НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

ГРОМОВИЙ ОЛЕКСІЙ АНДРІЙОВИЧ

УДК 621.914

РОЗРОБКА ЧИСТОВИХ КОСОКУТНИХ ТОРЦЕВИХ ФРЕЗ

З КОМБІНОВАНИМИ СХЕМАМИ РІЗАННЯ

Спеціальність 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Житомирському інженерно-технологічному інституті на кафедрі технології машинобудування і конструювання технічних систем Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Мельничук Петро Петрович,

Житомирський інженерно-технологічний інститут,

ректор, завідувач кафедри технології машинобудування

і конструювання технічних систем.

Офіційні опоненти:

член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор

РОДІН Петро Родіонович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ, професор кафедри інструментального виробництва

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник,

КРИВОШЕЯ Анатолій Васильович, Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник.

Провідна установа

Запорізький національний технічний університет, кафедра “Металорізальні верстати і інструменти”, Міністерство освіти і науки України, м. Запоріжжя.

Захист відбудеться 25 листопада 2002 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.002.11 при Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, навчальний корпус № 1, ауд. .

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий 25 листопада 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Кузнєцов Ю.М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Корпуси механізмів, приладів, апаратів, а також опори, рами, станіни складають більше 13% масиву продукції машинобудування і металообробки. Матеріалом цих деталей є чавуни (близько 60%) і загартована сталь (до 20%). В технологічних процесах виготовлення деталей від 10 % до 50% деталей повинні мати шорсткість оброблених поверхонь не більше 1,6 мкм.

Останнім часом чистова обробка плоских поверхонь все частіше виконується торцевим фрезеруванням, як правило, стандартними торцевими фрезами, які мають ряд недоліків. Усунення цих недоліків є важливою задачею, яка може вирішуватись в кількох напрямках. Одним з напрямків вирішення поставленої задачі є проектування більш досконалих конструкцій фрез з комбінованими схемами різання, які б відповідали поставленим вимогам та враховували накопичений досвід та результати сучасних наукових досліджень, з метою подальшого застосування таких фрез на виробництві.

При розробці спеціальних торцевих фрез з комбінованими схемами різання основною метою є встановлення раціональних конструктивних параметрів фрез та режимів експлуатації. Крім цього, застосування чистових торцевих фрез з комбінованими схемами різання викликає необхідність вивчення особливостей кінематики обробки.

Дослідження та вирішення розглянутих питань, які направлені на підвищення якості чистової обробки плоских поверхонь деталей, є актуальною задачею і має велике значення на сучасному етапі розвитку інструментального виробництва та машинобудування в цілому.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація є складовою частиною досліджень, що виконувались в Житомирському інженерно-технологічному інституті за пріоритетним напрямком "Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисловому комплексі" згідно з Законом України "Про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки" від 11 липня 2001р. №2623-III (науково-дослідна робота "Розробка прогресивного багатолезового інструменту для чистової обробки плоских протяжних поверхонь на вертикально-фрезерних верстатах" РК №0102V005622).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертації є підвищення якості обробки плоских поверхонь чавунних та стальних загартованих деталей за рахунок використання нових конструкцій, в яких застосовані ступінчасті схеми різання, косокутна безвершинна геометрія різальних ножів, комбінування рухів різальних ножів в процесі обробки.

Для досягнення поставленої мети запропоновано вирішення наступних завдань:

·

·

·

·

·

·

Об’єкт і предмет дослідження. Об’єктом дослідження є чистові косокутні торцеві фрези, оснащені НТМ (надтвердими матеріалами), з комбінованими схемами різання. Предметом дослідження є визначення раціональних конструктивних параметрів чистових косокутних торцевих фрез, оснащених НТМ, з комбінованими схемами різання та режимів їх експлуатації.

Методи досліджень. Теоретичні та експериментальні дослідження, розробка практичних рекомендацій проводились на основі використання положень технології машинобудування, теорії різання металів, засобів математичного і комп'ютерного моделювання на ЕОМ. Експериментальні дослідження проводились з використанням сучасної вимірювальної апаратури.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше теоретично обгрунтована та запропонована нова комбінована схема обробки плоских поверхонь торцевими фрезами з регулюванням положення профілюючого ножа, на основі якої розроблено новий спосіб фрезерування, за яким найбільшу частину припуску видаляють різальними ножами нерухомо закріпленими відносно корпусу фрези, що рухається за коловою траєкторією; після чого чистовий припуск видаляють різальними ножами, розташованими в радіальному напрямку на найменшій відстані від осі фрези з найбільшим вильотом і рухаються за прямолінійною траєкторією, перпендикулярною до вектора повздовжньої подачі заготовки, і інструмент, що реалізує комбіновану схему обробки. Перевагою запропонованої схеми обробки є підвищення якості обробки в напрямку перпендикулярному до вектора повздовжньої подачі заготовки.

