Способ динамической стабильности процесса тонкой лезвийной обработки за счет анизотропных свойств режущего инструмента

Содержание

Введение

. Исходные данные, технические характеристики и типовые детали представители

2. Анализ существующих методов и способов повышения эффективности процесса тонкой лезвийной обработки.

Цель и задачи исследования

.1 Методы и способы повышения эффективности процесса тонкой лезвийной обработки. (Шероховатость поверхности, наклеп, точность формы и стойкость режущего инструмента в плане динамической нестабильности процесса резания.)

.2 Теоретические исследования возникновения вибраций при резании металлов

.3 Методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания

.4 Анализ способов повышения динамической стабильности в процессе тонкой лезвийной обработки 

.5 Выводы и постановка задачи в работе

. Способ динамической стабильности процесса тонкой лезвийной обработки за счет анизотропных свойств режущего инструмента

.1. Способ обеспечения динамической стабильности процесса тонкой лезвийной обработки за счет анизотропных свойств режущего инструмента

.2 Анализ способа изготовления державки режущего инструмента на основе анизотропных свойств металла

.3 Результаты и выводы по главе

. Исследование режущего инструмента с анизотропными свойствами державки

.1 Анизотропия характеристик прочности по экспериментальным данным. Прочность и пластичность металлов

.2 Способ изготовления и методика испытания механических свойств пластин державки

.3 Экспериментальные исследования режущего инструмента с анизотропными свойствами державки

.4 Результаты и выводы по главе

. Техника безопасности

.1 Техника безопасности для токарей занятых обработкой металлов на токарных станках

.2 Разработка инструкции по технике безопасности при эксплуатации резцов с разноориентированной текстурой державки

.3 Расчет освещенности участка

6. Основные понятия инновационного менеджмента

.1 Понятия инновации и инновационного процесса

.2 Управление процессом подготовки производства новой техники 6.3Организация инновационных процессов в технологической подготовке производства на автомобильном производстве

Заключение по работе

Список литературы

Введение

Основой для возрождения отечественной промышленности, для возвращения России в число передовых индустриально развитых государств мира является автомобильное производство.

Возрождение и развитие отечественного автомобильного производства невозможно без интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники, применения прогрессивных технологий. Повышение эффективности автомобильного производства может быть осуществлено только путем его автоматизации и механизации, оснащение высокопроизводительным оборудованием, в первую очередь, металлорежущими станками. Таким образом, возрождение и развитие станкостроения - важнейшее условие развития всей индустрии страны. Работа автомобильных предприятий в условиях рынка требует постоянного совершенствования технологических процессов, средств автоматизации и технологий управления, на всех уровнях производства. Известно, что традиционный подход к интенсификации производства, с возможностью быстрого реагирования на потребность рынка заключается во всемерном повышении производительности ТО и ТП. При этом обычно сохраняется значительная доля ручного труда человека, который в отдельных производственных процессах составляет 60% от общих затрат. Постепенно по мере развития техники традиционный путь интенсификации современного производства привел к резкому дисбалансу форм интенсификации труда человека и машины. Поэтому главная тенденция и особенность современного этапа интенсификации производства, состоит в том, что эту проблему необходимо решать по новому, за счет исключения исчерпывающего себя интенсивности физического труда человека и расширения применения более гибких форм производств.

Начальным этапом в проведении мероприятий по совершенствованию технической и технологической базы, а также в использовании, новых методов организации производства, становится создание высокоавтоматизированных производств, основанных на широком применении современного программно-управляемого технологического оборудования, микропроцессорных управляющих вычислительных средств робототехнических систем, средств автоматизации проектно-конструкторских, технологических и планово-производственных работ.

Опыт в автоматизации обработке информации в отрыве от автоматизации технологии показал, отсутствие желаемых результатов поэтому, в конце 80-х годов был взят курс на интеграцию автоматизации обработки информации (АСУ) САПР и автоматизации технологии производства.

Наиболее интенсивна, такая интеграция осуществлялась в направлении создания гибких автоматизированных производств (ГАП). До появления гибких систем автоматизации, автоматизация этих производственных процессов ограничивалась массовым производством, однако с уменьшением жизнедеятельности цикла изделий и с высокими требованиями к конкурентной способности продукции на рынке производителей возникла необходимость в создании таких производств, которые обеспечивают изготовление изделий небольшими партиями при сохранении производительности, качества и себестоимости, присущих крупносерийному производству. При этом возникающую проблему, нельзя было решать за счет повышения эффективности использования основного времени работы технологического оборудования, т. к. оно в любом производстве составляет минимальную долю. Например, основное машинное время оборудования для большинства производств составляет 6% от общего времени, а доля вспомогательного времени в совокупности с потерями превышает 50-60%. Поэтому в дальнейшем основной упор был сделан на автоматизацию всех операций. Обеспечение автоматического функционирования, оборудования в вечернее и ночные смены, сокращение времени переналадок, переоснащения, автоматизация управления материальных и информационных потоков. Зарубежный и отечественный опыт в эксплуатации гибких производств показал, что можно добиться увеличения коэффициента использования оборудования на 30%, уменьшения его простоя на 40%, снижение стоимости единицы продукции на 10%, уменьшения потребности в персонале на 30%, что позволяет обеспечить высокую конкурентно способность на рынке производителей продукции.

Обработка металлов резанием является составляющей частью процесса производства большинства деталей. Как и другие технологические процессы, она должна быть конкурентно-способной. Независимо от того, идет ли речь об обработке отдельных сложных деталей на небольшом предприятии или о массовом производстве простых валов, получение прибыли или убытков зависит от экономической эффективности процесса обработки.

Одним из путей достижения эффективности процесса обработки является рациональное сочетание капитальных затрат и других дополнительных расходов, поскольку в ряде случаев заготовка и вспомогательные материалы тоже достаточно дороги. Хотя минимум себестоимости и максимум производительности не совпадают, ниже мы покажем, что главный путь достижения эффективности - наиболее полное использование машинного времени, т.е. работа с наибольшей производительностью, когда выпуск деталей в единицу времени максимален.

В металлообработке можно увидеть, что любые изменения в технологии как существенные, так и незначительные, приводят к ощутимым изменениям стоимости изготовления деталей. Новый станок с ЧПУ многократно увеличивает выпуск продукции, технологические возможности и скорость обработки. Но затраты на него только тогда имеют смысл, когда приведут к такому совершенствованию производства, что в последующие годы не только окупятся, а начнут приносить прибыль.

Процесс обработки металлов резанием может быть существенно усовершенствован и более доступным путем, чем покупка нового оборудования - за счет рационального применения правильного высокопроизводительного инструмента.

Развитие процесса металлообработки идет быстрыми темпами. Методы, применяемые при точении, фрезеровании и сверлении десять и даже пять лет назад, сейчас в большинстве своем устарели. Современный инструмент настолько отличается по своим возможностям от применяемого пять лет назад, что если оснастить два одинаковых станка современным и старым инструментом, то станок с новым инструментом за один рабочий день обработает несоизмеримо большее количество деталей.

Правильный выбор инструмента или даже просто сменных многогранных пластин обеспечит обработку большего количества деталей за одно и то же время. Не использовать преимущества этого пути и не вкладывать средства в современное инструментальное оснащение существующего оборудования - значит не использовать в полной мере возможность сделать производство более доходным и конкурентоспособным. Правильно выбранный инструмент позволяет быстрее окупить затраты на новое оборудование, значительно повысить производительность старого оборудования и сделать работу операторов более продуктивной. Применение современного инструмента эффективно как на новом, так и на старом оборудовании.

В современной металлообработке себестоимость производства детали складывается из нескольких частей. Одна из них - стоимость режущего инструмента. Расчеты показывают, что затраты на инструмент составляю всего несколько процентов от общего объема затрат. Инструмент стоит практически одинаково по всему миру, тогда как стоимость работы оператора сильно отличается в различных странах. Но даже если стоимость труда относительно низкая, а оборудование старое и давно себя окупило, не использовать возможности для повышения его производительность - это все равно, что игнорировать собственную прибыль.

Хотя стоимость режущего инструмента составляет несколько процентов от полной себестоимости производства изделия, инструмент существенно влияет на:

- процесс резания

время наладки

количество необходимых операций

время изготовления детали

количество инструмента на складе

Современный уровень развития промышленности и внедрение новых прогрессивных технологических процессов требуют создание мощного и высокопроизводительного металлообрабатывающего оборудования.

Важнейшим требованием предъявляемым к любому станку, работающему в производстве и создания автомобиля, является возможность обеспечения требуемой точности обработки и шероховатости поверхности изделий при высокой производительности труда. Это обуславливает основную тенденцию в современном производстве автомобилей - возрастание режимных параметров.

В результате увеличения скоростей главного движения и подач при одновременно высоких требованиях к точности и шероховатости поверхности обрабатываемых изделий возникла необходимость систематического исследования и повышения жесткости и виброустойчивости станков.

Необходимая виброустойчивость достигается изменением конструкции передач и привода, динамическим уравновешиванием быстро вращающихся деталей, устранением чрезмерных зазоров в соединениях и т.д.

Основной способ повышения виброустойчивости станка - создание более жестких конструкций станины, стойки, столы и другие детали делают сравнительно тонкостенными, а затем усиливают их ребрами жесткости, используют дополнительные зажимы, крепления в виде опор, кронштейнов, поддержек, растяжек, по возможности уменьшают число стыков. Эти способы являются и способами виброустойчивости. Одним из современных методов повышения виброустойчивости станков является применение гасителей колебаний.

Внедрение высокопроизводительных методов обработки в производство изделий автомобилей невозможно без проведения больших комплексных исследований.

1.  
Исходные данные, технические характеристики и типовые детали представители

В качестве режущего инструмента используется токарный сборный проходной резец с разноориентированной текстурой державки, оснащенный сменной режущей пластинкой из керамики марки ВОК 71. Корпус державки инструмента изготовлен из стали 40Х (ГОСТ 4543-71), HRC 42-46.

Державка состоит из собранных между собой по плоскостям пластин, параллельным опорной поверхности державки, которые вырезаны из листового проката с продольной и поперечной ориентировкой их по плоскости, относительно направления проката. Пластины устанавливаются на корпус державки и с помощью винтов крепятся на державке. Они устанавливаются в корпусе с углом разориентировки текстуры рис.1.1.

Рис.1.1. Токарный сборный проходной резец

Опишем по порядку типовые детали представители, рассмотрев применение, конструкцию, особенности обрабатываемых поверхностей, химические и механические свойства материалов из которых они изготовлены.

“Кольцо наружное”, чертеж МА 18237.02.011 одна из деталей станка для изолировки стержней г/г. Кольцо наружное в сборе с кольцом внутренним, при наличии внутри шариков диаметром 10 мм, образует упорный подшипник. Вращение осуществляется за счет шестерни, через зацепление с кольцом внутренним. Сборка данной детали в рабочее положение осуществляется за счет внутреннего диаметра 310H7 (^+0,052 ). Установка в рабочее положение в сборе за счет 4-х отверстий диаметром 7 мм под установочные штифты и 6-ти крепежных отверстий М6-7H. На данный подшипник крепятся обмотчики, которые вращаясь на большой скорости осуществляют полуавтоматическую обмотку стержней г/г.

Деталь “Кольцо наружное”, по классификации относится к 3-му классу - диски. Главными поверхностями обработки деталей этого класса являются торцевые наружные и внутренние поверхности, обрабатываемые на различных станках токарного типа. Отличительной особенностью деталей этого класса является отношение наружного диаметра к длине детали.

Заготовкой служат поковки по ГОСТ 7831-75, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. В нашем случае мы получим поковку типа кольца. Мы получим заготовку максимально приближенную по размерам и форме к конечному виду детали. В процессе обработки больших сложностей с обработкой наружных и внутренних поверхностей произойти не должно. Однако наибольшую трудность вызовет обработка посадочного диаметра 310H7 (^+0,052 ) с шероховатостью 1,25 мкм и особенно обработке внутреннего профиля поверхности Б с шероховатостью 0,63 мкм. Эта поверхность является основной, которая влияет на работу всей установки. В процессе работы установки по поверхности Б осуществляется поворот установки за счет шариков диаметром 9 мм, имитируя тем самым шарикоподшипник большого диаметра. Изготовлена из стали 5ХНМ. Твердость детали после термообработки составляет 36…42 HRC. Химический состав и механические и технологические свойства стали 5ХНМ ГОСТ 5950-73 (табл. 1).

Таблица 1 Химический состав и механические и технологические свойства стали 5ХНМ ГОСТ 5950-73

Назначение: ковочные штампы для горячей штамповки, имеющие глубокую и несимметрично расположенную рабочую фигуру и испытывающие повышенные ударные и изгибающие нагрузки, вставки, детали контейнеров и др.

Деталь “Калибр”, чертеж МА 19105.02.001 одна из деталей комплекта технологической оснастки для дорновки сегментов обода ротора г/г. Данная оснастка позволяет укладывать сегменты по диаметру ротора высотой 1000 мм точно по диаметру, совмещая при этом отверстия под дальнейшее крепление шпильками. Калибровка отверстий осуществляется с помощью набора калибров совместно с дорнами. Давление подается с помощью гидростанции через гидроцилиндры, а возврат осуществляется за счет пружин. За один раз происходит укладка и совмещение пакета высотой 100 мм и калибровка 6-ти отверстий. Сборка данной детали в рабочее положение осуществляется за счет внутренних торцевых крепежных отверстий М24-7H и М16-7H. Данный комплект заменил на операции укладки сегментов прошивки, которые более трудоемки в изготовлении и довольно быстро выходившие из строя. Проблема возникла в результате подкаливания кромок при вырезке сегментов обода ротора на лазере. За счет высокой твердости, точности и шероховатости поверхности калибров, они заменили при калибровке протяжки. При укладке калибры не снашиваются и работают в несколько раз дольше протяжек.

Деталь “Калибр”, по классификации профессора А.П. Соколовского относится к 1-му классу - валы. В основу рассматриваемой классификации деталей положены три определяющих фактора: размерность детали (ее габариты и вес), форма детали и процесс ее обработки. Главными поверхностями обработки деталей этого класса являются цилиндрические наружные и внутренние поверхности, обрабатываемые на различных станках токарного типа. Отличительной особенностью деталей этого класса является отношение наружного диаметра к длине детали.

Заготовкой служат прутки холоднотянутые (калиброванные) круглые - ГОСТ 7417-57, диаметром 40 мм, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. В процессе обработки больших сложностей с обработкой наружных и внутренних поверхностей произойти не должно. Однако большая длина детали не позволит сверлить с достаточной точностью внутреннего диаметра 14 мм. Сверловку данного отверстия будем производить с переворотом детали. Обработка внутренних торцевых отверстий под резьбу, нарезка резьбы и обработка диаметра 25 мм не составит больших сложностей. Наибольшую точность и шероховатость обрабатываемой поверхности Rа =1,25 мкм , необходимо получить по наружному диаметру 38,2h6 (_-0,016 ). Сложность заключается в том, что чистовую обработку данной поверхности нужно производить после термообработки, одновременно обрабатывая 2 фаски по краям 5х12° с данной шероховатостью. Изготовлена из стали ХВГ. Твердость детали после термообработки составляет 58…62 HRC. Химический состав и механические и технологические свойства стали 5ХНМ ГОСТ 5950-73 (табл. 2).

Таблица 2 Химический состав и механические и технологические свойства стали 5ХНМ ГОСТ 5950-73

Назначение: для изготовления протяжек, предназначенных для работы с малыми скоростями резания, измерительного инструмента.

“Вкладыш”, чертеж МА 19105.02.015, одна из деталей “ Разгонной установки для испытания коллекторов”. Вкладыш сферический капсуля подшипникового, устанавливается в корпусе машины на высокоскоростном тяжело нагруженном валу. Служит для компенсации неточности изготовления (несоосность посадочных мест) и разгрузки подшипников при динамических деформациях вала во время вращения. Режим работы подшипников - тяжелый. Работа установки на пределе скоростной выносливости. С установкой вкладыша на вал, увеличился многократно срок службы подшипников. Сборка данной детали в рабочее положение осуществляется за счет внутреннего диаметра 90H7 (^+0,035 ), в который запрессовывается подшипник. Крепление подшипника в корпусе вкладыша осуществляется за счет крышки, которая фиксируется болтами в резьбовые крепежных отверстия М8. Наружный диаметр 165g6 ( ^-,014_-0,039 ) с шероховатостью Rа = 0,32 мкм является основной при работе установки. Достаточно сложно добиться заданной точности и шероховатости наружной поверхности сферы.

Деталь “вкладыш”, по классификации относится ко 2-му классу - втулки.

Главными поверхностями обработки деталей этого класса являются наружные и внутренние поверхности, обрабатываемые на различных станках токарного типа. Эти поверхности имеют довольно жесткий допуск, высокую шероховатость обрабатываемой поверхности и завязаны между собой допуском радиального биения 0,05 мм, что предопределяет необходимость обработки данных поверхностей за одну установку. Отличительной особенностью деталей этого класса является отношение наружного диаметра к длине детали.

Заготовкой служит сортовой прокат по ГОСТ 2590-77, поэтому конфигурация наружного контура не вызывает значительных трудностей при получении заготовки. Внутреннее отверстие изначально будем обрабатывать методом сверления. Изготовлен из стали 40Х. Твердость детали после термообработки составляет 45…50 HRC. Химический состав и механические и технологические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543-71 (Табл. 3).

Таблица 3 Химический состав и механические и технологические свойства Стали 40Х ГОСТ 4543-71

Химический состав, %

Механические свойства

Технологические свойства

Назначение: для пинолей, червячных валов, зубчатых колес, шпинделей, осей, оправок, муфт, реек, кулачков, коленчатых валов, зубчатых венцов, валов-шестерен, кривошипов, полуосей, дисков упорных, роторов турбокомпрессоров, высокопрочных труб нефтяной промышленности, седел клапанов, деталей компрессоров и трубопроводной промышленности.

Технологическое оборудование: токарно-винторезный станок 16К20Ф32 с ЧПУ.

Характеристика производства: производственные участки, входящие в производство технологической оснастки, специализируются:

по видам технологической оснастки: участок изготовления штампов и прессформ, участок изготовления приспособлений и участок изготовления режущего инструмента.

Производственные участки входящие в производство нестандартизированного оборудования:

механический участок специализируются на изготовлении нестандартизированного и специального технологического оборудования по чертежам ОТО.

Тип производства - мелкосерийное. В дипломном проекте рассмотрим 3 вида деталей. Они выбраны из многообразия всевозможных деталей изготовляемых в комплексе. Допустим в 2004 году изготовлено следующее их количество:

Калибр - рис. 1.1 в количестве 840 штук;

Кольцо наружное - рис. 1.2 в количестве 24 штуки;

Вкладыш - рис. 1.3 в количестве 12 штук.

2. Анализ существующих методов и способов повышения эффективности процесса тонкой лезвийной обработки. Цель и задачи исследования

.1 Методы и способы повышения эффективности процесса тонкой лезвийной обработки (Шероховатость поверхности, наклёп, точность формы и стойкость режущего инструмента в плане динамической нестабильности процесса резания)

Качество поверхности деталей машин - комплексное понятие, определяемое совокупностью признаков [20, 21]. Классификация параметров качества поверхностного слоя детали приведена на рис. 2.1.

Шероховатость поверхностей деталей машин оказывает существенное влияние на их эксплуатационные свойства и характер процессов, происходящих на поверхностях (например, на трение и износ, контактные деформации, концентрацию напряжений, усталостную и ударную прочности, коррозионную стойкость, герметичность и прочность соединений, магнитные свойства, прочность и качество покрытий).

По ГОСТ 2789-73 установлены следующие параметры шероховатости поверхности: R_a- среднее арифметическое отклонение профиля, в мкм; R_Z- высота неровностей профиля по десяти точкам, в мкм; R_max- наибольшая высота неровностей профиля, в мкм; S_m- средний шаг неровностей профиля, в мкм; S- средний шаг неровностей профиля по вершинам, в мкм; t_p- относительная опорная длина профиля, в мкм.

