Исследование влияния технологических параметров процесса высокоскоростного фрезерования на качество обработки закаленных сталей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

Основы научных исследований

«Исследование влияния технологических параметров процесса

высокоскоростного фрезерования на качество обработки

закаленных сталей»

Выполнил:

ст. гр. ТМ 15-1

Проверил:

г. Краматорск , 2018

Цель работы: Проведение всесторонних исследований технологических параметров процесса резания закаленных сталей на базе метода конечных элементов и экспериментального подхода. Применение результатов компьютерного моделирования для прогнозирования распределения температур, напряжений в процессе резания и характера стружкообразования, также для оценки поверхностной целостности и твердости обработанного материала. Применение экспериментального подхода для оценки шероховатости, поверхностной микротвердости и характера нарушенного слоя обработанного материала при разных режимах обработки.

В процессе высокоскоростного фрезерования основными переменными процесса являются скорость резания, глубина среза и поперечная подача [1]. В условиях малых глубин среза металла при высоких скоростях резания актуальным становится вопрос нецелесообразности применения традиционных знаний о процессе фрезерования при назначении режимов резания, так как это может стать причиной быстрого износа инструмента, отклонения его формы, поломки, ухудшения поверхностной целостности обработанного материала и снижения производительности. Из обзора работ зарубежных авторов [2,3] следует, что разработке новых технологий обработки материалов уделяется огромное внимание, однако на сегодняшний день такие технологии еще полностью не изучены, в связи с чем, существующий опыт и понимания процессов, которые протекают в зоне ВСР (высокоскоростное резание), ограничены. Из-за отсутствия подробных рекомендаций производителей и разработанных методик назначения адекватных режимов обработки, актуальной становится задача поиска технологических решений, способных ограничить применения метода «проб и ошибок», который на практике далеко не всегда обеспечивает положительный результат, но практически всегда является экономически нецелесообразным. Из-за высокой стоимости инструмента для ВСО (высокоскоростная обработка), больших температур в зоне резания и необходимости применения специального оборудования к нововведениям в процессе обработки относятся довольно консервативно.

Таким образом, систематические знания и представление о влиянии технологических параметров процесса высокоскоростного резания на качество обработанного материала и производительность инструмента является необходимым условием для инженеров, что даст возможность увеличить срок службы инструмента и способствует назначению адекватных режимов обработки.

Целью данной работы является всестороннее исследование влияния технологических параметром процесса обработки закаленных сталей на базе метода конечных элементов и экспериментального подхода. Так как закалённые стали имеют промежуточное состояние между пластичными и хрупкими металлами, причем закаленные стали высокой твердости являются типичными хрупкими материалами, поэтому в процессе шлифования закалённых сталей происходит «вырывание» зерен материала из кристаллической решетки, а процесс ВСФ (высокоскоростное фрезерование) «высвобождает» свойства пластичности у хрупких материалов.

Применения МКЭ (метод конечных элементов) позволяет при исследовании комплексно учитывать геометрию инструмента, термомеханические свойства материала, контактные схемы обработки и режимы резания, что делает этот подход наиболее перспективным в сравнении с известными на сегодняшний день. Исследование 2D моделей позволяет конкретно определить минимальную толщину стружки, зато работа с 3D моделями дает возможность мониторинга поверхности обработанной детали, характера стружкообразования и стойкости инструмента.