2. За результатами аналізу силового навантаження ножів торцевої фрези встановлені раціональні конструктивні параметри фрез з комбінованими схемами різання для підвищення якості обробки.

3. Визначені геометричні та кінематичні умови забезпечення підвищення якості обробки чистовими косокутними торцевими фрезами з комбінованими схемами різання.

4. Експериментально досліджені особливості впливу режимів різання на сили різання, шорсткість оброблених поверхонь чавунних та стальних загартованих деталей.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення одержаних в роботі результатів полягає в наступному: розроблено та виготовлено конструкцію торцевої ступінчастої фрези з косокутною геометрією ножів і з комбінованою схемою різання; при обробці чавунних і стальних загартованих деталей досягнуто підвищення якості обробки по ширині фрезерування за рахунок використання спроектованої фрези з ножами, оснащеними НТМ, з комбінованою схемою різання; розроблено рекомендації щодо вибору конструктивних і геометричних параметрів чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання для обробки чавунних і стальних загартованих деталей та запропоновано рекомендації щодо вибору раціональних режимів експлуатації фрези. Сконструйована чистова косокутна торцева фреза з комбінованою схемою різання впроваджена у виробництво на ВАТ фірма “Беверс” (м. Бердичів) при обробці корпусних та плоских деталей верстатів, а також в учбовому процесі на кафедрі “Технологія машинобудування і конструювання технічних систем” Житомирського інженерно-технологічного інституту.

Особистий внесок здобувача. Автором дисертації особисто розроблена нова конструкція чистової торцевої фрези з комбінованою схемою різання з косокутною геометрією ножів та проведена експериментальна частина роботи, запропонована методика розрахунку основних кінематичних параметрів процесу обробки торцевими ступінчастими фрезами з рухомим в процесі обробки ножем. Проведені експериментальні та виробничі дослідження підтвердили підвищення якості обробки розробленою конструкцією чистової торцевої фрези порівняно із фрезами стандартних конструкцій. В науково-дослідній роботі автор брав активну участь як в теоретичній, так і в експериментальній частинах.

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи доповідалися і були схвалені на: міжнародній науково-технічній конференції "XXVI JUPITER CONFERENCE" (Белград, 2000), 15-й Щорічній міжнародній науково-технічній конференції "Прогрессивные технологии в машиностроении" (ТЕХНОЛОГИЯ 2000) (Одеса, 2000), міжнародній науково-технічній конференції "MECHANIKA " (Ржешов, 2000), 2-й міжнародній науково-технічній конференції "Процеси механічної обробки, верстати та інструмент" (Житомир, 2001), міжнародній науково-технічній конференції "TOOLS 2002" (Братислава, 2002), міжнародній науковій конференції "Современные проблемы механики и физико-химии процессов резания, абразивной обработки и поверхностного пластического деформирования" (Киев, 2002), 1-му міжнародному колоквіумі молодих вчених "Інструмент" (Київ, 2002).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 12 наукових робіт, в тому числі 10 статей в провідних фахових виданнях, 1 деклараційний патент України на винахід.

Структура і обсяг роботи. Робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Зміст викладено на 172 сторінках, що включають в себе 140 сторінок основного тексту, 106 рисунків і 23 таблиць, список використаної літератури з 92 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В першому розділі подано аналіз опублікованих за останні роки вітчизняних і зарубіжних рішень (у тому числі патентів та авторських свідоцтв) по удосконаленню конструкції чистових

торцевих фрез. Умовно всі чистові торцеві фрези було розподілено на дві основні групи:–

інструмент з регулюванням різальних ножів в процесі обробки;–

інструмент з нерухомо закріпленими різальними ножами.

