Наукові основи чистового торцевого фрезерування плоских поверхонь - Автореферат

Тому створення наукових основ забезпечення якості обробки шляхом моделювання процесу чистової лезової обробки плоских поверхонь при торцевому фрезеруванні є актуальною науковою проблемою, вирішення якої дозволить суттєво підвищити якість обробки плоских поверхонь. Розробити концепцію досягнення стабільно високих показників якості плоских поверхонь при чистовій лезовій обробці торцевими фрезами косокутного різання, оснащених надтвердими матеріалами, із врахуванням основних факторів технологічної обробляючої системи. Виконати аналіз геометричної точності системи “шпиндель - інструмент” із визначенням стохастичних закономірностей биття опор шпинделя верстата та випадкових похибок вузла кріплення інструменту і розробити на цій основі структурні математичні моделі геометричної точності обробки із включенням в загальну структуру моделі підсистеми, що описує геометричні параметри лезового інструменту. Дослідити особливості робочого процесу обробки при чистовій багатолезовій обробці плоских поверхонь на вертикально-фрезерних верстатах, а також теплові процеси при різанні та динамічні складові сил різання і розробити на цій основі структурні математичні моделі статики і динаміки робочого процесу різання із врахуванням наявності випадкових параметрів процесу. Розробити загальну структурну модель чистової лезової обробки плоских поверхонь на вертикально-фрезерних верстатах, яка обєднує моделі, що описують геометричні, деформативні та динамічні процеси в пружній системі верстата та модель процесу різання для всіх різальних ножів, з налагодженням окремих блоків моделі з перевіркою їх адекватності, виконанням розрахунків основних параметрів якості обробленої поверхні і визначенням впливу основних факторів на параметри якості з підтвердженням результатів моделювання експериментальними дослідженнями.Основні техніко-економічні переваги при використанні такого інструменту полягають в можливості чистової обробки плоских поверхонь широкого діапазону розмірів деталей на автоматичному, напівавтоматичному та універсальному обладнанні з високою точністю обробки при шорсткості Ra в межах 0,32...1,25 мкм, при високих швидкостях різання (до 30 м/с), стійкості інструменту, інтенсивності формоутворення (до 0,01 м2/с) та інтенсивності видалення оброблюваного матеріалу (до 25•10-6 м3/с). Разом з тим, конструктивні особливості чистових фрез ступінчастого виконання, значна кількість різних схем установки інструмента на шпинделі та методів кріплення ножів у корпусі фрези, теплові явища, зношування інструменту та елементів шпиндельних опор, динамічні навантаження елементів технологічної обробляючої системи, радіальне та осьове биття торця шпинделя та інструменту тощо, як фактори відіграють в ряді випадків негативну роль в отриманні якісних плоских поверхонь деталей. Однак комплексний аналіз застосування прогресивних торцевих фрез та верстатного обладнання з точки зору забезпечення високої якості оброблюваних плоских поверхонь з використанням структурного математичного моделювання для врахування всіх суттєвих причинно-наслідкових звязків між елементами динамічної обробляючої системи і робочими процесами, що протікають в них, у відомих дослідженнях або відсутній, або недостатньо обгрунтований. Розроблена методологія структурного математичного моделювання базується на створенні основної (базової) структурної моделі, яка враховує всі суттєві причинно-наслідкові звязки між елементами динамічної системи верстата і робочими процесами, що в ній протікають. У четвертому розділі на основі сформульованої задачі виконаний геометричний аналіз системи “шпиндель - інструмент” - встановлені закономірності биття передньої та задньої підшипникових опор вертикально-фрезерного верстата, ідентифіковані стохастичні параметри кінематичної точності шпиндельного вузла, виконаний аналіз геометричної точності вузла кріплення торцевої фрези, розроблена структурна математична модель, яка визначає поточне положення кожного ножа торцевої фрези, повязане з геометричними факторами самого інструмента та шпиндельного вузла.Загальна математична модель процесу механічної обробки поверхні на фрезерному верстаті, оснащеному торцевою фрезою косокутного різання, сформована у вигляді структури, що включає як окремі блоки, так і всі раніше розглянуті математичні моделі окремих підсистем верстата та робочих процесів. Основою моделі є структурна математична модель, яка розраховує форму обробленої поверхні, одержаної обробкою фрезою, що включає лише один різальний ніж. Додатково в модель вводяться координати попереднього перед даною спіраллю ножа. Модель має чотири блоки, які обчислюють складові навантаження на шпиндель з боку інших ножів спіралі. В моделі наявні суматори, що обчислюють різницю координат сусідніх ножів по горизонталі та вертикалі.Розроблені наукові основи вирішення науково-технічної проблеми забезпечення стабільно високих показників якості плоских поверхонь при чистовому торцевому фрезеруванні інструментом із надтвердих матеріалів на підставі оцінки впливу основних геом

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