В процессе обработки резанием формирование микропрофиля обработанной поверхности происходит под влиянием следующих основных факторов:

геометрических (главный угол в плане φ, вспомогательный угол в плане φ₁, радиус при вершине r, шероховатость формообразующей поверхностей режущего инструмента R_u, количество участвующих в обработке режущих кромок z);

кинематических (подача s, смещение режущих кромок δ_z, неодинаковость углов в плане на участвующих в работе режущих кромках δφ и δφ₁);

факторов, влияющих на условия пластического деформирования материала в зоне резания (скорость резания ν, время работы инструмента Τ_u, радиус округления режущей кромки ρ, износ инструмента h_з, глубина резания t, передний угол γ, задний угол α);

-свойств обрабатываемого материала М;

свойств инструментального материала И;

динамического состояния D технологической системы;

свойств и способов подвода СОТС и вторичных свойств в зоне резания - температуры Т и коэффициента трения ƒ.

Рис. 2.1. Классификация параметров качества поверхностного слоя детали.

Формирование шероховатости поверхности можно представить композиционной моделью, содержащей детерминированную (регулярную, периодическую) основу и налагающуюся на её случайную компоненту (Рис.2.2).

а)

б)

в)

Рис. 2.2. Композиционная модель шероховатости поверхности: а- детерминированная основа; б- случайная составляющая; в- суммарная составляющая.

При лезвийной обработке отклонение реального микропрофиля от расчетного детермированного происходит в результате вторичных пластических деформаций. В зоне контакта инструмента и обрабатываемой поверхности, упругого восстановления поверхностного слоя и появления вибраций при резании.

Вторичные пластические деформации происходят в зоне контакта главной и вспомогательной задних поверхностей инструмента или нароста с обрабатываемым материалом. В результате на обработанной поверхности наблюдаются задиры, вырывы, происходит деформация остаточных гребешков. Задиры появляются в местах повышенных коэффициентов трения и контактных нагрузок на задней поверхности.

Периодически повторяющиеся вырывы на обработанной поверхности наблюдаются в местах отрыва поверхностного жидкотекучего слоя от кристаллической основы, при течении обрабатываемого материала относительно инструмента. Нерегулярные вырывы неповторяющейся формы вызваны, как правило, образованием нароста. Деформация остаточных гребешков особенно существенна при малых значениях подач, вызывающих увеличение не только высоты микронеровностей, но и уровня случайной составляющей в результате неравномерного распределения деформаций по длине гребешка.

Отклонение реальной шероховатости от расчетной в значительной степени зависит от динамической жесткости технологической системы.

Из технологических факторов наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности оказывает подача (толщина среза). Характерная зависимость показателя R_а от подачи приведена на рис. 2.3. С увеличением s зависимость шероховатости от подачи приближается к виду R_a=ƒ(s²), т. е. к расчетной детермированной составляющей. С уменьшением подачи s эта зависимость нарушается в результате увеличения доли случайной составляющей и возрастания влияния вторичных пластических деформаций.

При s <0,05...0,02 мм/об (рис. 2.4), особенно при обработке вязких материалов, шероховатость практически не зависит от s и даже может увеличиваться при дальнейшем ее уменьшении. Объясняется это тем, что при таких малых подачах величина остаточных гребешков становится сопоставимой и даже меньше неровностей, вызываемых вторичными пластическими деформациями.

R_a, мкм R_a, мкм

                                                                       2

 3                                     0,9

 2                                     0,6

 1                                     0,3

                                                                                         1

0 0,1        0                             0,02                   s, мм/об

08х18Н10Т при v=60м/мин и t=1мм при точении с малыми подачами:

-сталь45; 2 - 08Х18Н10Т

Изменение шероховатости в зависимости от скорости обусловлено температурой и условиями трения в зоне резания. При малых скоростях резания сравнительно низкая пластичность материала способствует увеличению случайной составляющей шероховатости, особенно при скоростях резания, соответствующих интенсивному наростообразованию. Дальнейшее увеличение V вызывает плавное уменьшение шероховатости за счет увеличения пластичности обрабатываемого материала и уменьшения коэффициентов трения в зоне резания. При достаточно больших скоростях резания доля случайной составляющей может уменьшиться настолько, что реальная шероховатость практически сравняется с расчетной детермированной. Характерная зависимость влияния скорости на показатель R_z показана на рис. 2.5.

Глубина резания (ширина срезаемого слоя) практически не влияет на шероховатость обработанной поверхности. Из геометрических параметров режущего инструмента наибольшее влияние на шероховатость обработанной поверхности оказывают углы в плане φ и φ₁, а также радиус при вершине резца r (см. рис. 2.6).

Во всех случаях уменьшению шероховатости способствует создание на режущих кромках фасок с углом в плане φ=0 t>1,5s_z.

R_a, мкм

30

20

10

1 v, м/мин

Рис. 2.5. Влияние скорости резания на шероховатость поверхности стали 08Х18Н10Т.

Увеличение переднего и уменьшение заднего углов инструмента способствует некоторому (до 15%) уменьшению шероховатости обработанной детали [28], однако в реальных пределах их изменения этим влиянием можно пренебречь; выбирать значение этих углов следует с учетом сил резания, стойкости инструментов.

Влияние инструментального материала на шероховатость обработанной поверхности обусловлено трением на рабочих поверхностях инструмента и износом. Изменение марки инструментального материала в пределах одной группы (быстрорежущие стали, твердые сплавы - вольфрамовые, титановольфрамовые) почти не влияет на шероховатость обработанной поверхности, так как условия трения в зоне резания для всех материалов одной группы практически одинаковы.

При использовании твердых сплавов шероховатость несколько уменьшается с уменьшением содержания кобальта; применение титановольфрамовых твердых сплавов способствует некоторому уменьшению шероховатости по сравнению с вольфрамовыми.

Применение инструментов из синтетических или натуральных минералов способствует резкому снижению шероховатости обработанной поверхности за счет уменьшения сил трения на контактных поверхностях инструмента и как результат уменьшения уровня случайной составляющей. Использование в качестве инструментального материала алмаза, имеющего наименьший коэффициент трения в паре с металлами, способствует резкому уменьшению R_a и приближению реальной шероховатости к расчетной детерминанте (рис. 2.6).

                   1                                                        2     

Рис. 2.6. Профиллограммы поверхностей, обработанных алмазным (1) и твердосплавным инструментом Т15К6 (2):

=120м/мин; s=0,07мм/об; t=0,2мм

По мере изнашивания инструмента шероховатость обработанной поверхности возрастает и к концу периода стойкости увеличивается при точении на 57%, цилиндрическом фрезеровании - на 115%, торцевом фрезеровании - на 45%, сверлении - на 30%, развертывании - на 20%.

Пластическая деформация поверхностного слоя приводит к резкому изменению структуры: фрагментации зерен, возникновению микроискажений, увеличению на несколько порядков плотности дислокаций. Микроструктура поверхностного слоя рассматривается в поперечном (нормальном) сечении или на косых срезах в зависимости от толщины деформированного слоя. Как правило, в поперечном сечении структура поверхностного слоя состоит из зерен твердого раствора, вытянутых в направлении движения инструмента.

Микроструктура поверхностного слоя зависит от факторов, определяющих протекание пластических деформаций в зоне резания. Увеличение степени изменения микроструктуры происходит с увеличением подачи, радиуса округления режущей кромки, уменьшением переднего угла, а также при повышенном износе инструмента.

2.2 Теоретические исследования возникновения вибраций при резании металлов

Возникновение вибраций при резании способствует интенсивному износу режущего инструмента, снижению долговечности исполнительных механизмов станка, вызывает снижение точности обработки и ухудшение качества поверхностного слоя изделия [5, 25, 26].

Данный процесс характеризуется возмущающими силами, инерционными и упругодиссипативными свойствами системы. Возмущающие силы в зависимости от физической сущности механизма возбуждения вибраций, действующего на технологическую систему, приводят к возникновению собственных затухающих и вынужденных колебаний, а также автоколебаний, параметрически возбуждаемых и других колебаний.

Вследствие воздействия на технологическую систему внешней периодической силы, вызывающей колебательный процесс с частотой, равной частоте возмущающей силы или сложные периодические процессы, обусловленные нелинейными свойствами системы, возникают вынужденные колебания. Интенсивность вынужденных колебаний особенно велика на резонансных режимах, которые, как правило, не допустимы в металлорежущих станках в качестве рабочих режимов. Снижение интенсивности и уровня колебаний в технологической системе является актуальной проблемой, которая решается на основе динамического синтеза параметров разработанными методами [24].

Автоколебания характеризуются тем, что силы, поддерживающие колебательный процесс, возникают в самом процессе колебаний. Таким образом, автоколебания являются самовозбуждающимися колебаниями, возникающими при установочных перемещениях рабочих органов станка и в рабочих режимах медленных подач (фрикционные автоколебания), а также в процессе обработки заготовки (автоколебания при резании) [24, 25, 26, 27]. Для систем с конечным числом степеней свободы возможны автоколебания на различных частотах, близких к частотам собственных колебаний и практически независящих от показателей режимов резания. Амплитуда автоколебаний существенно зависит от условий обработки, так при увеличении ширины среза увеличивается амплитуда автоколебаний, а также от уровня диссипации энергии в системе. Определение границы области устойчивости системы позволяет при выборе режимов обработки исключить из эксплуатационных автоколебательные режимы, которые являются, как правило, недопустимыми, особенно при чистовой обработке.

Изучению автоколебаний при резании металлов посвящены ряд фундаментальных исследований: И.С.Амосова , Б.П.Бармина [28], В.Л.Вейца [23, 30] , Д.В.Василькова [22, 39], В.В.Максарова [29, 30], Ю.И.Городецкого , Н.А.Дроздова, И.Г.Жаркова, В.Л.Заковоротного, В.В.Зарса, А.И.Каширина, В.О.Кононенко, В.А.Кудинова [32], Л.К.Кучмы, Л.С. Мурашкина, С.Л.Мурашкина, В.И.Петрова, В.Н.Подураева, А.В.Пуша, В.Э.Пуша, Д.Н.Решетова, А.П.Соколовского, Н.И.Ташлицкого, М.Е.Эльясберга [24] и других авторов.

Единства взглядов в понимании особенностей механизма возбуждения автоколебаний в технологической системе в настоящее время не существует. Это объясняется его сложностью и недостаточной изученностью. Поэтому современные представления об источниках возникновения автоколебаний в технологической системе механической обработке резанием основаны на различных гипотезах.

Вибрации при резании металлов долгое время считались вынужденными колебаниями. Трактовку вибраций, как вынужденных колебаний впервые опроверг Н. А. Дроздов. В своих исследованиях он установил, что частота вибраций практически остается неизменной в широком диапазоне скоростей резания. На основании этого Н. А. Дроздов пришел к заключению, что вибрации, порождаемые процессом резания, следует считать автоколебаниями.

А. И. Каширин первым попытался создать теорию вибраций при резании на базе теории автоколебательного процесса. Основываясь на аналогиях с некоторыми другими видами механических автоколебаний, он основное значение придавал существованию зависимости силы трения стружки о поверхность резца от скорости резания (наличию падающей характеристики).

Природа образования вибраций объясняется влиянием пластических деформаций и тепловых явлений на силы трения при резании.

Теория А.П. Соколовского также исходит из особенностей изменения силы резания, однако физическая сущность имеющих здесь место зависимостей объясняется иначе, чем у А. И. Каширина.

А. П. Соколовский считает, что силы, возникающие в связи с падающей характеристикой, не являются основными силами, поддерживающими колебания, так как они сами по себе малы. Он рассматривает возникновение автоколебаний в тот момент, когда инструмент обрабатывает каждый раз новую поверхность, не имеющую волнистости и вибрационного наклепа от предшествующего прохода. При однажды возникающих колебаниях резец периодически внедряется в металл то на большую, то на меньшую глубину. При внедрении в металл резец будет срезать свежие, менее упрочненные, а при выходе из металла уже деформированные, более упрочненные слои металла. Поэтому сила резания, возникающая во время выхода резца из металла и отталкивающая деталь от резца, будет больше силы резания, возникающей при внедрении резца в металл и препятствующей приближению детали к резцу.

Л.С.Мурашкин, С.Л.Мурашкин предполагали, что неустойчивость процесса резания может вызываться зависимостью силы резания от скорости, имеющей падающую характеристику. При этом рассматривалось наличие попеременно падающих и подымающихся участков характеристики сил резания по скорости, а также их нелинейность.

По И.И. Ильницкому [32] основной причиной возбуждения автоколебаний является переменная сила, действующая по задней грани и возникающая в связи с периодическим изменением задних углов в процессе колебаний. Величина силы трения, действующая по задней грани и зависящая от величины заднего угла, в полупериод прогиба резца вниз - увеличивается, а в полупериод движения его вверх - уменьшается. Эта переменная сила трения и обеспечивает поддержание незатухающих колебательных процессов резания.

И. Тлустый и В. А. Кудинов [4] независимо друг от друга выдвинули теорию, основанную на принципе координатной связи, сущность которой состоит в следующем.

Если тело совершает колебания в плоскости по двум направлениям и эти колебания связаны друг с другом, то при колебаниях в некоторых случаях может получиться положительная работа за цикл, хотя движение по каждому из этих направлений в отдельности совершались бы с поглощением работы. И. Тлустый и В. А. Кудинов учитывают две степени свободы системы и одновременно рассматривают колебания как в направлении действия силы Ру, так и в направлении действия силы Рz.

Позднее В.А. Кудинов [4], изучая закономерности и условия, при которых отсутствуют колебания, с точки зрения устойчивости движения заданной механической системы со смешанным трением, объяснил природу разрывных автоколебаний при трении в металлорежущих станках.

Переход от устойчивого движения к появлению автоколебаний получил следующую трактовку. Если движение неустойчиво, то случайно возникшее отклонение начинает возрастать. При колебательном периодическом характере неустойчивости, практически наиболее распространенном, возрастает амплитуда колебаний. В некоторых случаях такое возрастание продолжается вплоть до разрушения системы. В.А.Кудиновым было впервые введено понятие динамической характеристики резания, как элемента динамической системы станка, представляющей собой зависимость изменения силы резания от вызвавшего это изменение относительного смещения заготовки и инструмента. Введено принципиально новое понятие постоянной времени стружкообразования Т_р, указано на ее прямую зависимость от размера усадки и обратную зависимость от скорости резания V_s. Сила, образуемая в процессе резания, при этом отстает по фазе от изменения толщины срезаемого слоя, совершая работу, поддерживает в технологической системе автоколебательный процесс.

М. Е. Эльясберг [24] предложил теорию автоколебаний металлорежущих станков на основе особенностей физического процесса, протекающего при резании металла. В качестве феноменологического фактора, вызывающего возможность неустойчивости системы, принято запаздывание обоих видов сил по отношению к соответствующим возмущениям, неизбежное при разрушающей деформации упруго-вязких металлов. Сюда относится запаздывание силы резания относительно колебания сечения срезаемого металла и силы трения относительно колебания силы резания.

В работе И.Г.Жаркова был проведен анализ влияния скорости резания на процесс резания и состояние пластической зоны. Анализ показал, что быстрое изменение скорости резания при малых относительных смещениях инструмента и заготовки оказывает несущественное влияние на силу резания, и только при значительных изменениях скорости резания (больших амплитудах колебаний) ее влияние на силу резания может стать существенным.

Анализ существующих гипотез возбуждения автоколебаний, основанных на физическом представлении процесса резания, позволяет перечисленные выше факторы считать не столько причиной, сколько следствием активного пластического деформирования и разрушения обрабатываемого металла в процессе стружкообразования.

Учитывая вышеизложенное, можно выделить следующие гипотезы об источниках возникновения автоколебаний в технологической системе механической обработки резанием:

. наличие участка падающей характеристики. Зависимость скорости резания от силы резания;

. наличие координатной связи в упругой системе при наличии неконсервативной силы резания;

. замкнутость динамической системы станка при наличии динамической характеристики резания;

. запаздывание сил резания по отношению к соответствующим возмущениям, возникающим при деформации металлов в локальной зоне в процессе резания.

Наибольшее применение в практике динамических расчетов имеет гипотеза о запаздывании сил резания, которое связывается с инерционностью пластической деформации.

В модели М.Е. Эльясберга «Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика.» предполагается, что причиной возбуждения автоколебаний в технологической системе при резании является наличие запаздывающих сил резания Р по отношению к координате x и силы трения Q по отношению силе Р. Из теории автоматического управления известно, что система является устойчивой, если энергия, вносимая вследствие запаздывания сил, полностью рассеивается ( Рис. 2.7 ).

Здесь и в дальнейшем рассматривается ортогональная система координат x0y, где ось 0x направлена по нормали наружу к обрабатываемой поверхности в вершине резца, ось 0y - перпендикулярно к оси 0x , образует правую систему координат. В целях упрощения считается, что оси 0x и 0y соответствуют главным осям деформации технологической системы, причем рассматривается свободное резание инструментом с нулевым передним углом.

Автор гипотезы исходил из предложения, что причиной запаздывания сил при резании металла являются специфические особенности деформации. Предполагалось, что процесс стружкообразования сопровождается образованием опережающей полости, что определяет прерывистость процесса резания. Наличие опережающей полости у лезвия резца вызывает запаздывание колебания сил резания Р относительно колебаний координаты x .

Хотя автором гипотезы разработана соответствующая аппаратура и методика определения при проведении соответствующих экспериментов запаздывания, наличие опережающей полости, особенно применительно к пластичным материалам, вызывало критическое отношение к этой гипотезе.

Не вдаваясь в обсуждение проблемы образования (или не образования) опережающей полости при резании, отметим несомненную продуктивность самой идеи запаздывании силы резания и силы трения как причины, порождающей неустойчивость процесса резания и возникновения автоколебаний. Отметим, что эта идея получила развитие на основе анализа процессов стружкообразования с учетом реологический явлений в зоне резания. Анализ процессов в первичной и вторичной зонах пластической деформации (в зоне контакта резца с обрабатываемым материалом) позволил на уровне современных представлений о разрушении материалов и процесса трения развить исходные положения М.Е. Эльясберга при исследовании динамики технологической системы механической обработки резанием.

Рис. 2.7. Простейшая двухконтурная система при растачивании

Исходная гипотеза о запаздывающих силах полагает, что сила резания ΔΡ запаздывает в своем изменении относительно изменения перемещения Δx по отношению к нормали в контактной точке обрабатываемой поверхности заготовки. Изменение силы трения ΔQ, в свою очередь, запаздывает по отношению к изменению силы резания ΔΡ. Время запаздывания обозначается соответственно τ_р и τ_Q. . На схеме рис.2.7. представлена простейшая двухконтурная система (с нормальным и касательным контурами) при растачивании. Здесь m_x ,m_y -приведенные массы контуров; С_x, С_y - коэффициенты жесткости контуров; b_x, b_y, в_x, в_y -соответствующие коэффициенты рассеяния энергии контуров x и y.

Установившееся значение силы резания Р_s определяется по формуле

Рs =kb_cδ^ε (1)

где k - коэффициент резания; b_c - ширина срезаемого слоя; δ - толщина срезаемого слоя; ε - постоянная нелинейной зависимости статической силы резания.

Пути резца во время запаздывания обозначим соответственно l_p и l_Q, определяя их согласно зависимостям:

l_p =; (2)_Q= , (3)

где ν_s - статическая составляющая скорости резания (принимается ν_s=const); τ_Р,τ_Q - интервалы времени запаздывания для сил Р и Q соответственно; Δx,Δy-приращения координат x и y в процессе колебаний (принимаются малыми); ζ -коэффициент усадки стружки (связывающий зависимостью lQ=ζľQ путь запаздывания ľQ в направлении x с путем l_Q запаздывания, который проходит резец в направлении y за время τ_Q).

Полагая, что l_p~const, l_Q~const, и, используя допущение о малом изменении Δx и Δý за интервалы времени τ_Р и τ_Q, получены приблизительные зависимости:

τ_P~l_P/(ν_s+Δý); τ_Q~l_Q/(ν_s+Δý+ζΔx). (4)

Если для равновесного состояния системы положить Δx=0, Δý=0, то можно выделить постоянные времени запаздывания T_P и T_Q соответственно для сил P и Q

_P =l_р/ν_s ; T_Q=l_Q/ν_s . (5)

Методы экспериментального определения величин l_р и l_Q для расчетов T_P и T_Q и соответствующие справочные данные для различных обрабатываемых материалов представлены в работе Эльясберга М.Е. {Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика.}.