Для подальшого використання за базовий був обраний інструмент з регулюванням різальних ножів в процесі обробки. Серед напрямків удосконалення базового інструменту можна виділити декілька основних:

застосування прогресивних схем зрізування припуску;–

спірально-ступінчасте розташування різальних ножів;–

застосування ножів з радіусною каліброваною кромкою і можливістю регулювання торцевого биття.

Розглянуті процеси фінішної обробки плоских поверхонь розроблені недостатньо. Має місце суперечливість існуючих рекомендацій щодо застосування та умов експлуатації чистових торцевих фрез, використання яких дозволяє підвищити якість обробки плоских поверхонь деталей.

На кафедрі технології машинобудування і конструювання технічних систем ЖІТІ було запропоновано застосування комбінованої схеми різання, в якій поряд з нерухомо закріпленими відносно корпуса фрези ножами існує профілюючий різальний ніж з необхідною геометрією і можливістю руху в процесі обробки, в напрямку перпендикулярному до вектора подачі заготовки для забезпечення високої якості обробки по ширині торцевого фрезерування.

Тому було виділено ряд пріоритетних напрямків, за якими проводились подальші дослідження, а саме необхідно було: –

розробити конструкцію чистової косокутної торцевої фрези, оснащеною НТМ, з комбінованою схемою різання;–

виконати силовий аналіз для фрези з комбінованою схемою обробки;–

дослідити вплив похибок верстата на формоутворення поверхні;–

визначити вплив режимів різання на експлуатаційні показники оброблених поверхонь та встановити їх раціональні значення при обробці стальних загартованих та чавунних деталей;–

практично підтвердити доцільність використання розробленої конструкції чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання і рекомендованих параметрів проведення експериментальних досліджень для фінішної обробки деталей із чавунів і загартованих сталей;

В другому розділі запропонована комбінована схема різання з регулюванням положення профілюючого різального ножа в процесі обробки.

Удосконалення схеми плоского фрезерування торцевими фрезами реалізується шляхом зняття припуску різальними ножами, де найбільшу частину припуску видаляють різальними ножами, які нерухомо закріплені відносно корпусу фрези. Корпус рухається за коловою траєкторією, після чого чистовий припуск видаляють різальними ножами, які розташовані в радіальному напрямку на найменшій відстані від осі фрези з найбільшим вильотом відносно нерухомих різальних ножів і рухаються за прямолінійною траєкторією перпендикулярно до вектора повздовжньої подачі заготовки, що забезпечить підвищення якості обробки в напрямку, перпендикулярному до вектора повздовжньої подачі заготовки (рис. 1).

Формування перерізу зрізу в напрямку, паралельному подачі заготовки, має вигляд (рис. 2)

Формування перерізу зрізу відбувається наступним чином (рис. 3):

Силовий аналіз здійснювався за рівняннями розробленими Розенбергом А.М. і Розенбергом О.О. з уточненнями до умов чистового торцевого фрезерування. Для розрахунку складових сили різання: колової сили , подачі та осьової сили різання була створена методика визначення кількості ножів, які приймають участь в різанні, та реалізований алгоритм і програма обчислення на ЕОМ на мові програмування С++.

Результати моделювання показують, що складові сили різання для запронованого методу фрезерування розраховуються за наступною умовою:

де – поточний час обертання, – частина періоду обертання інструменту, в який здійснюється різання рухомим різальним ножем, – сумарна миттєва сила різання нерухомо закріпленими ножами, – сила різання, що діє на рухомий в процесі обробки різальний ніж.

Для визначення раціональної кількості ступіней фрези з комбінованою схемою різання був розраховані складові сили різання , , із врахуванням змінюваної кількості ножів, які приймають участь в різанні. Проведена апроксимація складових рядами Фур'є. Чисельний аналіз виконано в пакеті MathCad. За результатами аналізу отримані максимальні і середні значення складових сили різання (рис. 4) і розрахований силовий коефіцієнт нестабільності фрезерування для одно- і багатоступінчастих фрез (табл. 1).

Таблиця 1

№ з/п | Схема різання | , Н | , Н

1. | одноступінчаста | 144,06 | 94,483 | 1,524

2. | трьохступінчаста | 48,022 | 32,698 | 1,468

3. | девятиступінчаста | 16,008 | 11,311 | 1,415

Результати розрахунків показують, що найбільш стабільними в процесі обробки є багатоступінчасті фрези. Для запропонованої комбінованої схеми різання рекомендована конструкція з 9-ма ступенями.

