Повышение эффективности процесса механической обработки сложнопрофильных поверхностей литейных моделей из древесно-композитных материалов - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛИТЕЙНЫХ МОДЕЛЕЙ ИЗ ДРЕВЕСНО-КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВРабота выполнена в филиале «Севмашвтуз» ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» в г. Научный консультант: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Мелехов Владимир Иванович Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Памфилов Евгений Анатольевич заслуженный деятель науки республики Марий Эл, доктор технических наук, профессор Торопов Александр Степанович доктор технических наук, профессор Турушев Валентин Гурьянович Защита состоится июня 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д212.008.01 при Архангельском государственном техническом университете (наб Сев.Повышенные требования к точности изготовления и обработки таких изделий вызывают необходимость совершенствования технологий на всех этапах изготовления, начиная с получения литых заготовок с минимальными припусками и отклонениями формы поверхностей от формы номинальных поверхностей гребного винта. Точность изготовления литой заготовки для изделий с поверхностями сложной формы (ПСФ) при этом определяется качеством применяемой модельной оснастки, основой которой является литейная модель, изготавливаемая в абсолютном большинстве случаев для крупногабаритных изделий с ПСФ из древесины и древесно-композитных материалов. Отмечено, что определение природы вибраций при резании, их причинно-следственной взаимосвязи с основными технологическими факторами процесса в конечном итоге позволяют повысить эффективность обработки ПСФ литейных моделей из древесины и древесно-композитных материалов. Известно, что толщина среза на i,j,k-ом элементе, участвующем в резании, с учетом величины подачи на резец Szk , определится выражением: (8) где j(i) - угол осевого профиля i-го элемента, e - угол между осью фрезы и нормалью к поверхности (угол атаки). Модель описана системой уравнений: (13) где MX,Y,Z з ,MX,Y,Z и - приведенные к зоне резания массы систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; LX,Y,Z з ,LX,Y,Z и - коэффициенты демпфирования систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; KX,Y,Z з ,KX,Y,Z и - коэффициенты жесткости систем заготовки и инструмента в направлении соответствующих осей; X1,Y1,Z1-абсолютные виброперемещения системы заготовки; X2,Y2,Z2-абсолютные виброперемещения системы инструмента; FXK FYK Fzk-составляющие силу резания по соответствующим направлениям на k-ом резце; Ftk Frk-тангенциальная и радиальная составляющие силу резания на k-ом резце ak(t),bk(t)-закон изменения толщины и ширины сечения срезаемого слоя на k-ом резце, обусловленные настройкой технологической системы; kt, kr ko-эмпирические коэффициенты, характеризующие обрабатываемый материал; - истинный закон изменения толщины и ширины сечения срезаемого слоя на k-ом резце, с учетом деформаций элементов ТС, yk(t)-текущее угловое положение k-го резца на дуге резания.В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований созданы методологические основы технологического обеспечения качества и виброустойчивости механической обработки ПСФ литейных моделей из древесины и древесно-композитных материалов на стадии подготовки производства на основе созданной математической модели процесса многокоординатного фрезерования анизотропных материалов, позволяющей управлять деформационно-силовыми параметрами процесса резания за счет выбора рационального сочетания исследованных технологических факторов. Создана функциональная модель причинно-следственных взаимосвязей показателей точности и шероховатости ПСФ литейных моделей из анизотропных материалов с технологическими факторами режима резания, конструктивно-геометрическими параметрами дереворежущего инструмента с учетом анизотропии физико-технических свойств древесины, жесткостных и массо-инерционных характеристик элементов ТС. Проведенный теоретический анализ механизма формообразования ПСФ заготовок из древесно-композитных материалов позволил разработать расчетную модель кинематики резания при многокоординатном фрезеровании открытых ПСФ с учетом кривизны траектории подачи дереворежущего инструмента и его конструктивно-геометрических характеристик. Разработаны рекомендации по управлению программно-изменяемыми технологическими режимами 3-х координатного фрезерования ПСФ на литейных моделях из древесно-композитных материалов гребных винтов, которые позволили снизить уровень вибраций при обработке на 10-15 Дб на первоначальных (черновых) проходах фрезы и повысить шероховатость обработанной поверхности до Ra 2,4…..5 мкм при окончательном (чистовом) фрезеровании.