Уравнение для запаздывающих сил записываются в виде

-ΔP(t)=BΔx(t-τ_P);-ΔQ(t)=fΔP(t-τ_Q), (6)

где f - коэффициент трения стружки о переднюю поверхность резца; В=kb_cεδ^ε-1- коэффициент возмущения контура x.

Отметим, что в зоне контакта стружки с передней поверхностью резца (в так называемой вторичной зоне пластической деформации) имеет место сложный процесс распределения давлений. Сам процесс трения характеризуется как чисто механическим взаимодействие микронеровностей контактирующих поверхностей, так и адгезионными процессами, что сопровождается аномальным упрочнением и интенсивным тепловыделением. Понятие ``коэффициент трения `` здесь, вообще говоря, существенным образом отличается от общепринятого в узлах трения. Отметим, что в используемой М.Е. Эльясбергом интерпретации, фактически рассматривается квазистатическая интегральная характеристика трения.

Таким образом, М.Е. Эльясбергом совершенно справедливо отмечена неправомерность при формировании динамической модели технологической системы использования квазистатической характеристики силы резания, в его построениях не удалось избежать такого же подхода. Речь идет как о рассмотренной выше характеристике резания (9), так и характеристике трения (6).Однако в сочетании с гипотезой о запаздывающих силах это обстоятельство не является существенным, хотя и требует уточнения при разработке более обоснованных моделей.

ΔP(t+τ_P)=-BΔx(t) ;

ΔQ(t+τ_Q)=ƒΔP(t) . (7)

Левые части уравнений (15) разложим в степенной ряд по степеням τ_P и τ_Q и, считая последние малыми величинами, ограничимся линейными членами:

ΔΡ+ΔΡ´τ_Ρ+…=-ΒΔх(t);

ΔQ+ΔQ´τ_Q+…=ƒΔΡ(t)

или

τ_ΡΔΡ´+ΔΡ+ΒΔх=0;

τ_ΡΔQ´+ΔQ+-ƒΔΡ=0. (8)

Здесь для интервалов времени τ_Ρ и τ_Q с учетом (7) получены зависимости

 (9)

Тогда уравнение запаздывания согласно изложенному выше можно записать в виде

ν_S(Τ_ΡΔΡ´+ΔΡ+ΒΔх)=-(ΔΡ+ΒΔх)Δy´; (10)

ν_S(Τ_QΔQ´+ΔQ-ƒΔΡ)=-(ΔQ-ƒΔΡ)(Δy´-ζΔх´). (11)

Уравнения запаздывания в форме (18) являются нелинейными, что при определенных условиях обусловливает существование предельного цикла -замкнутой фазовой траектории, к которой сколь угодно близко подходят(или, наоборот, отходят от них) другие, соседние с ним траектории. Понятие предельного цикла, введенного Пуанкаре, широко используется в теории нелинейных колебаний применительно к системам второго порядка, рассматриваемым в фазовой плоскости. При решении практически важных задач динамики технологической системы одной из наиболее актуальных является задача построения границы области устойчивости в пространстве варьируемых параметров режимов резания, причем в качестве таковых принимаются: ν_S-статическая составляющая скорости резания и δ (либо b_c)-толщина (или ширина) срезаемого слоя. Естественно, такая задача может рассматриваться как частная однокритериальная задача синтеза с динамическим критерием качества - устойчивостью системы.

Отметим, что в число варьируемых параметров технологической системы механической обработки помимо указанных (δ ,ν_S( b_c)), могут входить другие параметры режимов резания, в частности подача на оборот s или подача на зуб s_z для многолезвийного инструмента; некоторые параметры инструмента ( например, сечение тела резца F_рез и радиус закругления r вершины резца, главный угол в плане φ и др.). Кроме того, к числу варьируемых параметров можно отнести параметры жесткости инструмента (диаметр и вылет оправки при растачивании, элементы закрепления инструмента и пр.). Таким образом, в общей постановке задача синтеза параметров является многопараметрической. Выбор двух указанных важнейших параметров связан со стремлением к упрощению задачи.

Как известно, критерий устойчивости системы, будучи важнейшим из динамических критериев, не является единственным в общем подходе при постановке задачи оптимального синтеза.

Таким образом, задачу оптимизации режимов резания в процессе механической обработки можно считать многопараметрической и многокритериальной. В целях упрощений обычно используется метод разделения: вначале решается задача оптимизации относительно статических критериев (производительности, себестоимости), затем осуществляется проверка выполнения условия устойчивости процесса резания. Если, как это обычно происходит, устойчивость при выбранных режимах на первом этапе не обеспечивается, то на основе выбранной схемы компромисса с использованием критерия устойчивости осуществляется корректировка принимаемых режимов обработки. Естественно, доставляемое таким образом решение задачи выбора режимов резания механической обработки резанием не является строго оптимальным и может рассматриваться как своего рода квазиоптимальный режим.

Стремление к максимальному упрощению решения задачи устойчивости технологической системы механической обработки резанием привело к использованию линейных (линеаризованных) моделей таких систем. В рассматриваемой работе М.Е. Эльясберга выполнена примитивная линеаризация:

(νξ)_Λ~a_ξν+a_νξ ,

где a_ξ , a_ν - постоянные координаты, отвечающие фиксированным значениям ξ, ν на достаточно малом интервале линеаризации.

В соответствии с этим выражение

R=(ΔP+BΔx)Δy`

В правой части уравнения(18) представляется в виде

R=a_y(ΔP+BΔx)+(a_P+a_x)Δy`.

Пренебрегая величиной a_y(ΔP+BΔx) сравнительно с ν_s(ΔP+BΔx) в левой части уравнения и используя условие баланса энергии колебаний нелинейной и линеаризованной систем (в предположении, что колебания близки к гармоническим), в работе М.Е.Эльясберга получено приближенное выражение=µ(P_s-BΔx_s)y`. (12)

Здесь x=Δx/x_s; y=Δy/y_s; x_s; y_s - статические величины перемещений по осям x и y соответственно; µ - коэффициент, определяемый опытным путем и характеризирующий величину амплитуды, допустимую при практически спокойном резании. Что касается уравнения (19), то при линеаризации правая часть отбрасывается.

Таким образом, в линеаризованной модели уравнения запаздывания представляются в виде

_PP`+P=-k<sub>x</sub>x-k<sub>y</sub>y`; (13)_QQ`+Q=P , (14)

где P=ΔP/P_s; Q=ΔQ/Q_s - безразмерные силы; k_x=ƒB/c_x - передаточный коэффициент контура х; k_y=µ(P_s-Bx_s)/(ν_sc_y) - коэффициент связи контуров х и у.

Используя эти уравнения совместно с дифференциальными уравнениями в направлениях осей х и у, можно получить замкнутую систему дифференциальных уравнений технологической системы механической обработки резанием в линеаризованном виде, на основании которой решается задача устойчивости по первому приближению.

2.3 Методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания

В настоящее время наиболее важным направлением научно-исследовательских работ по гашению автоколебаний является глубокое изучение причин, вызывающих автоколебания и методов снижения их интенсивности, т. к. устойчивость процесса резания в достаточно широком диапазоне технологических режимов является одним из основных условий, которому должна удовлетворять технологическая система. При анализе устойчивости процесса резания необходимо рассматривать совместно как закономерности, сопутствующие деформации обрабатываемого металла, так и структуру механической системы, отображающей станок.

Наиболее типичными рабочими процессами для металлорежущих станков являются процесс резания, процесс трения и процессы в двигателе, непосредственной связи между которыми не существует. Процессы могут взаимодействовать между собой только через упругую систему.

Исходя из того, что многоконтурность динамической системы затрудняет ее анализ, осуществляют упрощение, отбрасывая несущественные связи, представляя многоконтурную систему станка в виде одноконтурной, включающей упругую эквивалентную систему и исследуемый процесс резания.

Как указывалось выше, потеря устойчивости процесса резания приводит к возникновению автоколебаний, что негативно отражается на качестве обработки, способствует повышению интенсивности изнашивания режущего инструмента, что является недопустимым в диапазоне рабочих режимов. Поэтому одной из основных задач динамического синтеза является определение границы области устойчивости системы.

В большинстве случаев повышение жесткости технологической системы ведет к снижению интенсивности автоколебаний, т. к. при этом повышается частота свободных колебаний системы.

Действие возмущающих сил можно свести к минимуму правильным конструированием геометрии режущей кромки и инструмента в целом. Оптимальные для работы резцы - резцы с большими главными и вспомогательными углами в плане  с большими положительными передними углами, с малым радиусом при вершине резца.

Большой практический эффект достигается изменением схемы нагружения упругой системы силами резания. Нагружать систему силами резания необходимо в направлении оси ее наивысшей устойчивости. Вектор результирующей силы резания должен способствовать увеличению динамической устойчивости системы.

При выборе режимов резания следует отметить отрицательное действие снятия широких и тонких стружек, т. е. увеличение глубины резания при снижении величины подачи. Такое же действие на систему оказывает выбор скоростей резания, отвечающих зоне наиболее интенсивных автоколебательных процессов (60-150 м/мин.). Также известен метод повышения устойчивости процесса резания за счет периодического изменения скорости резания с частотой, значительно меньшей собственной частоты системы; и метод, заключающийся во введении в ТСМОР осциллирующей подачи.

При обработке заготовок малой жесткости и использовании нежесткого инструмента, особенно с широким лезвием или с режущей кромкой для силового резания, для улучшения динамических свойств системы целесообразно использовать специальные конструкции виброгасителей. Виброгасители делятся на две группы: виброгасители, подавляющие высокочастотные колебаний резца и виброгасители, подавляющие низкочастотные колебания заготовки. По физической сущности их действия виброгасители разделяют на механические и гидравлические. Действие механических виброгасителей основано на том, что в результате трения между поверхностями твердых тел происходит рассеивание энергии колебаний. Действие гидравлических виброгасителей основано на том, что при протекании жидкости через отверстия небольшого сечения (дроссели, трубопроводы) с большими скоростями, имеющими место при колебаниях, возникают большие силы сопротивления, препятствующие перемещениям; одновременно энергия колебаний поглощается за счет трения в сочленениях.

Далее будут приведены примеры конструкций резцов и новаторских решений изменений конструкций некоторых узлов станка, выраженных в авторских свидетельствах, отобранных за последние двадцать лет, которые стремятся к обеспечению динамической стабильности процесса резания.

2.3.1 Подсистема « инструмент»

Повышенные демпфирующие свойства державок резцов, армированных композиционным материалом - синтеграном [1-2], обеспечивают уменьшение амплитуды колебаний при резании и снижение шероховатости обработанной поверхности, а также увеличение стойкости режущей пластины. Увеличение доли синтеграна в соотношении его объема с объемом металла способствует повышению логарифмического декремента колебаний, однако приводит к снижению статической жесткости резцов вследствие уменьшения момента инерции сечения стального каркаса державки. А это может стать причиной ухудшения динамического качества станка. Немаловажную роль в демпфирующем влиянии синтеграновой вставки играет также площадь сцепления металла с синтеграном, которая при одном и том же объеме синтеграна зависит от формы поперечного сечения державки.

Для изучения степени влияния перечисленных факторов на статические и динамические характеристики державок были изготовлены резцы с комбинированными державками, имеющими сечения разной формы (Табл.1).

Таблица 1 Анализ резцов с комбинированными державками

Примечание. ρ-содержание синтеграна; S-площадь сцепления металла и синтеграна; I-момент инерции сечения металлического каркаса.

Использовали синтегран следующего состава: 7% эпоксидного компаунда и полиэтиленполиамина (отвердителя);93% габбро-диабаза разных фракций (наполнителя).

На специально разработанном стенде путем статического нагружения и разгружения при различных вылетах l державки резца определяли траектории перемещения вершины режущей пластины под действием силы, имитирующей силу резания. По полученным данным рассчитывали характеристики статической податливости и логарифмический декремент колебаний.

Анализ результатов показал, что существует определенная взаимодействие исследованных факторов; оценить его количественно можно только с помощью многофакторных экспериментов. Качественная картина имеет следующий вид:1) содержание ρ синтеграна влияет на характеристики больше, чем момент инерции I сечения каркаса; рост содержания синтеграна ослабляет державку и приводит к увеличению ее податливости; 2) содержание высокого содержания синтеграна с малой площадью S сцепления его с металлом (независимо от значения I) дает наибольшую податливость (державки типа Г); 3) развитая поверхность сцепления стали и синтеграна в сочетании со сравнительно небольшим содержанием последнего обеспечивает наименьшую податливость (державки типа А).

Проведя разносторонние исследования, пришли к выводу, что наибольшего эффекта от применения комбинированных державок, армированных синтеграном, следует ожидать при большом отношении вылета к высоте сечения державки инструмента, например расточного. Кроме того, следует продолжить поиск оптимальных пропорций между объемом синтеграновых вставок, формой поперечного сечения державки и допустимым переделом увеличения ее податливости. Исходя из этих экспериментов, разработали математическую модель державки резца, представляющей собой металлическую оболочку с ребрами жесткости, которая заполнена квазидискретной средой, обладающей высокодемпфирующим свойствами. Компьютерные эксперименты на этой модели свидетельствуют о принципиальной возможности создания державок резцов, в частности расточных, способных устойчиво работать при отношении вылета к высоте сечения державки до 6 [3].

Далее приведены методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания.

Изобретение относится к изготовлению металлорежущих инструментов.

Известна конструкция режущего инструмента, в которой державку выполняют составной из набора пластин [34].Цель изобретения - повышение стойкости инструмента за счет гашения вибраций.

Поставленная цель достигается тем, что пластины державки склеивают между собой по плоскостям, параллельным опорной поверхности державки.

На чертеже изображен резец, изготовляемый по предлагаемому способу.

Резец состоит из режущей пластины 1 и составной державки 2, выполненной из набора пластин 3 и 4, склеенных между собой по плоскостям 5, параллельным опорной поверхности 6 державки 2. (рис.2.8.)

1                          2                           4                  5

                                      6                           3      

Рис. 2.8. Резец

В процессе работы инструмента усилия резания вызывают деформации державки. Тонкий эластичный слой клея, размещенный между пластинами, воспринимает деформацию, в результате энергия рассеивается внутри вязкоупорного слоя и колебания гасятся.

Способ изготовления державок режущих инструментов, при котором державку выполняют составной из набора пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет гашения вибраций, пластины державки склеивают между собой по плоскостям, параллельным опорной поверхности державки.[4]Недостатком известной конструкции является недостаточная стойкость инструмента.

Известны резцы с механическим креплением многогранной твердосплавной пластинки, установленной на штифте и прижимаемой к опорной поверхности державки с помощью клинового инструмента и прижимного болта. Клиновой элемент выполнен в виде стержня, изогнутого в направлении, противоположном усилию прижимного болта. Описываемый резец отличается от известных тем, что клиновой изогнутый стержень имеет V-образный участок. Это позволяет уменьшить вибрацию резца.

На чертеже изображен описываемый резец, вид спереди. (Рис. 2.9)

5

2                                7

3

                                                                            6

                                         1                                     

Рис. 2.9. Резец

В пазу державки 1 на штифте 2 установлена режущая пластина 3, закрепление которой осуществляется клиновым стержнем 4, изогнутым в направлении, противоположном усилию прижимных болтов 5. Стержень имеет V-образный участок 6.

Недостатком данной конструкции является малый диапазон нагрузок и сложность конструкции [5].

Известно применение эластичных прокладок для устранения вибраций в деталях металлорежущих станков и приспособлений.

Вибрации отрицательно влияют на стойкость режущего лезвия инструмента и качество обрабатываемой поверхности. Необходимо эффективно гасить вибрации в процессе резания.

Установка виброгасителя из эластичных элементов возможно близко к режущей части инструментов способствует повышению стойкости инструмента и улучшению чистоты обрабатываемой поверхности.

На фиг. 1 и 2 (рис. 2.10) изображены различные режущие инструменты, снабженные виброгасителями, согласно изобретению; на фиг. 1 и 2 - резцы.

Виброгаситель 1 выполнен в виде эластичной прокладки из материала, обладающего различной по сравнению с системой СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь) частотой собственных колебаний.

В качестве материалов для эластичных прокладок 2 могут быть использованы различные виды металлов, пластмассы, резина и др.

Прокладки 2 устанавливаются и крепятся при помощи элементов 3.

Недостатком является неустойчивость к высоким температурам [6].

                                   2 3 1

Рис.2.10. (Фиг. 1)

                       2                                                                      3

                        1

Рис. 2.10. (Фиг. 2)

Цель изобретения - повышение жесткости резца при обработке деталей с прерывистыми поверхностями.

Поставленная цель достигается тем, что в державке ниже зажимного винта параллельно режущей пластине, вдоль прорези, выполнено отверстие, в котором установлен опорный элемент, например цилиндрический штифт.

На фиг. 1 (рис. 2.11) изображен описываемый резец, вид сбоку с вырывом; на фиг. 2 -разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3- резец, вид сверху.

Резец состоит из пластины 1, вставленный в гнездо державки 2 . Пластина 1 зажата губками 3 и 4 по средством винта 5. В державке 2 ниже занимаемого винта 5, параллельно режущей пластине 1 вдоль прорези 6 выполнено отверстие 7, в которое вставлен опорный элемент, например цилиндрический штифт 8. Для исключения выпадания штифта 8 при отжатии винтом 5 губок 3 и 4 вход отверстия на державке 2 расчеканен. Упором для пластины служит винт 9, который при переточках режущей пластины регулирует ее вылет из державки.

При работе резца пластина 1 удерживается в гнезде державки 2 винтом 9 и губками 3 и 4, сжатыми винтом 5. Штифт 8 при зажиме пластины 1 винтом 5 сохраняет параллельность губок, что позволяет при прерывистом резании распределить усилия от зажима и резания равномерно по боковым поверхностям губок.

Предлагаемая конструкция резца повышает жесткость и тем самым стойкость режущей пластины, что увеличивает производительность станка за счет уменьшения количества переточек и переустановок резца.

Недостатком данной конструкции является ее сложность [7].

Целью следующего изобретения является повышение точности обработки и качество обрабатываемой поверхности.

Для этого колебательные перемещения резца, вызванные его вибрациями, осуществляют эквидистантно максимальному диаметру обрабатываемой детали.

На чертеже (рис. 2.12.) представлена схема установки резца при реализации описываемого способа обработки.

Рис. 2.12. Схема установки резца

Резец 1 устанавливают в криволинейном пазу резцедержателя 2 на упругой опоре 3. Центр кривизны паза резцедержателя 2 совпадает с центром О обрабатываемой детали 4, а радиус кривизны R выбирается в зависимости от величины максимального диаметра обрабатываемой детали.

При возникновении вибрации резец совершает колебательные перемещения эквидистантно.

Благодаря наличию упорной опоры эти вибрации не передаются на станок, а колебательные перемещения резца, осуществляемые эквидистантно максимальному диаметру обрабатываемой детали, не приводят к снижению точности и качества обработки [8].

Недостатком данной конструкции является индивидуальность для каждой новой формы заготовки.

Следующее изобретение относится к резцам с механическим креплением неперетачиваемой пластины.

Предлагаемый резец отличается тем, что кольцевая пружина расклинивающего элемента выполнена разрезной по образующей. Это повышает виброгасящий эффект.

На чертеже (рис. 2.13) изображен предлагаемый резец и расклинивающий элемент.

Рис. 2.13. Резец и расклинивающий элемент

В резце неперетачиваемая пластина 1 установлена на штифте 2, запрессованном в державке 3, и закреплена расклинивающим элементом в виде кольцевой пружины 4, отверстие которой заполнено виброгасящим материалом 5, например термостойкой резиной. Кольцевая пружина 4 снабжена прорезью 6, соединяющей оба торца расклинивающего элемента.

Прорезь 6 кольцевой пружины 4 может быть выполнена в плоскости, проходящей через ось крепежного винта 7. Ширина прорези 6 устанавливается в зависимости от заданного усилия, но она должна быть не менее величины зазора между штифтом 2 и отверстием пластины 1. При обработке разрезная по образующей кольцевая пружина упругого расклинивающего элемента воспринимающая воздействие усилия резания, упруго деформируется и, за счет прорези, поглощает возникающую при обработке вибрацию, передавая ее виброгасящему материалу. При этом уменьшается выкрашивание режущих кромок, повышается стойкость пластины и, тем самым, повышается виброгасящий эффект [13].