Одним із показників якості обробки є відхилення від площинності оброблених поверхонь.

Запропонована комбінована схема плоского фрезерування дозволяє отримати наступний профіль обробленої поверхні з відхиленням від площинності f  мм :

1) при відхиленні вісі шпинделя в напрямку подачі (рис. .а);

2) при відхиленні вісі шпинделя в напрямку, перпендикулярному подачі (рис. .б)

У третьому розділі виконано конструювання чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання, запропоновано методику досліджень для визначення силових факторів обробки і методику визначення параметрів мікрогеометрії оброблених поверхонь.

Конструктивно фреза складається із корпуса, в якому закріплені різальні ножі. Установка фрези на верстаті представлений на рис. 7. Кріплення різальних ножів здійснюється клиновим затискаючим механізмом. В плунжері встановлений і закріплений за допомогою гвинта рухомий різальний ніж з можливістю точного регулювання його осьового вильоту мікрометричним гвинтом. Копір, який забезпечує прямолінійний рух різального ножа в процесі обробки, закріплюється до корпусу шпиндельної коробки.

Вигляд фрези з торця і схематичне розташування різальних ножів за логарифмічними спіралями показано на рис. 8.

Запропонована конструкція чистової торцевої фрези з комбінованою схемою різання дозволяє:–

реалізовувати рух профілюючого різального ножа за прямолінійною траєкторією перпендикулярно до вектора подачі заготовки і вирівняти шорсткість обробки за шириною фрезерування; –

зрізати основну частину припуску різальними ножами, які рухаються відносно оброблюваної поверхні за коловими траєкторіями і закріплені нерухомо в корпусі фрези;–

за рахунок ступінчастого розташування різальних ножів підвищити максимальну глибину різання і поєднати чорнові і чистові операції за один прохід;–

здійснити регулювання осьового вильоту різальних ножів при необхідності корегування глибини різання;–

використовувати в якості матеріалу різальної частини ножі з НТМ, які дозволяють значно підвищити якість обробленої поверхні, стійкість інструмента та продуктивність обробки; –

забезпечувати косокутне різання, що дає можливість зменшити питомі навантаження на одиницю довжини різальних кромок ножів, і таким чином в значній мірі додатково підвищити стійкість різальних ножів;–

застосовувати фрезу для обробки плоских поверхонь на верстатах фрезерної і шліфувальної групи.

Диференційне рівняння руху профілюючого різального ножа в напрямку подачі має вигляд:

де – миттєве положення різального ножа, – маса рухомого вузла, – коефіцієнт тертя, – жорсткість пружини рухомого вузла, – рівнодіюча складових сили різання, які діють на профілюючий різальний ніж.

Результати моделювання в системі Excel XP представлені на рис. 10. (рис. 10):

Аналіз отриманих значень показує, що сила попереднього стиску пружини рухомого різального вузла забезпечує його лінійну траєкторію під час чистової обробки розробленою торцевою фрезою з комбінованою схемою різання (P < 100 Н).

Для забезпечення зрізання тонких перерізів зрізуваних шарів доцільно використовувати для фрез ножі з косокутною геометрією з кутами нахилу різальних кромок із передньою плоскою та задньою циліндричною поверхнями (рис. 9).

Перетин задньої циліндричної з плоскою передньою поверхнею утворює монотонну різальну кромку, що полегшує процес її заточки та створює умови різання, близькі до вільного різання.

Для отримання значень складових сили різання , , , в процесі обробки був використаний монолітний трикомпонентний фрезерний динамометр з блоком датчиків, блоком спряження з ПЕОМ і пакетом обробки сигналів (ПОС).

Вимірювання мікрогеометрії оброблених поверхонь оброблених чистовими фрезами з комбінованою схемою різання проводилось на профілографі Talysurf (Англія).

З метою забезпечення достовірності експериментальних досліджень визначалися характеристики геометричної точності і жорсткості верстата, на якому виконувалися дослідження.

Основною метою експериментальних досліджень, наведених в четвертому розділі, є перевірка результатів теоретичного аналізу та розроблених на його основі рекомендацій щодо визначення параметрів якості при обробці чавунних і стальних загартованих деталей, силових характеристик процесу різання, дослідження експлуатаційних характеристик оброблених поверхонь.

Об’єктом досліджень була спроектована торцева ступінчаста фреза діаметром 320 мм, оснащена гексанітом–Р. Максимальна ширина оброблюваної деталі – 90 мм.

