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 7. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/414854.html (дата обращения 01.01.2014). DOI: 10.7463/0712.0414854
2. Ярославцев В.М. Новое о процессе резания // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2000. № 4. С. 32-46.
3. Ярославцев В.М., Ярославцева Н.А. Прогнозирование надежности реновируемых деталей машин на основе анализа структуры технологии восстановления // Методы менеджмента качества. 1999. № 8. С. 52-58.
4. Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Ярославцев В.М. Нетрадиционные методы обработки материалов. М.: Изд-во МГОУ, 2007. 212 с.
5. Подураев В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания. М.: Машиностроение, 1977. 304 с.
6. Подураев В.Н., Камалов В.С. Физико-химические методы обработки. М.: Машиностроение, 1973. 346 с.
7. Кузнецов А.М., Марин А.З. Обработка комбинированным протягиванием круглых отверстий в деталях из вязких материалов // Автомобильная промышленность. 1970. № 4. С. 33-35.
8. Зыкин А.С., Никифоров В.Г. Размерный износ резцов при точении с электроконтактным нагревом // Станки и инструмент. 1973. № 4. С. 8-9.
9. Филоненко С.Н., Слободяник П.Т. Деформация срезаемого слоя и шероховатость поверхности при точении труднообрабатываемых материалов, охлажденных до низких температур // Станки и инструмент. 1975. № 2. С. 18-19.
10. Гурвич Р.А. Алмазно-электролитическое сверление // Машиностроитель. 1973. № 2. С. 21-25.
11. Усов С.В., Назаров Ю.Ф., Коротков И.А. Комбинированные методы обработки в машиностроении: учеб. пособие. М.: ЮНИТ, 2002. 243 с.
12. Ярославцева Н.А., Ярославцев В.М., Подураев В.Н. Способ обработки резанием: а.с. № 358089 (СССР). 1972. Бюл. № 34.
13. Ярославцев В.М.  Способ обработки резанием с опережающим пластическим деформированием: а.с. № 407648 (СССР). 1974. Бюл. № 47.
14. Ярославцев В.М. Резание с опережающим пластическим деформированием: учеб. пособие по курсу «Перспективные технологии реновации». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 46 с.
15. Ярославцев В.М. Механика процесса резания пластически деформированных металлов с неоднородными свойствами по толщине срезаемого слоя // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2011. № 8. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/195350.html (дата обращения 01.02.2014).
16. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и текучести. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
17. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, 1978. 368 с.
18. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких металлов / А.М. Даниелян, П.И. Бобрик, Я.Л. Гуревич, И.С. Егоров. М.: Машиностроение, 1965. 308 с.
19. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. 200 с.