В следующем предлагаемом резце между пластиной и клиновым стержнем установлена прокладка, зафиксированная на оси прижимного болта.

При этом конец клинового стержня, контактирующий с прокладкой, выполнен скругленным.

На чертеже изображен описываемый резец (с вырывом) (рис. 2.14.)

Рис. 2.14. Описываемый резец (с вырывом)

В державку 1 запрессован штифт 2, который входит в отверстие 3 многогранной режущей пластины 4. Пластину закрепляют с помощью клинового стержня 5, изогнутого в направлении, противоположном усилию прижимного болта 6. Между режущей пластиной 4 и клиновым стержнем 5 установлена прокладка 7, зафиксированная на болте 6.

Один конец клинового стержня выполнен за одно целое с державкой, а другой его конец 8, контактирующий с прокладкой 7, скруглен. Прокладку 7 целесообразно выполнять из пружинной листовой стали или латуни толщиной 0,15-0,3 мм.

Зафиксированная прокладка обеспечивает зажатие режущей пластины 4 без приподнимания ее над базовой поверхностью державки 1.

Выполнение прокладки 7 из высокотеплопроводного материала, например латуни, обеспечивает хороший отвод тепла от режущей пластины 4, и ее рекомендуется применять при обдирочных работах с большим выделением тепла в зоне резания. Надежный прижим пластины 4 позволяет производить обработку деталей из различных материалов при повышенных режимах. Кроме того, надежное крепление пластинки обеспечивает также большую вибростойкость резца [9].

Следующим предлагаемым резцом будет сборный резец, содержащий корпус и режущую пластину, закрепленную в гнезде корпуса головкой упругого элемента, установленного своим хвостовиком в отверстии корпуса. Отличается он тем что, с целью повышения жесткости и надежности крепления режущей пластины, на головке упругого элемента выполнена плоская поверхность, предназначенная для взаимодействия с передней поверхностью режущей пластины. Ось отверстия в корпусе выполнена под углом к опорной поверхности гнезда меньшим, чем угол между осью хвостовика и плоской поверхностью головки упругого элемента.

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при конструировании инструментов.

Целью изобретения является повышение жесткости и надежности закрепления режущей пластины упругими элементами путем стабилизации давления головки упругого элемента на режущую пластину.

На рис. 2.15. изображен резец; на рис. 2.16. - конструкция упругого элемента.

α                                   3       2 5              4       1

Рис. 2.15. Резец

β                                   2                          5       4

Рис. 2.16. Конструкция упругого элемента

Сборный резец состоит из корпуса 1, в котором при помощи головки 2 упругого элемента, выполненной пластинчатой формой в виде прихвата-стружколома, закрепляется режущая пластина. Цилиндрический хвостовик 4 упругого элемента расположен в корпусе 1 резца под углом α к опорной поверхности режущей пластины 3 и соединен с головкой упругой перемычкой 5.

При создании гарантированного давления головки 2 упругого элемента на режущую пластину при сборке хвостовик 4 расположен под углом β к опорной плоскости головки 2.

β=α+γ ,

где α - угол между осью отверстия в корпусе и опорной поверхностью гнезда под режущую пластину;

γ - угол поворота головки упругого элемента относительно хвостовика.

Недостатком данной конструкции является малая стойкость упругого элемента и место крепления его в державке.

Следующее изобретение относится к металлообработке.

Цель изобретения - повышение стойкости резца посредством уменьшения остаточных напряжений после пайки в режущей пластине.

На чертеже представлен предлагаемый токарный резец, разрез (рис. 2.17.)

2                                                                        1

3                                   4                          5

Рис. 2.17. Токарный резец, разрез

Резец содержит корпус 1, твердосплавную режущую пластину 2 и опорный элемент 3, выполненный в виде сетки, размещенной во вставке 4 из самотвердеющей пластмассы, например стиракрила, расположенной в зазоре между режущей пластиной 2 и корпусом 1. Зазор между корпусом 1 и частью режущей пластины 2, не подлежащей переточке, заполнен припоем 5.

Так как контакт между режущей пластиной 2 и опорным элементом 3 осуществляется по точкам, то количество микротрещин в процессе пайки и при последующем остывании уменьшается. Скорость охлаждения режущей пластины 2 снижается, так как уменьшается площадь контакта пластины 2 с корпусом резца 1. Уменьшения количества микротрещин и снижение скорости охлаждения режущей пластины 2 означает повышения качества паяного соединения, уменьшение внутренний напряжений в режущей пластине и повышение стойкости резца [11].

Следующее изобретение относится к металлообработке, в частности к чистовой токарной обработке деталей.

Цель изобретения - повышение качества обработки за счет обеспечения возможности непрерывного гашения колебаний оправки во всех направления.

На рис. 2.18. изображена расточная оправка, общий вид; на рис. 2.19 - сечение А.

 А                                                      1  11 13 10 12  19  18    20    21

          6       4    2   8       3    5

27            9       25       7      22     24   17 14            16           15

Рис. 2.18. Расточная оправка

Рис. 2.19. Сечение А

Расточная оправка содержит корпус 1, в отверстии 2 которого расположен виброгаситель 3 ударного действия, выполненный в виде цилиндра 4, замкнутая полость 5 которого заполнена набором шариков 6, 7 и 8 различного диаметра, выполненных из мягкого металлического материала (например, свинца).

Цилиндр 4 контактирует с цилиндрическими стенками 9 отверстия 2 корпуса 1 и соединен с последним посредством торцевого опорного пояска 10, который выполнен за одно с цилиндром 4, а его поверхность образована пересечением трех сферических поверхностей: двух торцевых 11, 12 и периферийной 13. Торцевой опорный поясок 10 расположен внутри упругого стакана 14, установленного в отверстии 2 корпуса 1 оправки. Периферийная сферическая поверхность 13 торцевого опорного пояска 10 взаимодействует с цилиндрической поверхностью 15 упругого стакана 14. Торцевая сферическая поверхность 11 торцевого опорного пояска 10 посредством экцентрично расположенного относительно оси отверстия 2 корпуса 1 шарика 16 взаимодействует с дном 17 упругого стакана 14. Противоположная торцевая сферическая поверхность 12 торцевого опорного пояска 10 взаимодействует посредством штока 18 с полусферическим наконечником 19 с упругим элементом (пружиной) 20 и регулировочным узлом 21. Шток 18 установлен в корпусе 1 оправки с возможностью осевого перемещения экцентрично оси 22 отверстия 2 со смещением в сторону, противоположную смещению шарика 16. При этом полусферический наконечник 19 и шарик 16 образуют ось 23 вращения торцевого опорного пояска 10.

Упругий элемент 20 с регулировочным узлом 21 расположены в основании 24 корпуса 1 оправки, а на противоположном конце 25 корпуса 1 находится резцедержатель 26 с резцом 27.

Оправка работает следующим образом.

При возникновении виброколебаний оправки в процессе токарной обработки детали цилиндр 4 ударяется о стенки 9 отверстия 2 корпуса 1, при этом ударные импульсы уменьшают амплитуду колебаний оправки. В этот же момент гашение собственных виброколебаний цилиндра 4 достигается за счет ударных импульсов от шариков 6, 7 и 8, перемещающихся в замкнутой полости 5.

Благодаря наличию торцевого опорного пояска 10, поверхность которого образована сферическими поверхностями 11, 12 и 13, обладающего возможностью вращения в упругом стакане 14 вокруг оси 23, ударные импульсы от цилиндра 4 и шариков 6, 7 и 8 всегда совпадают по направлению с максимальными перегрузками при вибрации независимо от того, в какой плоскости 28, 29 или 30 эти максимальные перегрузки возникают. Так при гашении виброколебаний в плоскости 28 цилиндр 4 создает ударные импульсы в точках 31, 32 стенки 9; при гашении в плоскости 29 - в точках 33, 34 стенки 9; при наличии колебаний в плоскости 30-в точках 35, 36 стенки 9.

Гашение собственных колебаний цилиндра 4 осуществляется соответственно за счет ударных импульсов шариков 6, 7, 8 в точках 37 и 38 (плоскость 28), 39 и 40 (плоскость 29), 41 и 42 (плоскость 30) о стенки полости 5 цилиндра 4.

При переходных режимах резания изменяются как частоты колебания оправки, так и направления перегрузок, воздействующих на резец 27 и корпус 1. Путем поджатия или ослабления затяжки упругого элемента 20 регулировочным узлом 21 изменяется усилие, воздействующее через шток 18 с полусферическим наконечником 19 на торцевой опорный поясок 10, и тем самым изменяется как интенсивность ударных импульсов цилиндра 4 и шариков 6, 7 и 8, так и плоскость их перемещений 28, 29 и 30. Например, при постепенном поджатии штока 18 в процессе обработки детали осуществляется перевод колебаний цилиндра 4 из плоскости 28 в плоскость 29 и далее в плоскость 30.

При ослаблении поджатия штока 18 происходит обратный переход колебаний цилиндра 4 в плоскости 29 или 30, в зависимости от того, которая из них является плоскостью максимальных перегрузок.

Указанные операции в процессе обработки детали осуществляется непрерывно без замены оправки или остановки станка. При токарной обработке деталей конической, сферической и фасонной формы, когда плоскость равнодействующей виброперегрузок не совпадает с плоскостью резца, а сами частоты и перегрузки виброколебаний изменяются при движении резца от большого диаметра к меньшему за счет разности окружающих скоростей на обрабатываемых поверхностях виброгаситель автоматически выбирает плоскость равнодействующей виброперегрузок и, перемещаясь в этой плоскости, обеспечивает возможность гашения колебаний во всех направления за счет того, что он может самоустанавливаться в сферических поверхностях [12].

2.3.2 Подсистема «станок»

Изобретение относится к обработке материалов резанием на токарном оборудовании. Целью изобретения является повышение точности обработки путем уменьшения времени возврата упругих опор в исходное положение после снятия с резцедержателя пиковых перегрузок в условиях точения при переменных усилиях резания, тем самым обеспечивается и виброустойчивость всего механизма.

Устройство состоит из корпуса 1(рис. 2.20), в нижнем элементе 3 которого выполнена заполненная рабочим телом полость, в направляющих отверстиях которой установлены подвижные опоры 10, 11. Полость разделена центральной перегородкой 5 на две гидравлические изолированные между собой камеры 6, 7, а нажимной винт 8 выполнен ступенчатым с соотношением площадей поперечных сечений 2:1 и диаметром ступени меньшей площади, равным диаметру отверстия перегородки. При пиковых перегрузках, возникающих в процессе резания, резец воздействует на переднюю опору 10, которая перемещаясь вниз, дополнительно сжимает рабочую среду, создавая разность давления между камерами. При этом вершина резца занимает нижнее положение, приводящее к уменьшению усилий резания, а опора 11 смещается вверх, сохраняя упругое поджатие к резцу. При снятии пиковых перегрузок система в течение короткого промежутка времени возвращается в исходное состояние.

                                               12

                                                                       2

                                                                      1

                                                                      11

       10                                                               3

7              5        6                                        8

Рис. 2.20. Устройство для резания

Применение предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности обработки путем снижения времени возврата несущих резец упругих опор в исходное положение после снятия с резцедержателя пиковых перегрузок, что может быть использовано, например, при обработке заготовок с инородными твердыми включениями [14].

Недостатком данного устройства является повышенное внимание к гидросистеме и невозможность работы с большими нагрузками.

Изобретение относится к области технологии автомобильного производства и может быть использовано при токарной обработке нежестких металлических деталей-тел вращения, имеющих отношение длины к диаметру не менее 20, на станках токарного типа.

Известен способ токарной обработки нежестких деталей с растяжением в пределах упругости материала детали и установкой ее с возможностью колебательного движения в продольном направлении.

Цель изобретения - обеспечение самопроизвольного дробления стружки, а так же уменьшение вибраций. Для этого обработку ведут со скоростью 45-100 м/мин, подачей 0,07-0,33 мм/об, глубиной резания 0,1-1 мм и напряжением растяжения 0,2-0,5 предела текучести материала детали.

На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа токарной обработки.

Устройство состоит из корпуса 1 (рис. 2.21.), закрепленного на пиноли 2 задней бабки посредством кольца 3 и винтами 4 и 5. В корпусе 1 установлен упругий элемент-пружина 6 сжатия, ход которой ограничен крышкой 7, прикрепленной к корпусу винтами 8. Обрабатываемая деталь 9 центрирующим пояском устанавливается одним концом в патроне 10, а другим - во внутреннем кольце радиально-упорного подшипника 11. Во избежание осевого перемещения внутреннего кольца подшипника 11, последний зафиксирован шайбой 12 и болтом 13 по резьбе в детали 9. Обработку ведут резцом 14.

металлообработка лезвийная обработка режущий инструмент

 10                                                                           11     1 4 3

                                                                             8

9                                                                                                                2

7                                                                                                              13

12

                                                             14                                                  

                                                                                6                                 

                                                                                             5

Рис. 2.21. Устройство для токарной обработки

Устройство работает следующим образом.

Вращением маховика задней бабки (на чертеже не показан) перемещают пиноль 2 вправо. Наружное кольцо подшипника 11 скользит по посадочной поверхности корпуса 1, оставаясь на месте. Упругий элемент 6 сжимается, значение растягивающего усилия определяется величиной хода последнего, тем самым создается эффект предварительно направленной детали. После растяжения деталь 9 обрабатывается по наружному диаметру резцом 14.

В процессе обработки с растяжением облегчаются условия пластического деформирования материала детали, происходит более интенсивный наклеп стружки, резкое изменение структуры в срезаемом металле стружки, что является причиной возникновения значительных внутренний напряжений, неустойчивости поверхностной структуры и, соответственно, появления в стружке трещин, приводящих к самопроизвольному дроблению на отдельные участки разной длины (от 2 до 30 см). Кроме того, при обработке деталей, фиксированных в растянутом состоянии с помощью упругого элемента, имеют место продольные осциллирующие колебания детали (совместно со шпиндельным узлом), вызывающие изменение сечения срезаемой стружки, способствующие ее дроблению, что также влияет на автоколебательный процесс, как следствие наложения одного вида колебаний на другой. Амплитуда продольных колебаний по данным авторов находится в пределах 0,01-0,06 мм и зависит от жесткости упругого элемента, определяемой диаметром проволоки пружины [15].

Недостатком является сложность конструкции, необходимость подготовки каждой детали.

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при ротационном резании.

Целью изобретения является повышение надежности работы и качества обработки путем регулирования демпфирующей способности резца за счет изменения частоты его собственных колебаний.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого ротационного резца (рис. 2.22).

В корпус 1 на подшипниках 2, 3 и 4 качения установлен шпиндель 5, несущий круглую режущую пластину 6, радиально-упорные подшипники 2 и 3 образуют переднюю опору, регулировка которой осуществляется резьбовой втулкой 7. Подшипник 4 служит задней опорой шпинделя.

Между опорами шпинделя неподвижно установлена упругая втулка 8, несущая радиальный подшипник 9, которая изготовлена из материала с большим внутренним трением, например резины. В корпусе 1 установлена с возможностью осевого перемещения цанга 10, снабженная упругим элементом 11, например кольцевым, который охватывает подшипник 9. Для перемещения цанги в осевом направлении служит устройство, которое выполнено в виде резьбовой втулки 12 и кольца 13. Перемещение цанги в противоположную сторону осуществляется пружиной 14. Фиксация резьбовых втулок 7 и 12 от самоотвинчивания обеспечивается зажимами (не показаны).

         2            1                3     14  10  11 9           13

                                                                                                         12

5

                                                                                                         4

Рис. 2.22. Конструкция предлагаемого ротационного резца

При вращении резьбовой втулки 12 получают осевое перемещение кольцо 13 и цанга 10, которая, взаимодействуя с конической поверхностью в корпусе, деформируется в радиальном направлении совместно с упругим элементом 11. Изменяя, таким образом, степень сжатия упругого элемента, регулируют его жесткость и демпфирующую способность и, следовательно, виброустойчивость резца. Улучшение виброустойчивости обеспечивается также установкой между шпинделем 5 и подшипником 9 упругой втулки 8 [16]. Следующее изобретение относится к способам повышения стойкости инструмента, обеспечивающим наименьший износ инструмента при наибольшей производительности труда и может быть использовано при механической обработке в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение стойкости изобретения путем сообщения ему противофазных колебаний в сравнении с колебаниями, измеряемыми в процессе резания. На приведенной схеме (рис. 2.23.) представлена блок-схема устройства для повышения стойкости инструмента, принцип которого основан на гашении активных волн напряжений противофазных колебаний.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

                                              7                                                                   

                                              1

Рис. 2.23. Блок-схема устройства для повышения стойкости инструмента

В процессе механической обработки регистрируют высокочастотные волны напряжений, генерируемые в зоне резания, анализируют их и формируют противофазные колебания, которые вводят в тело инструмента и тем самым демпфируют начальные волны, генерируемые в процессе резания.

Устройство содержит последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик 1, предварительный усилитель 2, активные полосовой фильтр 3 с полосой пропускания 100-1000 кГц, фильтр 3 параллельно соединен с видеодетектором 4 и информационным входом усилителя 5 с управляемым коэффициентом усиления. Выход видеодетектора 4 соединен с управляющим входом усилителя 5. Усилитель 5 последовательно соединен с усилителем 6 мощности и акустическим вибратором 7.

Устройство работает следующим образом.

Волны напряжений, генерируемые в зоне резания и на контактных поверхностях режущего клина инструмента, преобразуются чувствительным элементом пьезоэлектрического датчика 1 в электрический сигнал, который подается на вход предварительного усилителя 2. Усиленный сигнал проходит селекцию по частоте в активном полосовом фильтре 3 с полосой пропускания 100-1000 кГц, что обеспечивает помехозащищенность устройства от шумов системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь). С выхода фильтра 3 сигнал параллельно поступает на вход видеодетектора 4 и информационный вход усилителя 5. С выхода видеодетектора 4 сигнал поступает на управляющий вход усилителя 5. Видеодетектор 4 управляет значением коэффициента усиления усилителя 5 с максимальным гашением волн напряжений. В усилителе 5 происходит инвертирование фазы сигнала и его усиления. С выхода усилителя 5 сигнал поступает на усилитель 6 мощности, который усиливает сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы вибратора и подает на вход акустического вибратора 7, устанавливаемого на инструмент. Вибратор 7 генерирует высокочастотные волны для погашения волн напряжений.

Использование в устройстве видеодетектора, усилителя с управляемым коэффициентом усиления, усилителя мощности и акустического вибратора позволяет осуществить гашение генерируемых в зоне резания волн напряжений, что позволяет повысить стойкость инструмента [17].

Недостатком данного изобретения является дороговизна и сложность виброгашения.

Изобретение относится к станкостроению, а именно к шпиндельным узлам металлорежущих станков.

Цель изобретения - повышение жесткости и улучшение технологичности шпиндельного узла за счет контакта одного из наружных колец подшипников с внутренним торцом корпуса, а с другой - с крышкой и установки между ними упругого элемента, усилие которого превышает усилие предварительного натяга.

На рис. 2.24. показан шпиндельный узел, общий вид; на рис. 2.25. - регулировка натяга в опоре с упругим элементом.

                    1       4       4      2      3             8            I     10      

11

                                                                                                                12      

   5                                                                                                             9

         6                                                                                                      7

                                                                                                                  7

Рис. 2.24. Шпиндельный узел

Ι        1        15

                                                L 10                    

                                   В₁     ℓ+∆+S  В₂        S                                       

           9                                                                                                     

           14                                                                                                    

                                                                                      8                          

 ℓ                                                 

                                  8                     13   11

Рис. 2.25. Регулировка натяга в опоре с упругим элементом

Шпиндельный узел состоит из корпуса 1, шпинделя 2, распорной втулки 3, подшипников 4 задней опоры с втулками 5 и 6 между ними, подшипников 7 передней опоры, между внутренними кольцами которых установлена втулка 8, а между наружными - упругий элемент 9, выполненный, например, в виде пакета тарельчатых пружин, рабочее усилие которого превышает усилие предварительного натяга и определяется заданной осевой жесткостью узла.