Для співставлення складових сили різання, що виникають при різанні ножами фрези, які мають безвершинну косокутну геометрію, знадобилися додаткові досліди. Для виключення похибки співставлення, пов’язаної з фізико- механічними властивостями і твердістю оброблюваного матеріалу, проводилося фрезерування деталей з чавуну СЧ21 та загартованої сталі ножами з косокутними безвершинними ножами (матеріал різальної частини – гексаніт-Р) без рухомого різального ножа та фрезою з рухомим різальним ножем.

Встановлено, що питоме навантаження на одиницю довжини різальної кромки для ножів чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання складає близько 250 Н/мм, що відповідає стандартним умовам чистового косокутного різання, що дозволяє припустити їх високу зносостійкість.

Збільшення швидкості різання для спроектованих фрез призводить до зменшення всіх складових сил різання, що особливо важливо при умові недостатньої жорсткості технологічної системи. Підвищення подачі призводить до збільшення складових сил різання, особливо при обробці загартованих сталей. При використанні чистової торцевої фрези з рухомим різальним ножем складова сили різання перевищує складову (рис. ), що сприяє створенню у об’ємі різального клину напружень стиску.

Для порівняння статистичних параметрів профілограм для фрез з традиційною і комбінованою схемами різання проводилась обробка чавунних деталей (матеріал – СЧ21) фрезою з комбінованою схемою різання. Обробка виконувалась з використанням рухомого різального ножа і без нього. Розташування різальних ножів за спірально-ступінчастою схемою різання. Режими різання: nхв-1, Sхв = 15 мм/хв, = 0,75 мм, глибина різання рухомим ножем –0,05 мм.

Фотографія обробленої поверхні представлена на рис. 12. Отримані параметри мікрогеометрії обробки представлені на рис. 13.

Дисперсія відхилень отриманих значень від середніх складає відповідно: 0,02 мкм і 0,011 мкм. При використанні запропонованої конструкції фрези досягається зменшення дисперсій відхилень значень середньоарифметичної висоти мікронерівностей в 1,82 рази відповідно до фрези зі схемою різання без рухомого різального ножа. Відмічається зменшення середнього кроку нерівностей профілю , висот найбільшого виступу профілю , найбільшої висоти нерівностей профілю .

Обробка деталей із чавунів і загартованих сталей на ВАТ "Беверс" (м. Бердичів) показала, що розроблена чистова торцева фреза має більш високу якість обробки по відношенню до чистових торцевих фрез стандартних конструкцій. За рахунок ступінчастого розташування ножів, використання косокутної геометрії ножів і формування рухомим ножем прямолінійних штрихів обробки перпендикулярно до вектора подачі заготовки фрези можуть бути застосовані для напівчистової та чистової обробки деталей з додержанням всіх вимог до якості обробки.

Впровадження фрези у виробництво показало, що при обробці деталей із чавунів і загартованих сталей досягається підвищення продуктивності обробки до 20% по відношенню до обробки стандартними фрезами, оснащеними НТМ.

Встановлено, що використання комбінованої схеми різання веде до вирівняння шорсткості обробки за шириною фрезерування, формування прямолінійних штрихів обробки в напрямку перпендикулярному повздовжній подачі.

Середньоарифметична висота мікронерівностей оброблених поверхонь для чавунних деталей становила Ra = 0,6 – 1,1 мкм, для стальних загартованих деталей – Ra = 0,6 – 1,5 мкм.

ВИСНОВКИ

1. Проведене теоретичне дослідження аспектів чистового торцевого фрезерування дозволило розробити спосіб плоского фрезерування та конструкцію чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання, оснащену надтвердими матеріалами, для чистової обробки плоских поверхонь чавунних та стальних загартованих деталей і тим самим підвищити якість обробки, порівняно із фрезами стандартних конструкцій.

2. Експериментально обгрунтовано доцільність використання комбінованої схеми різання з від’ємними кутами нахилу радіусних (r = 5–10 мм) різальних кромок.

3. Розроблена методика розрахунку та програми на ПЕОМ основних параметрів процесу чистового торцевого фрезерування ступінчастими фрезами з комбінованою схемою різання.