На торце корпуса 1 винтами 10 крепят плоскую крышку 11. Гайкой 12 поджимают подшипники 4 задней опоры с втулкой 5, распорную втулку 3 и подшипники 7 передней опоры с втулкой 8 к торцу 13 шпинделя. При установленной крышке 11 и поджатой гайке 12 наружные кольца обоих подшипников передней опоры под действием упругого элемента смещаются относительно внутренних колец до упора с одной стороны в торец 14 корпуса 1, а с другой - в плоскую крышку 11. Чтобы создать в опоре необходимый предварительный натяг, величина этого смещения должна быть равна величине смещения ∆, определенной для данной пары подшипников при приложении усилия, равного усилию предварительного натяга. Достигается это тем, что фиксированном положении торцов наружных колец подшипников упругий элемент занимает по длине место большее, чем втулка 8, на величину смещения ∆, для чего длину втулки 8 определяют по формуле

ℓ=L-(B₁+B₂+∆).

Собственно рабочее усилие, передаваемое упругим элементом, воспринимается торцом 14 корпуса и плоской крышкой 11, и на величину предварительного натяга влияния не оказывает.

Таким образом, осевая жесткость шпиндельного узла не регламентируется величиной усилия предварительного натяга, а определяется рабочим усилием упругого элемента, шпиндельный узел способен воспринимать двухстороннюю осевую нагрузку, при этом расточка в корпусе под подшипники одноступенчатая, так как они одного диаметра. Установка же упругого элемента позволяет при вращении шпинделя и нагреве узла уменьшить трение в подшипниках и снизить в процессе эксплуатации износ дорожек и тел качения. При возникновении зазоров и падения натяга в опоре в процессе эксплуатации конструкция шпиндельного узла позволяет восстановить необходимый натяг без переработки шпиндельного узла.

Осуществляют это следующим образом.

Слегка отжимают винты 10, между торцом корпуса 1 и плоской крышкой 11 устанавливают прокладку 15 из фольги, состоящую из двух полуколец, после чего винты 10 вновь зажимают. При этом упругий элемент раздвигает наружные кольца подшипников до упора в плоскую крышку, отодвинутую на толщину S прокладки 15, и необходимый натяг в опоре восстанавливается. Величину натяга в опоре регулируют толщиной прокладок [18].

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано при обработке деталей малой жесткости, преимущественно на станках с применением систем автоматического управления.

Цель изобретения - повышение ресурса и надежности в работе устройства путем снижения фрикционного износа упорного ролика.

На рис. 2.26. изображен виброгаситель, общий вид; на рис. 2.27. - то же, вид сверху; на рис. 2.28. - сечение А.

5               3      19   4     9     18

                                                                      А     15

                                                                                            8

                                                                                                          7

          2

      20                                                                                                         

    21                                                                                                   6      

1                                                                                                                 

                                                                          10    11                              

                                                                      17

                                     2                                                                            

                                               А              

Рис. 2.26. Виброгаситель

 1                    3      2    22               17

                                                                 9 12 11

                                                                                              7

                 21                                                                               6

                                                                          18                                    

                                                                          15                    8

            20                                                                                                  

Рис. 2.27. Виброгаситель, вид сверху

А-А

 4       10     16        18        14          13     12

Рис. 2.28. Сечение А

Виброгаситель содержит установленный на резцедержателе 1 кронштейн 2, на оси 3 которого установлен с возможностью поворота и фиксации рычаг 4 и вращающийся шкив 5. На конце рычага 4 в стойке 6 на оси 7 установлен вращающийся шкив 8. В осевых пазах рычага 4 установлены с возможностью перемещения цапфы 9 с корпусами 10, подпружиненные пружинами 11. В корпусах 10 цапфы 9 установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси рычага 4, ось 12, подпружиненная пружинами 13. На оси 12 с возможностью вращения на подшипнике 14 установлен упорный ролик 15 и с возможностью независимого вращения на подшипнике 16, предназначенный для взаимодействия с деталью 17 дополнительный ролик 18 большего диаметра, чем диаметр упорного ролика 15. Шкив 5 и шкив 8 охвачены гибким тросом 19, который контактирует с упорным роликом 15. Один конец гибкого троса 19 закреплен на шкиве 5, а второй соединен с сердечником 20 электромагнита 21, установленного на резцедержателе 1. Угол поворота шкива 5 при отключении питающего напряжения электромагнита 21 ограничивается пружиной, удерживающей сердечник 20 в катушке электромагнита 21(не показана).

Динамический виброгаситель работает следующим образом.

Деталь 17 устанавливают в патроне станка и поджимают заданным центром. Включают привод главного движения, подводят резец 22 к детали 17 и настраивают на размер. Рычаг 4 виброгасителя с роликами 15 и 18 устанавливают в кронштейне 2 под требуемым углом φ в зависимости от размеров детали 17 и режимов резания и фиксируют в этом положении. Затем резцу 22 сообщают движение рабочей подачи, осуществляют врезание и начинают процесс точения. При этом ролик 18 переходит на уже обработанную поверхность детали 17 и поджимается к ней усилием пружины электромагнита 21, передаваемым ролику 18 через ролик 15, ось 12 и гибкий трос 19. При этом ролик 18 вращается независимо то ролика 15, что существенно уменьшает силу трения между роликом 15 и гибким тросом 19 и процесс нагревания троса 19. По мере перемещения резца 22 относительно детали 17 по сигналам программного блока или датчика перемещения резца относительно детали (не показаны) на обмотку электромагнита 21 подается напряжение, и сердечник 20 втягивается в катушку, что приводит к натяжению гибкого троса 19 через шкивы 5 и 8. Создаваемое натяжением троса 19 усилие воздействует через ролик 15, ось 12 и ролик 18 на деталь 17, тем самым, сжимая статические прогибы детали.

Одновременно ролик 18, установленный на оси 12, подпружиненной пружинами 11 и 13, осуществляет гашение динамических колебаний детали 17, что способствует совместно с силой натяжения троса 19 снижению статических прогибов детали 17 и гашению колебаний в широком диапазоне.

Использование предлагаемого виброгасителя обеспечивает более надежную работу и точность поднастройки, так как устраняется нагрев троса и износ ролика от сил трения между их поверхностями, поскольку упорный ролик вращается независимо от дополнительного ролика, взаимодействующего с деталью [19].

Недостаток: громоздкость, сложность, требует индивидуальность настройки.

2.3.3 Подсистема «заготовка»

Одним из эффективных способов борьбы с автоколебаниями это кинематический, когда создаются колебательные движения заготовки или инструмента в направлении подачи.

В зависимости от источника энергии колебаний различаются устройства, обеспечивающие вынужденные колебания резца или заготовки (такие устройства требуют переделки станка, дополнительных источников энергии и синхронизации колебаний резца или заготовки с вращением шпинделя станка), и устройства, использующие для дробления стружки вызываемые силами резания автоколебания инструмента; эти устройства более просты и экономичны, однако они прекращают колебательный процесс при относительно небольшом износе резца по задней поверхности из-за снижения жесткости технологической системы [24].

Физическое воздействие на поверхность материала в локальной зоне приводит к изменению в ней структуры и механических свойств обрабатываемого материала. В процессе точения заготовок. Подвергнутых такому воздействию, происходит периодическое изменение условий резания по сравнению с исходным материалом (С₁, С₂,С₃), что приводит к мгновенному изменению напряжённо-деформированного состояния срезаемого слоя и устойчивому сегментированию стружки на отрезки заданной длины.

В настоящее время для обеспечения для обеспечения дробления стружки при обработке коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов всё большее применение находит метод предварительного локального воздействия на обрабатываемую поверхность заготовки путём нанесения высоко или низкотемпературного, а также деформационного воздействия (см. рис.2.29.) [23].

 Локальное воздействие

 D

 ССсссс

 S_P

Плоскость резания

Точки пересечения плоскости резания с зоной локального воздействия рис.2.29.

2.4 Анализ способов повышения динамической стабильности в процессе тонкой лезвийной обработки

Потеря устойчивости процесса резания приводит к образованию периодических колебаний элементов упругой системы, что способствует повышению интенсивности изнашивания режущего инструмента и снижению долговечности исполнительных механизмов станка. Возникновение вибраций вызывает снижение точности обработки и ухудшение качества поверхностного слоя изделия, что в свою очередь, вызывает ограничение производительности обработки и технологических возможностей оборудования [1 - 6].

Во время процесса резания режущий инструмент совершает колебания в области высоких и средних частот и зачастую является ненадёжным звеном.

В настоящее время существует ряд направлений, целью которых является улучшение демпфирующих свойств всей технологической системы. Из них можно выделить три основные: 1 - методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания в технологической подсистеме «инструмент»; 2 - методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания в технологической подсистеме «станок»; 3 - методы и способы обеспечения динамической стабильности процесса резания в технологической подсистеме «заготовка». Классификацию современных методов можно представить в виде схемы, изображённой на рис. 2.30.

В технологической подсистеме «инструмент» используется изменения в конструкции режущего инструмента. Использование таких резцов можно рассмотреть на примерах.

Повышенные демпфирующие свойства державок резцов, армированных композиционным материалом - синтеграном [2], обеспечивают уменьшение амплитуды колебаний при резании и снижение шероховатости обработанной поверхности, а также увеличение стойкости режущей пластины.

Известна конструкция режущего инструмента [7], в которой державку выполняют составной из набора пластин.

Известны резцы с механическим креплением многогранной твердосплавной пластинки, установленной на штифте и прижимаемой к опорной поверхности державки с помощью клинового инструмента и прижимного болта. Клиновой элемент выполнен в виде стержня, изогнутого в направлении, противоположном усилию прижимного болта. Описываемый резец отличается от известных тем, что клиновой изогнутый стержень имеет V-образный участок. Это позволяет уменьшить вибрацию резца [5].

Вибрации отрицательно влияют на стойкость режущего лезвия инструмента и качество обрабатываемой поверхности. Необходимо эффективно гасить вибрации в процессе резания. Установка виброгасителя из эластичных элементов возможно близко к режущей части инструментов способствует повышению стойкости инструмента и улучшению шероховатости обрабатываемой поверхности.

Существуют резцы, отличающиеся тем, что кольцевая пружина расклинивающего элемента, режущей пластины, выполнена разрезной по образующей. Это повышает виброгасящий эффект [5].

Наряду с этим существуют резцы, сложной конструкции, в качестве воброгасящего эффекта используется изменяемый центр масс [6]. В технологической подсистеме «станок» используются изменения в конструкции самого станка. К таким возможным способам можно отнести и изменение крепления резца в резцедержателе. Путем уменьшения времени возврата упругих опор в исходное положение после снятия с резцедержателя пиковых перегрузок в условиях точения при переменных усилиях резания, тем самым обеспечивается и виброустойчивость всего механизма

Стабильность процесса резания также достигается путем сообщения резцу противофазных колебаний в сравнении с колебаниями, измеряемыми в процессе резания [7].

Кроме этого, для обеспечения динамической стабильности существуют схемы включающие изменение шпиндельных узлов, в которых между подшипниками устанавливают упругий элемент [7].

Для обеспечения динамической стабильности процесса резания в технологической подсистеме «заготовка» всё большее применение находит метод предварительного локального физического воздействия на обрабатываемую поверхность заготовки путём нанесения высоко или низкотемпературного, а также деформационного воздействий [9].

2.5 Выводы и постановка задачи в работе

Проанализировав вышеизложенные данные можно сделать следующие выводы:

. Для разработки виброустойчивого инструмента для тонкой лезвийной обработки нужно использовать теорию возникновения автоколебаний, воспользовавшись концепцией запаздывающих сил, предложенной М.Е.Эльясбергом в 1955 году [24].

. Все приведенные методы и способы для обеспечения динамической стабильности процесса резания имеют конструкции эффективные для определенных диапазонов резания и получения определенных результатов. Но для тонкой лезвийной обработки эти методы недостаточно эффективны: шероховатость полученной поверхности не имеет расчетных значений, точность поверхности требует дополнительных затрат, физические свойства поверхностного слоя заготовки не отвечают запроектированным требованиям. Также данные конструкционные решения сложны в изготовлении и дороги. А некоторые модели резцов не работают в условиях тонкой лезвийной обработки на больших скоростях.

В результате вышеизложенного материала можно определить цели и задачи дальнейших исследований.

Целью работы является разработка научно-обоснованного способа повышения эффективности тонкой лезвийной обработки за счет динамической стабильности, используя анизотропные свойства режущего инструмента.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

. Исследования анизотропных свойств материала режущего инструмента.

. Разработать и обосновать выбор конструкции режущего инструмента с анизотропными свойствами на основе исследований и расчетов.

. Разработать динамическую модель технологической системы при тонкой лезвийной обработке.

. Выполнить комплекс экспериментальных исследований с целью подтверждения полученных теоретических исследований.

3. Способ динамической стабильности процесса тонкой лезвийной обработки в автомобильном производстве

3.1 Способ обеспечения динамической стабильности процесса тонкой лезвийной обработки за счёт анизотропных свойств режущего инструмента

Повышение эффективности процесса резания, особенно при обработке коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, в современном автомобильном производстве обусловливает необходимость широкого использования высокопроизводительного оборудования, позволяющего автоматизировать процессы механической обработки [33]. Успешное решение задач управления процессами механической обработки в автоматизированных производствах возможно лишь на основе формирования новых подходов к изучению и использованию явлений, сопровождающих процесс резания металлов.

Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в последние годы в области механической обработки металлов резанием, основанные на дислокационном представлении структуры материала, позволили глубже понять многие физические явления в их взаимосвязи, что существенно способствовало совершенствованию технологии обработки металлов. С точки зрения рациональной организации процесса резания при обработке сталей наиболее желательно иметь сливную стружку, поскольку она является показателем динамической устойчивости технологической системы, обеспечивает высокое качество обработанной поверхности и гарантированное время службы инструмента. В реальных условиях обработки заготовок это соответствует узкому диапазону состояния технологической системы в процессе резания, что не всегда соответствует требованиям по производительности к применяемым режимам резания и параметрам стойкости инструмента. Появление возмущения в упругой системе приводит к изменению состояния деформированной зоны и к соответствующему изменению сил резания. Это изменение не может распространяться мгновенно на всю зону, что вызывает запаздывание в изменении сил резания. Наличие запаздывающих сил, возбуждающих замкнутую технологическую систему, может вызывать автоколебания в процессе резания. Потеря устойчивости процесса резания и возникновение автоколебаний вызывают повышение интенсивности изнашивания режущего инструмента и снижение долговечности исполнительных механизмов станка. Наличие вибраций обусловливает ухудшение качества поверхностного слоя изделия и точности обработки, что, в конечном итоге приводит к снижению производительности обработки и ограничению технологических возможностей оборудования [24].

При лезвийной обработке отклонение реального микропрофиля от расчетного, детермированного, происходит в результате вторичных пластических деформаций. В зоне контакта инструмента и обрабатываемой поверхности, упругого восстановления поверхностного слоя и появления вибраций при резании.

Одним из способов динамической стабильности технологической системы является создание многослойных державок, в которых применяют разориентацию структуры металла (рис.3.12). Предлагаемую державку режущего инструмента изготавливают из пакета собранных между собой по плоскостям, параллельным опорной поверхности державки, пластин, вырезанных из листового проката с продольной 1, поперечной 2 и вертикальной 3, 4 ориентировкой их плоскости относительно направления их прокатки и собранных в пакет с углом разориентировки текстуры [34].

Для достижения наибольшего демпфирующего эффекта разориентация текстуры деформации в двух соседних пластинах должна быть максимальна. Тогда колебательная волна при переходе границы раздела меняет своё направление, в результате чего происходит рассеяние энергии колебаний. При малой величине разориентации текстуры деформации диссипация энергии незначительна. Поэтому в предлагаемом техническом решении пластины державки ориентируют таким образом, чтобы при переходе от одной пластины к другой текстура деформации изменялась на 90 ± 10⁰ относительно действия на державку основной - тангенциальной составляющей силы резания (рис. 3.12).

Рис.3.12. Способ изготовления пластин державки

Под действием силы резания в верхних слоях державки возникают преимущественно максимальные растягивающие напряжения σ_р, а в нижних, опорных, сжимающие напряжения σ_сж. Поэтому для стабилизации прочности различных зон и увеличения прочности и надёжности всей державки необходимы дополнительные условия по ориентации текстуры деформации в пластинах сборной державки относительно сил резания. Известно, что максимальное сопротивление растягивающим напряжениям прокатанный металл оказывает в продольном направлении, а минимальное - в вертикальном направлении относительно направления прокатки. Максимальным сопротивлением сжимающим напряжениям, наоборот, прокатанный металл обладает в вертикальном направлении, а минимальным - в продольном. Сопротивление металла в поперечном направлении и растягивающим, и сжимающим напряжениям имеет промежуточные значения. Направления прокатки в опорной пластине 1 ориентировано параллельно тангенциальной составляющей силы резания. В верхней пластине 2 направление прокатки ориентированно параллельно радиальной составляющей силы резания, а плоскость прокатки располагается перпендикулярно тангенциальной составляющей силы резания. Направление прокатки в средней пластине 3 параллельно действию осевой составляющей силы резания (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Многослойная державка

Опробование режущего инструмента, державка которого, изготовлена по предлагаемому способу, проводилась на станке мод. 16Б16Т1 на операции точения закреплённой в центрах заготовки из стали 40Х с твёрдостью HRC 50. Заготовка имела размеры Ǿ 60х320мм. В качестве режущего инструмента использовали два резца с одинаковым сечением 25х18 мм, длиной 150 мм, изготовленные из стали 40Х с твёрдостью HRC 63. В качестве режущего материала использовали режущую керамику марки ВОК- 63 формы 2010-0162. Испытания инструмента проводили на режимах резания υ=120м/мин, s=0,15 мм/об, t= 1,0мм. При установке преобразователя на оси Х на предлагаемой державке в процессе обработки получена амплитуда колебаний в 1,7…2,0 раза меньше, чем на державке, изготовленной по известному способу. При этом износ задней поверхности режущей пластины при периоде стойкости Т= 60 мин в 1,6…1,8 раз меньше, шероховатость обработанной поверхности по параметру R_а в 1,7…1,9 раз ниже. Логарифмический декремент собственных затухающих колебаний державки по оси Х, закреплённой в инструментальном магазине, в 2,5…3,0 раза выше по сравнению с типовыми конструкциями инструмента.

Как видно из сравнительных испытаний, изготовление державок режущих инструментов по предлагаемому способу позволяет в процессе обработки заготовок обеспечить более эффективное динамическое гашение колебаний, чем известные, так как повышается коэффициент поглощения и демпфирования колебаний за счёт большой диссипативной силы сопротивления материала державки с ориентированной в разных направлениях текстурой деформации металла.

3.2 Анализ способа изготовления державки режущего инструмента на основе анизотропных свойств металла

Применительно к механической обработке резанием устанавливаются требования относительно точности исполнения размеров и формы изделия, микрогеометрии обрабатываемой поверхности, вида и уровня остаточных напряжений. Решение этих задач связано с необходимостью выбора режимов механической обработки изделий с учетом динамических свойств технологической системы.

Определяющее влияние на качество процесса обработки в металлорежущем станке оказывают динамические свойства технологической системы, состоящей из подсистем «станок - приспособление - инструмент - деталь». Динамические свойства каждой из подсистем определяет совокупное свойство всей технологической системы в процессе обработки. На стадии тонкой лезвийной обработки наиболее слабым звеном является подсистема «заготовка-инструмент». Поэтому в данной работе для обеспечения динамической стабильности процесса резания в подсистеме «заготовка-инструмент» была рассмотрена одна из доминирующих парциальных систем - система «инструмент». Для обеспечения динамической стабильности в системе «инструмент» были использованы анизотропные свойства металлов для изготовления державки резца [34].

Анизотропия является следствием упорядоченности в расположении структурных элементов и их ориентации. Слово анизотропия происходит от греческих: «анизос» - неравный и «тропос» - направление и означает неодинаковость свойств материала в различных структурных направлениях. Значительной анизотропией отличаются кристаллы, поэтому большие успехи в изучении физических свойств анизотропных тел накопились в кристаллофизике. Широко применяемое в кристаллофизике учение о симметрии открывает новые возможности и для исследования анизотропии механических свойств металлов [3].