4. Встановлено, що використання комбінованої схеми різання призводить до вирівняння середньоарифметичної висоти мікронерівностей за шириною фрезерування, формування прямолінійних штрихів обробки в напрямку, перпендикулярному повздовжній подачі.

5. При обробці сірого чавуну і загартованої сталі рекомендовані наступні режими різання і геометрія ножів: V ,2 м/с, Sхв = 30 мм/хв, глибина різання t = 0,75 мм, задній кут , передній кут , кут нахилу різальної кромки , радіус задньої поверхні нерухомо закріплених ножів r = 5 мм, для рухомого – r = 10 мм.

6. За результатами впровадження розробленої фрези на ВАТ “Беверс” (м. Бердичів) відбулось підвищення продуктивності обробки до 20% по відношенню до обробки стандартними фрезами, оснащеними НТМ. Середньоарифметична висота мікронерівностей оброблених поверхонь для чавунних деталей становила Ra = 0,6 – 1,1 мкм, для стальних загартованих деталей – Ra = 0,6 – 1,5 мкм.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1)

Здобувачем розроблена методика розрахунку сил різання, які виникають при обробці деталей ступінчастими торцевими фрезами.

2)

Здобувачем проведені експерименти та виконано узагальнення результатів експериментальних даних.

3)

Здобувачем проведена експериментальна частина з визначення кутів сходу стружки та ступіня деформації зрізуваного шару при косокутному різанні.

4)

Здобувачем розглянуті питання підвищення якості обробки плоских поверхонь деталей при чистовому торцевому фрезеруванні.

5)

Здобувачем запропонована модель процесу торцевого фрезерування, проведені розрахунки кількості ножів фрези, які приймають участь в різанні.

6)

Здобувачем визначені направлення удосконалення конструкцій фрез та запропонована конструкція інструменту з комбінованою схемою різання.

7)

Здобувачем на основі експериментальних досліджень встановлено статистичні характеристики геометричної точності шпиндельного вузла вертикально-фрезерного верстата.

8)

Робота виконана здобувачем самостійно.

9)

Здобувачем розглянуті питання експериментальних методів дослідження деформацій технологічної системи.

10) Струтинський В.Б., Мельничук П.П., Громовий О.А. Кореляційний та спектральний аналізи експериментально визначених профілограм поверхні обробленої чистовим торцевим фрезеруванням // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. – 2002. – №20. – С. –21.

Здобувачем на основі експериментальних досліджень мікрогеометрії обробленої поверхні при чистовому торцевому фрезеруванні проведений кореляційний та спектральний аналізи отриманих профілограм.

11) Виговський Г.М., Громовий О.А., Лоєв В.Ю., Мельничук П.П. Деклараційний патент на винахід "Спосіб плоского фрезерування торцевими фрезами" №  А Україна, В23С3/00, – № ; Заявлено 17.07.2000; Опубл. 16.07.2001, бюл. №16.

Здобувачем розроблена формула винахіду та конструктивне рішення.

12) Vigovsky G.N., Gromovyy O.A., Melnichuk P.P. How to increase throughput and quality of machining of housing and plane parts. Proceedings of the International Scientific Conference "Mechanics 2000", Rzeszow 2000, 101–103.

Здобувачем проаналізовані напрямки підвищення продуктивності і якості обробки плоских поверхонь чистовими торцевими фрезами.

АНОТАЦІЯ

Громовий Олексій Андрійович. Розробка чистових косокутних торцевих фрез з комбінованими схемами різання . – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2002.

Дисертація присвячена розвитку конструювання чистових торцевих фрез з комбінованими схемами різання та питанням практичної реалізації процесів фрезерування при фінішній обробці чавунних і стальних загартованих деталей. Проаналізовані основні кінематичні параметри процесу ступінчатого фрезерування із застосуванням косокутної геометрії ножів фрез та руху різального ножа в процесі обробки. Досліджено процес фрезерування та розроблено на його основі конструкцію чистової торцевої косокутної фрези з комбінованою схемою різання.

Ключові слова: чистове торцеве фрезерування, комбіновані схеми різання, косокутне різання, ступінчасті фрези, геометричні параметри.

АННОТАЦИЯ

Громовой Алексей Андреевич. Разработка чистовых косоугольных торцовых фрез с комбинированными схемами резания. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 – Процессы механической обработки, станки и инструменты. – Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2002.