Анизотропия механических свойств стали, как правило, является следствием преимущественной ориентировки кристаллов после пластического деформирования (волочения, прокатки или другой обработки давлением) [4].

При прокатке листового металла его свойства двух направлениях - параллельном и перпендикулярном направлению проката - существенно различаются [3, 4]. На рис.1 представлены диаграммы растяжения и сжатия продольных и поперечных образцов стали 40Х после закалки и отпуска. Из этих диаграмм следует, что при сжатии в процессе всего нагружения и при растяжения почти до предела прочности анизотропия практически не проявляется, в тоже время по характеристикам разрушения при растяжении продольные поперечные образцы имеют существенную разницу.

Для выбора составных элементов державки резца можно воспользоваться тензометрическим способом. Тензометрией называется экспериментальное изучение деформации непосредственно на деталях машин и конструкций, имеющее своей целью исследование напряженного состояния. К тензометрии прибегают обычно тогда, когда теоретическое определение напряжений невозможно или когда необходимо проверить степень соответствия теоретических формул действительности.

По результатам тензометрии на изотропных материалах выч

Исчисляются главные напряжения, действующие в опасных точках. В случае если исследуется прочность деталей из анизотропного материала, вычисление главных напряжений не является необходимым. Проверка прочности при плоском напряженном состоянии требует определения напряжений, действующих по площадкам симметрии материала. Если направление осей симметрии материала заранее известно, то задача эта существенно упрощается.

Определение истинного расположения осей симметрии ортотропного (неоднородного по составу) материала в детали может быть осуществлено различными способами. Иногда оно с большой точностью задается технологией изготовления. Например, в прокатных металлических листах направление проката довольно точно определяет положение одной из осей симметрии всех механических свойств металла.

Истинное направление преимущественной ориентации металла, а, следовательно, и расположение осей упругой симметрии при ортогональной укладке волокон может быть найдено при помощи ультразвука. Для этого на готовую деталь наносится окружность произвольного радиуса (рис.3.15.). Через две диаметрально противоположные точки 1 и 2 пропускается ультразвуковая волна.

Время, за которое волна проходит расстояние между отмеченными точками, фиксируется прибором, и по известному расстоянию между точками, равному диаметру нанесенной окружности, определяется скорость прохождения ультразвуковой волны. Быстрее всего волна пробегает вдоль оси наибольшей жесткости материала, совпадающей с направлением преимущественной ориентации волокон. Поэтому, измеряя скорость волны в нескольких направлениях, можно легко определить ось наибольшей жесткости, т. е. ось упругой симметрии материала.

Наибольшее распространение при изучении напряженного состояния в деталях из анизотропных материалов нашли проволочные датчики (тензорезисторы). Для определения напряжений применяются розетки, состоящие из трех датчиков. Два датчика розетки наклеиваются по направлениям осей симметрии материала, а третий - под углом 45° к первым двум [5].

Особенности тензометрического определения напряжений, действующих в деталях из анизотропных материалов, могут служить примером практического применения в решении вопросов виброустойчивости режущего инструмента.

3.3 Результаты и выводы по главе

Проанализировав вышеизложенные данные можно сделать следующие выводы;

. Энергия, рассеиваемая за цикл, зависит от длительного цикла; при этом, чем больше частота процесса, тем большей оказывается и площадь петли гистерезиса. Многочисленными прямыми и косвенными экспериментами установлено, что у реальных материалов эта связь отсутствует для весьма широкой области значений амплитуд напряжений (исключая весьма малые) и частот (исключая сверх высокие).

2. При лезвийной обработке отклонение реального микропрофиля от расчетного, детермированного, происходит в результате вторичных пластических деформаций.

3. Одним из способов динамической стабильности технологической системы является создание многослойных державок, в которых применяют разориентацию структуры металла.

. Анизотропия механических свойств стали, как правило, является следствием преимущественной ориентировки кристаллов после пластического деформирования (волочения, прокатки или другой обработки давлением).

В результате вышеизложенного материала можно определить цели и задачи дальнейших исследований:

. Исследовать пластины державки в поперечном и продольном исполнении на степень анизотропии.

. Исследовать режущий инструмент с анизотропными свойствами державки.

. Получить данные о наиболее благоприятных режимах обработки инструментом с анизотропными свойствами.

4. Исследование режущего инструмента с анизотропными свойствами державки

.1 Анизотропия характеристик прочности по экспериментальным данным

Анизотропия металла, обработанного давлением, известна очень давно [36,37]. Анизотропия чистых металлов и твердых растворов объясняется тем, что при пластическом деформировании кристаллиты принимают форму вытянутых в длину дисков, а их кристаллографические оси становятся параллельными друг другу, что создает ориентированную структуру (текстуру).

Характер анизотропии может быть различным в зависимости от структуры металла. Для прокатных меди и алюминия характерно минимальное значение предела прочности на разрыв под углом 45° к направлению проката. Для латуни величина предела прочности уменьшается постепенно от направления проката, достигая минимума в поперечном направлении. Для цинка прочность в поперечном направлении больше, чем в направлении проката (рис. 4.1).

Наиболее удобным методом испытания для проверки степени анизотропии металла служит растяжение. Не только предел прочности, но и предел упругости и текучести, а также характеристики пластичности при растяжении обнаруживают анизотропию. При этом степень анизотропии различна для разных характеристик и может быть различной при растяжении и сжатии. В табл. 5 приведены характеристики прочности алюминиево-магниевого сплава при растяжении и сжатии [23]. Почти все характеристики прочности этого сплава в направлении проката при растяжении ниже, а при сжатии выше, чем в перпендикулярном направлении.

Характеристики прочности алюминиево-магниевого сплава при растяжении и сжатии см. (Табл. 5).

Таблица 5 Характеристики прочности алюминиево-магниевого сплава при растяжении и сжатии

Рис. 4.1. Полярная диаграмма предела прочности σ в при растяжении катаных листов цветных металлов, построенная по данным работы [21 ]:

- цинк; 2 - чистая медь; 3 - латунь

Рис. 4.2. Анизотропия характеристик прочности алюминиево-магниевого сплава при растяжении (сплошные кривые) и при сжатии (штриховые кривые):

и 2 - предел упругости σ 0,02; 3 и 4 - предел текучести σ 0,2; 5 и 6 - предел прочности σ в

По данным табл. 5 и по формуле построены кривые (рис. 4.2), показывающие, что характер анизотропии этого сплава при растяжении и при сжатии совершенно различен.

Неметаллические включения, имеющиеся в большинстве прокатных металлов, усиливают анизотропию, а по мнению некоторых авторов, является ее основной причиной [36]. При обработке давлением неметаллические включения вытягиваются и располагаются в листовом прокате в виде тонких пленок, образуя так называемую строчечную структуру. По характеру анизотропии такой металл близок к слоистым материалам со слабыми прослойками. Его разрушение часто идет по плоскости, параллельной плоскости листа, т. е. по «строчке».

Для строчечной структуры характерно, что пределы прочности в направлении «волокон» металла всегда наибольшие, а в поперечных направлениях - наименьшие.

В работе [37] приведены результаты исследования анизотропии

холоднокатаной стали строчечной структуры при различных степенях наклепа. Целью этого исследования было изучение причины появления «ушей» (фестонов), приводящих к браку при изготовлении патронных стаканов из катаной стали посредством глубокой вытяжки. Появление ушей связано с тем, что металл в одних направлениях вытягивается легче, а в других - труднее, что характеризуется анизотропией пластических свойств. Это явление замечено в листах меди, сплава меди с никелем, латуни и стали.

Рис. 4.3. Полярные диаграммы изменения предела прочности σв и предела текучести σ0,2 магниевого сплава в зависимости от направления вырезки образцов: а- в плоскости прессования; б - в плоскости, перпендикулярной пластин и направлению прессования; в - в плоскости, перпендикулярной пластин и параллельной направлению прессования; кривые построены по формуле (49):

Ои *- средние результаты испытаний.

Радван считает основной причиной анизотропии, особенно при большой степени наклепа (более 70%), не текстуру, а волокнистое строение металла, при котором на границах зерен выделяется цементит и неметаллические включения, образующие как бы пленку, разделяющую волокна. При наклепе свыше 70% такая волокнистая или строчечная структура приводит к тому, что разрушение образцов, растягиваемых под углом более 45° к направлению проката металла, происходит по площадкам, параллельным волокнам, что характерно главным образом для таких сильно анизотропных волокнистых материалов как древесина.

При очень большой степени наклепа (85%) предел прочности в направлении, перпендикулярном прокатке (α=90°), заметно падает. Относительное сужение при этом тоже падает. Материал проявляет склонность к хрупкому разрушению, что характерно для всех слоистых материалов при растяжении в направлении, перпендикулярном слоям.

Еще более значительна анизотропия ударной вязкости стального проката при строчечной структуре, обусловленной неметаллическими включениями. По данным работы [37] величина ударной вязкости поперечных образцов конструкционной стали составляет всего 27,9% от величины ударной вязкости продольных образцов.

Так, по данным работы [36] величина а_н для образцов, параллельных ширине прессованной полосы алюминиевого сплава, получается в два раза, а для образцов, параллельных толщине, почти в четыре раза ниже, чем а_н для образцов, параллельных длине. Еще более значительна анизотропия ударной вязкости стального проката при строчечной структуре, обусловленной неметаллическими включениями. По данным работы [37] величина ударной вязкости поперечных образцов конструкционной стали составляет всего 27,9% от величины ударной вязкости продольных образцов.

Рис. 4.4. Зависимость прочности прокатной стали от угла α° наклона усилия к направлению проката (по данным Е. Гувер):

, 2 - разрывное усилие Р для сталей партий I и II; 3 - работа разрыва А для стали партии I

На рис. 4.4. представлены кривые, построенные по данным Е. Гувер . Как видно из этого рисунка, анизотропия ударной вязкости (кривая 3) более значительна, чем анизотропия разрывного усилия (кривые 1 и 2). Прокатная сталь испытывалась Е. Гувер в различных по отношению к прокату направлениях.

Часть полос стали (партия I) была прокатана только в продольном направлении, причем длина прокатанных полос в 210 раз превышала длину отливок. Остальные полосы стали (партия II) были получены прокаткой сперва в продольном направлении (длина плиты была в 13 раз больше длины отливки), а потом в перпендикулярном (длина плиты увеличилась в 19 раз). При этом на поверхности полос не было обнаружено никаких повреждений или дефектов. Анизотропия прочности стали партии II невелика и составляет по величине временного сопротивления на стандартных образцах σо /σ90 1,1.

Испытания анизотропной стальной полосы проводились Е. Гувер на образцах в форме пластинок с глубоким надрезом и сверлением в конце надреза. Эти образцы испытывались при различных углах наклона разрывного усилия к направлению проката полосы, причем надрез всегда оставался перпендикулярным разрывному усилию. Были испытаны два вида материала: сталь партии I подвергалась до испытаний предварительному прокату в одном направлении, а сталь партии II отличалась от стали партии I только тем, что была прокатана в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Ординаты кривых 1, 2 и 3 (рис. 4.4) подсчитаны по формуле . Между данными расчета и опыта получилось довольно близкое соответствие. По-видимому, вследствие незначительной анизотропии упругих свойств прокатной стали, различия в напряженных состояниях по разному ориентированных образцов получились в этих испытаниях ничтожными. Коэффициент концентрации напряжений, изменяющийся в зависимости от направления растягивающего усилия тем сильнее, чем больше различие в модулях упругости Е вдоль и поперек проката, в данном случае оставался почти постоянным. Поэтому и оказалось, что формула (49), выведенная для характеристик прочности при однородных простых напряженных состояниях, приближенно справедлива и при сложных напряженных состояниях, при которых обстоятельства опыта почти не меняются при изменении ориентировки образца.

4.2 Способ изготовления и методика испытания механических свойств пластин державки

Способ относится к обработке металлов резанием, в частности к производству металлорежущего инструмента. Целью такого способа является повышение стойкости за счет уменьшения вибраций державки. Пластины державки изготавливают из листового проката с продольной и поперечной ориентировкой их по плоскости относительно направления прокатки. Они крепятся на корпусе державки с углом разоориентировки текстуры деформаций в нижней и верхней пластинах. Причем направление прокатки в пластине с опорной поверхностью ориентировано параллельно тангенциальной составляющей силы резания, а в верней пластине направление прокатки ориентировано параллельно радиальной составляющей силы резания.

Таким образом, пластины имеют различную текстуру деформации в своей плоскости и в своем сечении, обладают различными физико-механическими, в том числе демпфирующими свойствами, относительно действия нагружающих сил (составляющие силы резания). Для достижения наибольшего демпфирующего эффекта разориентация текстуры в верхней и нижней пластинах должна быть максимальной. Тогда колебательная волна при переходе границы раздела меняет свое направление, в результате чего происходит рассеивание энергии колебаний. При малой величине разориентации текстуры деформации энергия незначительна. Поэтому в предлагаемом техническом решении пластины державки ориентированы таким образом, чтобы при переходе от одной пластины к другой текстура деформаций изменялась на 90°±°относительно действия на державку основной - тангенциальной составляющей силы резания. Известно, что максимальное сопротивление растягивающим напряжениям прокатанный металл оказывает в продольном направлении, а минимальное - в вертикальном направлении относительно направления проката. Максимальным сопротивлением сжимающим напряжением, наоборот, прокатанный металл обладает в вертикальном направлении, а минимальным - в продольном. Сопротивление металла в поперечном направлении и рассеивающим и сжимающим напряжениям имеет промежуточные значения. Направления прокатки в опорной пластине ориентировано параллельно тангенциальной составляющей силы резания. В верхней пластине направление прокатки ориентировано параллельно радиальной составляющей силы резания, а плоскость прокатки располагается перпендикулярно тангенциальной составляющей силы резания.

Проверка механических свойств пластин державки была произведена с помощью испытательных образцов в лаборатории металлов(см. рис. 4.5 и 4.6). Результаты испытаний приведены в (Табл. 6).

Таблица 6

Протокол испытания в соответствии с ГОСТ 1497-84, 9454-78

Образец цилиндрический на Образец для испытаний на ударный растяжение (тип III N6) ГОСТ 1497-73 изгиб (тип I - KCU) ГОСТ 9454-73

Рис.4.5. Рис. 4.6.

Диаграмма результатов испытаний.

Рис.4.6.

.Предел текучести - σ_0,2 , Н/мм² ;

. Предел текучести - σ _в , Н/мм² ;

. Относительное удлинение - δ5, %;

4. Относительное сужение - ψ, %;

5. Ударная вязкость KCU, кДж/м².

По результатам механических испытаний составим диаграмму рис.4.6.

Из диаграммы видно, что в образцах с продольной и поперечной текстурой имеются различия механических свойств. Это значит, что мы имеем эффект анизотропии. Анизотропия механических свойств материала связана прежде всего с особенностями их внутреннего строения. Поэтому анизотропию в большей степени характеризует соотношение продольных и поперечных свойств исследуемого материала. В связи с этим определяющим в продольном и поперечном направлениях, соответственно ориентированных по отношению к оси анизотропии, является пластическое состояние и касательные напряжения. Пластины державки изготовлены из стали 45 ГОСТ1080-88. Представим таблицу химического состава, механических и технологических свойств стали 45 см. (Табл. 7).

Таблица 7 Химический состав, механические и технологические свойства стали 45

Назначение: шестеренные валы, зубчатые колеса, шпиндели, бандажи, плунжеры, коленчатые и распределительные валы, рычаги, траверсы, цилиндры, муфты, штифты, шайбы, втулки и т.п.

4.3 Экспериментальные исследования режущего инструмента с анизотропными свойствами державки

Произведем сравнительные испытания шероховатости обрабатываемой поверхности после обработки резцами старой и новой конструкции. Обработку будем производить на токарно- винторезном станке марки 400. Московский станкостроительный завод “Красный пролетарий” им. А.И. Ефремова.

Технологическая оснастка:

.Патрон токарный 3-х кулачковый самоцентрирующий , повышенной точности Ф 250 ГОСТ 3890-82.

.Центр вращения К/М N5 ГОСТ 8742-75

Режущий инструмент:

.Резец токарный сборный проходной с механическим креплением пластин трехгранной формы из керамики (старая конструкция). HxBxL, мм: 25x25x145.

2.Резец токарный сборный проходной с разноориентированной текстурой державки, с механическим креплением пластин трехгранной формы из керамики (новая конструкция). HxBxL, мм: 25x25x145.

3.Режущая пластина TNUN 160404 ГОСТ 25003-81; форма пластины - 01111-160404; материал пластины - сплав ВОК-71. Пластина изготовлена из керамического инструментального материала оксидного и оксидно-карбидного типов по ГОСТУ 26630-85 (СТ СЭВ 4814-84). Марка и основные физико-механические свойства материалов должны соответствовать указанным в (Табл. 8).

Таблица 8 Физико-механические свойства материалов

Прим.1. Предел прочности при поперечном изгибе определяют по ГОСТ 200019-74.

. Твердость материалов по Роквеллу - по ГОСТ 20017-74.

. Плотность материалов определяют по ГОСТ 20018-74.

Режущие сменные пластины из сплава марки ВОК-71 применяются при чистовой и получистовой токарной обработке закаленных конструкционных сталей HRC 45…60 и более, серых ковких легированных чугунов с высокими скоростями резания с малыми сечениями среза.

Система обозначения пластин.

.Цифровое и буквенно-цифровые обозначения пластин - по ГОСТ 19042-80.

. Условное обозначение пластин составляется с учетом общесоюзного классификатора продукции (ОКП).

Полный код ОКП условного обозначения пластин состоит из 16 знаков, первые шесть из которых (код ВКГ ОКП) обозначает марку керамики, следующие четыре знака (код серийно-порядкового номера ОКП) - форму пластины, последние шесть знаков - размер пластин.

Код серийно-порядкового номера ОКП для пластин указан в (Табл. 9).

Таблица 9 Код серийно-порядкового номера ОКП для пластин

. Пластины должны изготовляться двух классов:

U - шлифованные по опорным и задним поверхностям;

G - шлифованные по опорным и задним поверхностям с более жесткими допусками.

. Предельные отклонения контролируемых параметров пластин должны соответствовать величинам, указанным в (Табл. 10).

Таблица 10 Предельные отклонения контролируемых параметров пластин

Измерение шероховатости обрабатываемой детали производились с помощью прибора САРТРОНИК 10. Данный прибор работает на батарейках, удерживается в руках, может использоваться на любых деталях при измерении шероховатости поверхности. Данная модель рассчитана на цифровую оценку шероховатости поверхности по Rа.

Техническая характеристика прибора:

1.   Размер: 105x61x17,5 мм

2.       Масса: 130 г

3.       Измерительный диапазон: 0,1 мкм - 40 мкм

4.       Длина перемещения датчика: 5 мм

5.       Скорость перемещения датчика 2мм/сек

6.       Измерительное усилие:10 мН (1г)

7.       Погрешность: 5% от отсчета 0,1 мкм

8.       Рабочие условия: 5-40°C; Относительная влажность - 90%; Емкость батареек: свыше 10000 операций

Перед началом работы следует проверить прибор на правильность калибровки с использованием эталона, который находится на дне переносного футляра. На цифровом табло должно быть : 6,1 мкм ± 0,3 мкм.

Порядок работы с прибором:

Переместить ограждение измерительного щупа из крайне левого положения вправо; установив Сартроник 10 в вертикальное положение на контролируемую поверхность таким образом, чтобы две стрелки на передней панели корпуса располагались над местом контроля или под эталоном. Нажать пусковую кнопку в верхней части прибора. Измерительный щуп переместится на расстояние 5 мм поперек следов механической обработки. На индикаторном табло появится результат измерения.

Практические испытания.

Сравнительные испытания шероховатости обрабатываемой поверхности будем производить на деталях “Калибр” чертеж МА 19105.02.001. Деталь изготавливается из стали марки ХВГ ГОСТ 5950-73. Деталь “Калибр” входит в состав установки для дорновки . Условия работы установки требуют от конструкции данной детали выполнение следующих параметров:

обработать наружный диаметр детали в размер Ф 38,2 h6(_-0,016 ) с чистотой поверхности Rа = 1,25 мкм при твердости 58…62 HRC.

Методика испытаний.

Испытания будем производить на заготовке из стали марки ХВГ. Твердость заготовки после термообработки, составляет 58…62 HRC. Обрабатывать будем наружный диаметр детали, т.е. имитировать чистовую (окончательную) обработку, стараясь достигнуть как можно большую чистоту обрабатываемой поверхности. В процессе обработки будем менять следующие параметры:

.Скорось резания:

Скорость резания V рассчитывают по эмпирическим формулам, установленным для каждого вида обработки, которые имеют общий вид

V = C_v/ T^mt^xS^y*K_v - (м/c) [39] т.2,c.268,

где: t - глубина резания в мм;

S - подача резания мм/об;

C_v - коэффициент зависящий от марки обрабатываемого материала; для чистовой обработки C_v =420

T - период стойкости режущего инструмента, мин; (среднее значение стойкости Т при одноинструментной обработке - 30-60 минут);

m, x_V, y_V, - степенные показатели, которые выбираются по литературе [39] табл. 17, c.269-270.

Значения коэффициента C_v и показателей степени, содержащихся в этих формулах, так же как и периода стойкости Т инструмента, применяемого для данного вида обработки, приведены в таблицах для каждого вида обработки [2]. Вычисленная с использованием табличных данных скорость резания V учитывает конкретные значения глубины резания t, подачи s и стойкости Т и действительна при определенных табличных значениях ряда других факторов. Поэтому для получения действительного значения скорости резания V с учетом конкретных значений упомянутых факторов вводится поправочный коэффициент K_v. Тогда действительная скорость резания V = Vтб*К_V, где К_V - произведение ряда коэффициентов. Важнейшим из них, общими для различных видов обработки, являются:

К_mv - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки, - [39] табл.1-4,с.261-263;

К_nv - коэффициент, отражающий состояние поверхности заготовки, -[39] табл.5,с.263;

K_uv - коэффициент, учитывающий качество материала инструмента, -[39] табл.5,с.263;

K_φ - поправочный коэффициент на величину главного угла в плане, -[39] табл.18,с.271;

K_r - поправочный коэффициент на радиус при вершине резца, -[39] табл.18,с.271;

К_v = К_mvК_nvK_uvKφKr

К_mv =k_t (750/σ_в)^nv= 0,85*(750/1000)^1,0 = 0,637

n_v - показатель степени - [39] табл.2,с.262;

К_nv - принимаем равным 1,0

K_uv - принимаем равным 0,92

K_φ - принимаем равным 0,7

K_r - принимаем равным 1,0

K_v = 0,637·1,0·0,92·0,7·1,0 =0,41

V = 420/60^0,2··0,2^0,15·0,1^0,2 ·0,41 = 153,75 м/мин

Определяем частоту вращения шпинделя

n = 1000·V/π·D

n = 1000·153,75/3,14·49,2 = 995,22 об/мин

D - диаметр экспериментальной заготовки после термообработки 50 мм, рекомендуется перед чистовой обработкой обработать поверхность под чистовую обработку с глубиной резания 0,4 мм. Получили для подсчета расчетный диаметр равный 49,2 мм.

По паспорту станка выбираем ближайшее значение, которое равно 1000 об/мин.

Корректируем скорость резания V согласно паспортным значениям частоты вращения шпинделя:

V = π·D·n / 1000 =3,14 · 49,2·1000/ 1000 = 154,48 м/мин

Отделочная токарная обработка имеет ряд особенностей, отличающих ее от чернового и межоперационного точения, поэтому рекомендуемые режимы резания при тонком (алмазном) точении на быстроходных токарных станках приведены -[39] табл.19,с.271;

Пример: сталь с σ_В ≥ 800 МПа с шероховатостью поверхности в пределах Rа = 1,25 - 0,63 мкм, при подаче 0,06 - 0,12 мм/об при обработке резцом с материалом режущей части инструмента из Т30К4 скорость резания должна быть в пределах 120-170 м /мин.

В связи с вышеизложенным и руководствуясь справочной литературой и паспортными данными станка - выбираем оптимальные s, t и V. Так что испытания будем производить при скорости V = 154,48 м/мин, с подачей s = 0,1 мм/об, при глубине резания t = 0,2 мм.

Обработку детали будем производить поочередно резцом новой и старой конструкции.

Опыт N1.

Проверяем шероховатость обрабатываемой поверхности с изменением скорости резания, меняя частоту вращения шпинделя согласно паспортным данным станка (см. табл. 11). Подача и глубина резания - величины постоянные:

S = 0, 1 мм/об; t = 0,2 мм. Эксперимент будем производить по пяти параметрам, выбирая оптимальную скорость резания и при этом сравнивать шероховатость поверхности детали после обработки резцами старой и новой конструкции. Шероховатость обрабатываемой поверхности будем измерять в трех разных точках, с занесением результатов измерений в таблицу. Под графой 3-х измерений будем считать средний результат.

Шероховатость поверхности при обработке с изменением скорости резания (Табл. 11)

Таблица 11 Шероховатость поверхности при обработке с изменением скорости резания

Результаты опыта N1:

.Резец новой конструкции по всем параметрам показал более высокий класс значения шероховатости обрабатываемой поверхности. С увеличением скорости резания, шероховатость поверхностного слоя улучшается. Этот процесс явно виден на графике. Особенно хорошие значения получены в опыте N 1.5 при скорости резания 192 м/мин.

.Резец старой конструкции по всем параметрам испытаний показал более низкий класс обрабатываемой поверхности. У резца старой конструкции не так явно выражена зависимость чистоты обрабатываемой поверхности от скорости резания.

Опыт N2.

Проверяем шероховатость обрабатываемой поверхности с изменением подачи, согласно паспортным данным станка (см. табл. 12). Скорость и глубина резания - величины постоянные: V = 154 м/мин, t = 0,2 мм. Эксперимент будем проводить также по пяти параметрам, выбирая оптимальную подачу, при постоянной скорости резания и при этом сравнивать шероховатость поверхности после обработки поверхности детали резцами старой и новой конструкции. Шероховатость обрабатываемой поверхности будем измерять в трех разных точках, с занесением результатов измерений в таблицу. Под графой 3-х измерений будем считать средний результат.

Шероховатость поверхности при обработке с изменением подачи (Табл. 12)

Таблица 12 Шероховатость поверхности при обработке с изменением подачи

Результаты опыта N2:

.Резец новой конструкции почти по всем параметрам показал более высокий класс значения шероховатости обрабатываемой поверхности. С увеличением подачи шероховатость поверхностного слоя ухудшается. Этот процесс явно виден на графике. Особенно хорошие значения получены в опыте N 2.1 обработкой детали резцом новой конструкции. При скорости резания 192 м/мин и подаче 0,06 мм/об, получена шероховатость обрабатываемой поверхности Rа = 0,766 мкм.

.Резец старой конструкции по всем параметрам испытаний показал более низкий класс шероховатости обрабатываемой поверхности. Только в опыте 2.3, при подаче 0,15 мм/об, получена одинаковая шероховатость обработанной поверхности Rа = 1,6 мкм. У резца старой конструкции также прослеживается тенденция ухудшение чистоты обработки с увеличением подачи.

Опыт N3

Проверяем шероховатость обрабатываемой поверхности изменяя глубину резания после каждого прохода. Опыт начнем, обрабатывая заготовку с минимальной глубиной резания t=0,1 мм. Скорость резания и подача - величины постоянные: V = 154 м/мин, S = 0,1 мм/об. Эксперимент

будем производить также по пяти параметрам, постепенно увеличивая глубину резания на 0,05 мм. Будем выбирать оптимальную глубину резания при постоянной скорости резания и подаче. После изменения каждого параметра, будем производить измерение шероховатости поверхности после обработки детали резцами старой и новой конструкции. Шероховатость обрабатываемой поверхности будем измерять в трех разных точках, с занесением результатов измерений в таблицу. Под графой 3-х измерений будем считать средний результат.

Шероховатость поверхности при обработке с изменением глубины резания (Табл. 13).

Таблица 13 Шероховатость поверхности при обработке с изменением глубины резания

Результаты опыта N3:

.Резец новой конструкции по всем параметрам показал более высокий класс значения шероховатости обрабатываемой поверхности. По результатам опыта N3 делаем заключение, что оптимальная глубина резания 0,1 - 0, 2 мм. Особенно хорошие значения получены в опыте N 3.2 и 3.3 обработкой детали резцом новой конструкции. При скорости резания 154 м/мин и глубине резания 0,15 и 0,2 мм, получена шероховатость обрабатываемой поверхности Rа = 1,2 мкм. При глубине резания 0,3 мм происходит значительное ухудшение значений шероховатости обрабатываемой детали.

.Резец старой конструкции по всем параметрам испытаний показал более низкий класс значений шероховатости обрабатываемой поверхности. Однако в опытах 3.2, 3.3 и 3.4 значения шероховатости обрабатываемой поверхности, по своим показателям довольно близко приближаются к значениям при обработке резцом новой конструкции. Оптимальная глубина резания также, как и резца новой конструкции 0,15-0,2 мм. У резца старой конструкции также прослеживается тенденция ухудшение шероховатости обработки с увеличением глубины резания до 0,3мм.

По результатам испытаний построим графики рис.4.7; 4.8 и 4.9.

Рис.4.7 Изменение скорости резания

V1=80 м/мин

V1=97 м/мин

V1=123 м/мин

V1=154 м/мин

V1=192 м/мин

Рис.4.8. Изменение подачи

S1= 0,06 мм/об

S1= 0,1 мм/об

S1= 0,15 мм/об

S1= 0,2 мм/об

S1= 0,25 мм/об

Рис.4.9. Изменение глубины резания

t= 0,1 мм

t= 0,15 мм

t= 0,2 мм

t= 0,25 мм

t= 0,3 мм

.4 Результаты и выводы по главе

Проанализировав вышеизложенные данные в главе 4, можно сделать следующие выводы:

1. Наиболее удобным методом испытания для проверки степени анизотропии металла служит растяжение. Не только предел прочности, но и предел упругости и текучести, а также характеристики пластичности при растяжении обнаруживают анизотропию. При этом степень анизотропии различна для разных характеристик и может быть различной при растяжении и сжатии.

. Неметаллические включения, имеющиеся в большинстве прокатных металлов, усиливают анизотропию, а по мнению некоторых авторов, является ее основной причиной.

. Пластины для изготовления экспериментального резца имеют различную текстуру деформации, в своей плоскости и в своем сечении, обладают различными физико-механическими свойствами. Это явно видно на диаграмме результатов механических испытаний пластин державки.

. Для достижения наибольшего демпфирующего эффекта разориентация текстуры в верхней и нижней пластинах должна быть максимальной.

5. Данную конструкцию резца рекомендовать для работы на деталях с высокой твердостью, высоким классом шероховатости поверхности. Резец использовать при чистовой токарной обработке.

5. Техника безопасности на токарных станках

5.1 Анализ потенциально опасных и вредных факторов на рабочем месте

1.Приспособления для закрепления обрабатываемой детали, особенно поводковые и кулачковые патроны, представляют опасность как при случайном к ним прикосновении, так и в случаях захвата одежды выступающими частями в процессе работы станка.

.Обрабатываемая деталь, особенно быстро вращающиеся заготовки, в том числе прутковый материал, обрабатываемый на универсальных и станках с ЧПУ, может вырваться из закрепляющих устройств: травма может быть нанесена тяжелой заготовкой, устанавливаемой на станок, и обработанной деталью при ее снятии со станка вручную, без соответствующих приспособлений.

.Приводные и передаточные механизмы станка, особенно ходовые винты и валики токарных и станков с ЧПУ, а также ременные и зубчатые передачи, которые могут нанести травму в процессе наладки и смазывания станка при включенном электродвигателе.

.Металлическая стружка - ленточная (сливная) и стружка “вьюн”, образующая при точении вязких металлов.

.Отлетающая стружка, образующая при точении хрупких материалов.

.Пыль обрабатываемого материала и смазочно-охлаждающие жидкости.

.Монотонный шум станков.

.Недостаточное или яркое искусственное освещение.

.Опасность поражения человека электрическим током может возникнуть, если токоведущие части доступных для случайного к ним прикосновения, а также в случае, если металлические части оборудования, обычно не находящиеся под напряжением, случайно оказываются следствием повреждения изоляции и замыкания на корпус.

Количественная оценка условий труда (тяжести работ) см. табл. 14.

Таблица 14 Количественная оценка условий труда

Определяем интегральную бальную оценку условий труда по формуле

Ит = (Хmax + 6-Xmax/6(n-1) Σⁿ_i=1·10,

где X max - наивысшая из полученных бальных оценок,

X i - , бальная оценка по i-му из учитываемых факторов,

n - число учитываемых факторов без Xmax

Ит = (1 +6-1/6(12-1)·37)·10 = 38

Полученный результат интегральной бальной оценки соответствует 3-ей категории тяжести труда.

5.2 Разработка инструкции по технике безопасности на токарных станках

Общие требования техники безопасности.

. К работе на токарных станках допускаются лица обоего пола, имеющие профессиональную подготовку, прошедшие медицинское освидетельствование и признанные годными для работы на оборудовании, обученные безопасным методам и приемам работы в течении 6-10 смен на рабочем месте и прошедшие инструктаж по настоящей инструкции. Подростки до 18 лет ни в коем случае не должны назначаться на работы, заключающиеся исключительно в переноске, передвижении, установке (съеме) заготовки (детали) тяжести весом более 4,1 кг. Переноска и передвижение тяжестей подростками обоего пола в пределах указанной нормы допускается лишь в тех случаях, если они непосредственно связаны с выполняемой подростками постоянной профессиональной работой и отнимают не более одной трети их рабочего времени.

Работающие на токарных станках с применением смазочно-охлаждающих жидкостей проходят периодические медицинские осмотры.

. Все работающие на токарных станках должны проходить инструктаж по безопасным методам и приемам работы:

рабочие со стажем работы до 2-х лет - ежемесячно,

рабочие со стаже работы свыше 2-х лет - ежеквартально.

.К работе с грузоподъемными механизмами допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение, аттестацию, получившие удостоверение, оформленные приказом по цеху. Очередная аттестация через 12 месяцев.

. На территории предприятия выполнять все требования безопасности, установленные и обязательные к соблюдению всеми работающими на предприятии.

. Быть внимательными к сигналам, подаваемым водителями движущего транспорта, машинистами кранов, сигнальщиками и выполнять их.

. Не проходить в местах, не предназначенных для прохода, не подлезать под железнодорожными составами.

. Не снимать ограждения с оборудования и не подлезать под них.

. Находясь в цехе, выполнять указания предупредительных надписей, сигналов, плакатов и символов.

. Передвижение людей в цехе разрешается по специальным дорожкам, размеченным краской или обозначенным знаками или другими указателями.

. Не отлучаться с рабочего места без разрешения мастера или бригадира.

. Курить разрешается только в специально отведенных местах.

. Не включать и не выключать (кроме аварийных случаев) механизмы, работа на которых не поручена администрацией.

. Выполнять только ту работу, которая поручена мастером или лицом его замещающим и при условии, что безопасные ее выполнения хорошо известны.

. Во время работы не отвлекаться посторонними делами и разговорами, и не отвлекать других.

. Содержать свое рабочее место, оборудование, приспособления в порядке, чистоте и исправном состоянии, соблюдать чистоту и порядок в цехе и на территории предприятия.

. Хранить обтирочный материал (чистый и загрязненный) следует раздельно в металлической таре с закрывающимися крышками.

. Имеющиеся в цехе средства пожаротушения (пожарные щиты, огнетушители, сигнализация) должны иметь свободный доступ, подходы к ним загромождать не разрешается. При пожаре звонить по телефону 01 и до прибытия пожарных приступить к ликвидации очага возгорания местными средствами пожаротушения.

. Лица, страдающие заболеваниями кожи или имеющих предрасположенность к аллергическим заболеваниям, к работе на станках со смазочно-охлаждающейся жидкостью не допускаются.

. В целях предупреждения дерматитов и профилактических заболеваний при работе с СОЖ нужно соблюдать следующие правила: использовать защитные мази и пасты.

Требования безопасности перед началом работы.

. Внимательно изучить технологический процесс, где даны указания по охране труда и производственной санитарии, изложены последовательность, характеристика и приемы работы.

. Привести в порядок рабочую одежду, средства индивидуальной защиты. Работать в легкой обуви (тапочках, босоножках) не разрешается.

. Перед работой со смазочно-охлаждающими жидкостями нанести на руки специальные защитные мази, которые можно получить в материальной кладовой цеха.

. Принять станок от сменщика, убедиться хорошо ли уран станок и рабочее место. Пол около станка и рядом с местом производства работ должен быть ровным, чистым и нескользким.

. Ознакомиться с имеющимися неполадками в работе станка в предыдущей смене и о принятых мерах по их устранению.

. Проверить путем осмотра исправность заземления станка. Заземляющая металлическая полоса должна быть надежно прикреплена к корпусу станка.

. Проверить наличие, исправность и прочность крепления ограждений на ременных и зубчатых передачах, расположенных вне корпуса станка и представляющих опасность травмирования.

. Защитные устройства (экраны), ограждающие зону обработки, должны защищать работающего от отлетающей стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

. Проверить наличие смазки во всех узлах станка и обеспечить достаточную смазку там, где предусмотрена ручная смазка. Смазывать станок на ходу не разрешается.

. Отрегулировать местное освещение так, чтобы рабочая зона была достаточно освещена, но свет не слепил глаза.

. Убедиться в исправности и безопасности действия пусковых и переключающих устройств. Они должны отвечать общим требованиям, предъявляемым к таким устройствам.

. Подготовить щетку-сметку, крючок для удаления стружки и тару для складирования деталей после их изготовления.

. Получить в инструментальной кладовой согласно техпроцесса и проверить исправность режущего инструмента, приспособлений, разложить инструмент устойчиво, в удобном для использования порядке. Применять инструмент и приспособления нужно только те, которые предусмотрены технологическим процессом.

. О замеченных неисправностях, отсутствии предохранительных устройств и ограждений сообщить мастеру и без указаний мастера к работе на станке не приступать.

Требования безопасности во время работ.

. Выполнять только ту работу, которая поручена и разрешена администрацией и при условии, что методы выполнения хорошо известны.

. Не оставлять без присмотра и не отходить от работающего станка.

. Работать на станке в рукавицах или перчатках не разрешается.

. Не разрешается производить установку на станок приспособлений (патроны, планшайбы) со следами масла, перед установкой необходимо их проверить.

. При установке на станок приспособлений (патроны, планшайбы) применять только деревянные прокладки.

. Надежно и жестко закреплять обрабатываемую деталь в приспособлении. Вес и габариты детали должны соответствовать паспортным данным станка.

. После закрепления детали в патроне вынуть торцевой ключ.

. При обработке детали применять режимы резания, указанные в технологической карте данной детали.

. Жестко и прочно крепить режущий инструмент. Максимальный вылет резца из резцедержателя должен составлять 1,5 высоты державки резца. Резец должен быть закреплен не менее, чем двумя болтами.

. Режущий инструмент подводить к детали постепенно, без удара. При ручной подаче не допускать резких изменений скорости подачи и глубины резания.

. В случае возникновения вибрации остановить станок. Принять меры к устранению вибрации, проверить крепление режущего инструмента и детали, проверить пригодность режущего инструмента.

. Уборку стружки со станка и детали производить только крючками или сметкой, Убирать стружку руками или сжатым воздухом не разрешается.

. При обработке деталей обязательно применять средства индивидуальной защиты (щетки, очки).

. Измерение, проверку частоты поверхности вручную производить только при полной остановке шпинделя.

. При отрезании тяжелых частей детали не придерживать отрезаемый конец руками.

. перед каждым включением станка предварительно убедиться, что пуск станка никому не угрожает опасности.

. обязательно остановить станок и выключить электродвигатель при:

а) уходе от станка даже на короткое время;

б) временном прекращении работ

в) перерыве подачи электроэнергии;

г) установке и съеме инструмента и приспособлений;

д) уборке, смазке, чистке, регулировке станка;

е) обнаружении каких-либо неисправностей в электрооборудовании.

Требования безопасности по окончании работ.

. Выключить станок, очистить его от стружки и грязи. Сдувать стружку сжатым воздухом не разрешается. Убирать следует только сметкой, кисточкой и крючком.