Диссертация посвящена развитию конструирования чистовых торцовых фрез с комбинированными схемами резания и вопросам практической реализации процессов фрезерования при финишной обработке чугунных и стальных закаленных деталей. Проанализированы основные кинематические параметры процесса ступенчатого фрезерования с косоугольной геометрией ножей фрез и движением режущего ножа в процессе обработки. Исследован процесс фрезерования и разработаны на его основе рекомендации касательно конструктивных параметров торцовых фрез с подвижным режущим ножом и режимов резания при обработке чугунных и стальных закаленных деталей.

Анализ выполненных исследований показал, что процесс чистового торцового фрезерования изучен недостаточно полно, имеет место противоречивость существующих рекомендаций относительно применения и условий эксплуатации чистовых торцовых фрез с подвижными в процессе обработки режущими ножами. Основными направлениями совершенствования торцовых фрез являются использование прогрессивных схем резания, обеспечивающих увеличение количества ножей, принимающих участие в резании, и применение оптимальной геометрии режущих частей ножей фрез. Выполненный анализ особенностей конструкций, эксплуатации и работоспособности торцовых фрез для чистовой обработки позволил установить, что для повышения качества обработки необходимо использовать комбинированные процессы обработки с разделением припуска по глубине и подаче, а для возможности срезания тонких слоев среза и повышения качества обработки – применять косоугольную геометрию ножей и подвижный в процессе обработке режущий нож, профилирующий обрабатываемую поверхность. Разработана конструкция чистовой торцовой фрезы с комбинированной схемой резания. Выполнен анализ основных кинематических параметров процесса ступенчатого фрезерования с косоугольной геометрией ножей фрез и с подвижный профилирующим ножом. Для расчета основных кинематических параметров ступенчатого фрезерования разработаны алгоритмы и программы расчета на ЭВМ.

Экспериментальными исследованиями выполнена проверка теоретического анализа и разработанных практических рекомендаций по условиям эксплуатации специальных фрез.

Подтверждено, что применение косоугольной геометрии неподвижных ножей фрез и подвижного профилирующего режущего ножа приводит к снижению удельной нагрузки на единицу длины режущей кромки и повышению стойкости фрез.

Установлено, что использование комбинированной схемы резания ведет к выравниванию шероховатости обработки по ширине фрезерования, формирования прямолинейных штрихов обработки в направлении перпендикулярном продольной подаче.

Среднеарифметическая высота микронеровностей обработанных поверхностей для чугунных деталей составляла Ra = 0,6 – 1,1 мкм, для стальных закаленных деталей – Ra = 0,6 – 1,5 мкм.

На основании производственных испытаний разработанных торцовых фрез предложено проектировать для чистовой обработки деталей из чугуна и закаленных сталей торцовые ступенчатые фрезы с косоугольной геометрией ножей и с подвижным в процессе обработки ножом, что за счет увеличения количества ножей, которые принимают участие в резании, и движения ножа в направлении перпендикулярном вектору подачи заготовки позволяет увеличить качество обработки при обработке плоских поверхностей.

Ключевые слова: чистовое торцовое фрезерование, комбинированные схемы резания, косоугольное резание, ступенчатые фрезы, геометрические параметры.

ABSTRACT

Gromovyy O.A. Combined Machining of High-strength Materials by Face Milling Cutters. – Manuskript.

Thesis on cosearching for a teaching degrees of candidate of technical sciences on speciality 05.03.01 – Machining processes, machine-tools and instruments. – National technical university of Ukraine “Kiev polytechnic institute”, Kyiv, 2002.

The thesis is dedicated to development of new finish face milling cutter for finish machining of hardened cast-iron and steel parts. The main kinematic parameters of process of stepped milling with using of slanting-angle geometry of cutting elements were analyzed. The process of face milling with combined cutting schemes was studied. On its basis the guidelines are designed to definition of optimal geometrical parameters of face milling cutters with combined cutting schemes and cutting mode when machining of hardened cast-iron and steel parts.

Keywords: finish face milling, slanting-angle cutting, stepped milling cutters, combined cutting schemes, geometrical parameters.

Підписано до друку 22.09.2002 Формат 60х90/.16. Папір друк № 2

Ум. друк. арк. 1,00. Обл.-вид. арк. 1,00

Тираж 100 прим. Зам.344

Адреса: 10005, м. Житомир, вул. Черняховського, 103

Редакційно-видавничий відділ

Житомирського інженерно-технологічного інституту