. Протереть и смазать трущиеся части станка.

. Масло и другие жидкости, пролитые на площадках и около станка, тщательно убирать.

. Убрать инструмент и приспособления, аккуратно сложить готовые детали и заготовки.

. Сдать станок сменщику.

. После окончания работы чисто и тщательно вымыть руки теплой водой в умывальнике. Пользоваться мылом и индивидуальным полотенцем. Соблюдать чистоту в раздевалках и бытовых помещениях.

Не выполнение требований настоящей инструкции является нарушением трудовой и производственной дисциплины. Виновные в ее нарушении привлекаются к ответственности согласно правилам внутреннего распорядка предприятия.

.3 Расчет освещенности участка

Площадь механического участка для авторемонта составляет 288 м², при ширине 12м и длине 24 м. Участок имеет световой проем в виде фонаря крыши. Длина фонаря крыши 24 м и высота 1,2 м.

Для расчета освещенности участка определяем следующие параметры:

характеристику зрительной работы;

наименьший эквивалентный размер объекта различия, мм;

разряд зрительной работы;

контраст объекта с фоном;

характеристика фона.

Характеристика зрительной работы.

.3.1. По [9,с.4] принимаем работу средней точности

.3.2. Наименьший эквивалентный размер объекта различия

Объект различия - рассматриваемый предмет или отдельная его часть или дефект, который требуется различить в процессе работы (шероховатость, обработанной поверхности, шкала измерительного инструмента , состояние режущего инструмента, чтение чертежей и технологических документов), принимаем от 0,5 до 1 мм.

.3.3. Разряд зрительной работы

Принимаем по [1]. При минимальном размере объекта различия d =0,5 мм, расстояние от объекта до глаз работающего L=400 мм.

d/L = 0,5/400= 1,25*10^-3,

что соответствует IV разряду зрительной работы.

.3.4. Контраст объекта

Это различие между яркостью объекта к яркости фона. Объект: деталь, инструмент - темные. Фон: пол - темный. Принимаем по [9,с.4] контраст малый.

.3.5. Характеристика фона

Фон - темный, так как это пол.

.3.6. Нормы освещенности

Определение норм освещенности: искусственного и естественного освещения.

Нормы искусственного освещения участка по [9] при общем освещении составляют 300 лк. Коэффициент КЕО, 1н естественного освещения при верхнем освещении равен 4.

Расчет естественного освещения, при верхнем освещении определяем по формуле:

Sф = 1_н*η_ф*Sп*Кз/100*τ₀* τ₁* τ₂*

Где;

Sф - площадь фонарей, м²;

_н - нормируемое значение коэффициента естественной освещенности, КЕО 1_н = 4;

η_ф - световая характеристика фонаря, по [2] принимаем η_ф=4;

Sп - площадь пола, Sп = 228 м²;

Кз коэффициент запаса, по [2], принимаем Кз=1,8; учитывая загрязнение фонарей;

τ₀ = коэффициент светопрохождения, τ₀=0,8:

τ₁, τ₂, - коэффициенты, учитывающие повышение КЕО от отраженного света, согласно [10] τ₁=1,5, τ₂=1,1.

Sф = 4*4*288*1,8/100*0,8*1,51,1 = 62,8 м².

Расчеты показали, что площадь фонаря (24*1,2 = 28,8 м²) не обеспечивает нормируемую освещенность участка 300 лк. Поэтому необходимо создавать искусственное освещение.

Искусственное освещение бывает двух систем: общее (от верхних светильников) и комбинированное (общее + местное). Норму освещенности участка при искусственном общем освещении 300 лк с учетом [9,п.7.5] при обработке деталей вращающихся со скоростью равной или более 500 об/мин, необходимо повысить норму освещенности на одну ступень. Принимаем норму освещенности участка 400 лк.

Количество светильников на участке определяем [10] по формуле:

Е = F * η * N / k * S * Я

N = Е * к * S * Я / η * F

Где: освещенность Е = 400 kr;

F - световой поток одной лампы, принимаем согласно [9] для освещения участка газоразрядные лампы типа ДРЛ мощностью 400 Вт, со световым потоком 8000 лк;

h - коэффициент использования светильников, для определения η необходимо определить индекс помещения i по формуле:

i = S / h * (А+В)

Где:

i - индекс помещения;

S - площадь участка, S = 288 м²;

H - высота подвеса светильников, принимаем по факту h = 4,5 м;

A,В - длина и ширина помещения, А = 24 м, В = 12 м.

Тогда:

i = 288 / 4,5 * (24+12) = 1,78

Согласно [10] при i = 1,78 и с учетом значения отражающей способности стен и потолка 30% и темного пола 10%, η =82 %;

N - число светильников общего освещения, шт;

К - коэффициент запаса, учитывая запыленность светильников [9,с.9] к=1,6;

S - площадь участка, S = 288 м²;

Я - поправочный коэффициент нормированной освещенности, по [10] принимаем Я = 1,1.

Тогда:

N = 400*1,6*288*1,1/8000*0,82 = 30,9 шт.

Принимаем 30 светильников.

Определяем оптимальное расстояние между светильниками по формуле:

Lопт = √ lа* lв / h,

lа, lв - расстояние по ширине и длине участка, lа 24 м, l в = 12 м;

h - высота подвеса светильников, h = 4,5 м.

Тогда:

Lопт = √ 24 * 12 / 4,5 = 3,28 м

Таким образом принимаем три ряда светильников типа ДРЛ мощностью 400 Вт по 10 светильников, h = 4,5 м.

Тогда:

Lопт = √ 24 * 12 / 4,5 = 3,28 м

Таким образом принимаем три ряда светильников типа ДРЛ мощностью 400 Вт по 10 светильников в ряду.

Дежурное освещение принимаем 5% от нормы освещенности участка, что равно 20 лк.

6.Основные понятия инновационного менеджмента в автомобильном производстве

Инновационный процесс представляет собой подготовку и осуществление инновационных изменений и складывается из взаимосвязанных фаз, образующих единое, комплексное целое. В результате этого процесса появляется реализованное, использованное изменение - инновация. Для осуществления инновационного процесса большое значение имеет диффузия (распространение во времени уже однажды освоенной и использованной инновации в новых условиях или местах применения). Инновационный процесс имеет циклический характер. Учет этих моментов будет способствовать созданию гибких систем организации и управления экономикой.

Современные инновационные процессы достаточно сложны и требуют проведения анализа закономерностей их развития. Для этого необходимы специалисты, занимающиеся различными организационно-экономическими аспектами нововведений - инновационные менеджеры.

Инновационные менеджеры должны обладать научно-техническим и экономико-психологическим потенциалом, им нужны инженерно-экономические знания. Инновационные менеджеры способствуют продвижению инновационного процесса, стараются прогнозировать возможные катаклизмы и пути их преодоления. Для рыночной экономики характерна конкуренция самостоятельных фирм, заинтересованных в обновлении продукции, наличие рынка нововведений, конкурирующих друг с другом. Поэтому существует рыночный отбор нововведений, в котором участвуют инновационные менеджеры.

Инновационные менеджеры могут действовать в различных организационных структурах (академии наук, вузы, научные общества, исследовательские организации, конструкторские бюро и др.),выполняя функции создания творческих коллективов, поиска и распространения новшеств, формирование портфеля заказов на научные исследования и разработки. Они управляют научными коллективами, занимаются координацией научных исследований и должны обладать качествами традиционного менеджера и ученого исследователя, а также быть квалифицированными экономистами, способными оценить эффективность нововведений.

Новый сложный этап реформирования экономики России требует подготовки специалистов по инновационному менеджменту, владеющих методами управления научными коллективами, исследованиями и разработками и способных работать на рынке нововведений.

В современных условиях существуют проблемы финансирования инновационной деятельности, проводятся конкурсы грантов. Участие в конкурсе может принести успех при условии правильного оформления конкурсных документов.

6.1 Понятие инновации и инновационного процесса

Термин "инновация" стал активно использоваться в переходной экономике России как самостоятельно, так и для обозначения ряда родственных понятий: "инновационная деятельность", "инновационный процесс", "инновационное решение" и т. п. Для уточнения понятия "инновации" познакомим читателей с различными взглядами на ее сущность.

В литературе насчитываются сотни определений. Например, по признаку содержания или внутренней структуры выделяют инновации технические, экономические, организационные, управленческие и др.

Выделяются такие признаки, как масштаб инноваций (глобальные и локальные); параметры жизненного цикла (выделение и анализ всех стадий и подстадий), закономерности процесса внедрения и т. п. Различные авторы, в основном зарубежные (Н. Мончев, И. Перлаки, Хартман В. Д., Мэнсфилд Э., Фостер Р., Твист Б., И. Шумпетер, Роджерс Э. и др.) трактуют это понятие в зависимости от объекта и предмета своего исследования.

Например, Б. Твист определяет инновацию как процесс, в котором изобретение или идея приобретают экономическое содержание. Ф. Никсон считает, что инновация -- это совокупность технических, производственных и коммерческих мероприятий, приводящих к появлению на рынке новых и улучшенных промышленных процессов и оборудования. Б. Санто считает, что инновация - это такой общественный - технический - экономический процесс, который через практическое использование идей и изобретений приводит к созданию лучших по своим свойствам изделий, технологий, и в случае, если она ориентируется на экономическую выгоду, прибыль, появление инновации на рынке может привести добавочный доход. И. Шумпетер трактует инновацию как новую научно-организационную комбинацию производственных факторов, мотивированную предпринимательским духом. Во внутренней логике нововведений - новый момент динамизации экономического развития.

В настоящее время применительно к технологическим инновациям действуют понятия, установленные Руководством Осло и нашедшие отражение в Международных стандартах в статистике науки, техники и инноваций.

Международные стандарты в статистике науки, техники и инноваций - рекомендации международных организаций в области статистики науки и инноваций, обеспечивающие их системное описание в условиях рыночной экономики. В соответствии с этими стандартами инновация - конечный результат инновационной деятельности, получивший воплощение в виде нового или усовершенствованного продукта, внедренного на рынке, нового или усовершенствованного технологического процесса, используемого в практической деятельности, либо в новом подходе к социальным услугам.

Таким образом, инновация является следствием инновационной деятельности.

Анализ различных определений приводит к выводу, что специфическое содержание инновации составляют изменения, а главной функцией инновационной деятельности является функция изменения.

Австрийский ученый И. Шумпетер выделял пять типичных изменений:

. Использование новой техники, новых технологических процессов или нового рыночного обеспечения производства (купля - продажа).

. Внедрение продукции с новыми свойствами.

. Использование нового сырья.

. Изменения в организации производства и его материально-технического обеспечения.

. Появление новых рынков сбыта.

Эти положения И. Шумпетер сформулировал еще в 1911 г. Позднее в 30-е годы он уже ввел понятие инновация, трактуя его как изменение с целью внедрения и использования новых видов потребительских товаров, новых производственных и транспортных средств, рынков и форм организации в промышленности.

В ряде источников инновация рассматривается как процесс. В этой концепции признается, что нововведение развивается во времени и имеет отчетливо выраженные стадии.

Инновации свойственны как динамический, так и статический аспекты. В последнем случае инновация представляется как конечный результат научно-производственного цикла (НПЦ), эти результаты имеют самостоятельный круг проблем.

Термины "инновация" и "инновационный процесс" не однозначны, хотя и близки. Инновационный процесс связан с созданием, освоением и распространением инноваций.

Создатели инновации (новаторы) руководствуются такими критериями, как жизненный цикл изделия и экономическая эффективность.

Их стратегия направлена на то, чтобы превзойти конкурентов, создав новшество, которое будет признано уникальным в определенной области.

Из сказанного следует, что инновацию - результат нужно рассматривать с учетом инновационного процесса. Для инновации в равной мере важны все три свойства: научно-техническая новизна, производственная применимость, коммерческая реализуемость. Отсутствие любого из них отрицательно сказывается на инновационном процессе.

Следовательно, научно-технические инновации должны: а) обладать новизной; б) удовлетворять рыночному спросу и приносить прибыль производителю.

Распространение нововведений, как и их создание является составной частью инновационного процесса (ИП).

Различают три логических формы инновационного процесса: простой внутриорганизационный (натуральный), простой межорганизационный (товарный) и расширенный. Простой ИП предполагает создание и использование новшества внутри одной и той же организации, новшество в этом случае не принимает непосредственно товарной формы. По мере превращения инновационного процесса в товарный выделяются две его органические фазы: а) создание и распространение; б) диффузия нововведения. Первое, в основном, включает последовательные этапы научных исследований, опытно-конструкторских работ, организацию опытного производства и сбыта, организацию коммерческого производства. На первой фазе еще не реализуется полезный эффект нововведения, а только создаются предпосылки такой реализации.

На второй фазе общественно-полезный эффект перераспределяется между производителями нововведения (НВ), а также между производителями и потребителями.

По мере развития деятельность, представляющая ИП, распадается на отдельные, различающиеся между собой участки и материализуется в виде функциональных организационных единиц, обособившихся в результате разделения труда. Экономическое и технологическое воздействие ИП лишь частично воплощается в новых продуктах или технологиях. Значительно больше оно проявляется в увеличении экономического и научно-технического потенциала как предпосылки возникновения новой техники, то есть повышается технологический уровень инновационной системы и ее составных элементов, повышается тем самым восприимчивость к инновациям.

В общем виде ИП можно представить в развернутом виде так:

ФИ - ПИ - Р - Пр - С - ОС - ПП - М - Сб,

где

ФИ - фундаментальное (теоретическое) исследование;

ПИ - прикладные исследования;

Р - разработка;

Пр - проектирование;

С - строительство;

ОС - освоение;

ПП - промышленное производство;

М - маркетинг;

Сб - сбыт.

Анализ этой формулы требует абстрагирования от факторов обратной связи между различными ее элементами, учета длительности цикла ФИ - ОС, который может продолжаться свыше 10 лет; относительно самостоятельна и каждая из фаз (ФИ - ПИ; Пр - С) и т. д.

Начальной стадией инновационного процесса является ФИ (теоретическое исследование), что связано с понятием научная деятельность. Разумеется, каждый отдельный элемент цикла (ФИ, ПИ, Р, Пр, С, ОС и П) насыщен научной деятельностью, связанной с ФИ.

Фундаментальные исследования, как правило, воплощаются в прикладных исследованиях, но происходит это не сразу. Развитие может осуществляться по схеме рис.6.1.

Схема рис.6.1. Развитие ФИ

Только некоторые фундаментальные исследования воплощаются в ПИ - Р - ПР и т. д. Примерно 90% тем фундаментальных исследований могут иметь отрицательный результат. И из оставшихся 10 % с положительным результатом не все применяются на практике. Цель ФИ - познание и развитие процесса(теории вопроса).

Иную целенаправленность имеют прикладные исследования (ПИ). Это - "овеществление знаний", их преломление в процессе производства, передача нового продукта, технологической схемы и т. д.

В результате разработок создаются конструкции новых машин и оборудования, что плавно переходит в фазы. Проектирование (Пр), строительство (С), освоение (ОС) и промышленное производство (ПП). Фазы (М - Сб) связаны с коммерческой реализацией результатов инновационного процесса.

Таким образом, инновационный менеджер имеет дело с различными стадиями инновационного процесса и с учетом этого строит свою управленческую деятельность.

Инновационный менеджмент - совокупность принципов, методов и форм управления инновационными процессами, инновационной деятельностью, занятыми этой деятельностью организационными структурами и их персоналом.

Для него, как и для любой другой области менеджмента, характерны:

1 постановка цели и выбор стратегии

2 четыре цикла.

Сказанное наглядно представлено на схеме рис 6.2.

Схема рис.6.2.

. Планирование: составление плана реализации стратегии.

. Определение условий и организация: определение потребности в ресурсах для реализации различных фаз инновационного цикла, постановка задач перед сотрудниками, организация работы.

. Исполнение: осуществление исследований и разработок, реализация плана.

. Руководство: контроль и анализ, корректировка действий, накопление опыта. Оценка эффективности инновационных проектов; инновационных управленческих решений; применения новшеств.

.2 Управление процессом подготовки производства новой техники

Подготовка производства к выпуску новой техники носит комплексный характер. Этот процесс можно наглядно представить на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Подготовка производства новой техники

КПП и ТПП - конструкторская и технологическая подготовка производства;

ОП - опытное производство;

ОСПП - освоение промышленного производства;

ОЭ и ЭИСПП - организационно-экономическая и социальная подготовка производства;

ПРОПП - программное обеспечение производства.

Управление подготовкой производства входит в обязанности функциональных менеджеров.

Подготовка производства делится на внутреннюю и внешнюю. Внешнюю подготовку осуществляют проектные и научно-исследовательские институты, конструкторских бюро и другие организации.

Внутренняя подготовка проводится непосредственно на предприятии.

Создание новых конструкций базируется на результатах анализа спроса на новую технику, в которых сформулированы требования потребителей к техническим параметрам изделия, их экономичности.

Разработка конструкции изделия состоит из следующих этапов:

3 выполнение необходимых расчетов;

4 экспериментальные работы;

5 проектирование, конструирование;

6 изготовление опытных образцов;

7 корректировка конструкторской документации по результатам сдачи приемочной комиссии опытного образца (партии), установочной серии, головной (контрольной) серии.

После этого разрабатывается технология производства:

8 создание документации на технологические процессы;

9 проектирование и изготовление специального технологического оборудования и оснастки.

Следующим этапом является постановка новой техники на производство:

10 поставка;

11 монтаж;

12 наладка средств технического оснащения производства;

13 приемочные испытания серийной и массовой продукции.

Каждая стадия подготовки состоит из следующих работ: научно-исследовательские (теоретические и экспериментальные); расчетные, проектные, экономические. Перечисленные работы могут выполняться как на конкретных стадиях, так и повторяться на нескольких стадиях, отличаясь содержанием. Так, экономические расчеты необходимы на всех стадиях, они выполняются с различной степенью детализации и уточняются.

Порядок разработки и утверждения технических заданий, испытаний опытных образцов, проведения приемочных испытаний серийной и массовой продукции; функции заказчиков, разработчиков, изготовителей и потребителей новой техники регламентируются соответствующими стандартами и методическими материалами.

Структура органов подготовки производства определяется такими факторами, как новизна, сложность, тип производства, частота обновления продукции.

На крупных автомобильных предприятиях с массовым и крупносерийным производством подготовка производства новых изделий ведется централизованно под руководством главного инженера. Главному инженеру подчиняются главный конструктор, главный технолог, начальник лаборатории, начальник планового отдела, экономисты, социологи, программисты.

Обработка создаваемых конструкций происходит в экспериментальном цехе или опытном производстве. Технологическая подготовка осуществляется в цехах.

На предприятиях с единичным и мелкосерийным производством применяется децентрализованная или смешанная система подготовки производства. Одни подразделения занимаются конструированием изделий, другие - технологической подготовкой.

Как правило, на небольших предприятиях конструкторская и технологическая подготовка сосредоточена в техническом отделе, который подчиняется главному инженеру.

Менеджеры контролируют выполнение графика подготовки производства.

Отметим, что план подготовки производства составляется на основе объемных и трудовых нормативов и включает перечень объектов подготовки, объемы работ, сроки их выполнения по стадиям и этапам, конечные и важнейшие промежуточные результаты, длительность подготовки, смету затрат.

Менеджеры контролируют выполнение графика подготовки производства.

Содержание и объем работ конструкторской подготовки производства зависят от вида разрабатываемых изделий, их новизны и сложности.

Конструкторская подготовка производства включает процессы формирования комплекса инженерно-технических решений по объектам производства, обеспечивающих готовность производства к оперативному освоению и стабильному выпуску новых изделий.

Конструкторская подготовка производства состоит из: инженерного прогнозирования; параметрической оптимизации объектов производства; опытно-конструкторских работ с использованием ФСА; обеспечения производственной, эксплуатационной технологичности конструкции изделия.

Инженерное прогнозирование осуществляется в контакте с инновационным менеджером и преследует цель выявить, какие новшества могут появиться в течение прогнозируемого периода. На этой стадии определяются сроки и порядок промышленного освоения новых изделий; темпы обновления и масштабы распространения новых технических решений, материалов, технологий. Устанавливаются возможные ограничения развития объектов (ресурсные, технические, социальные, экономические, экологические).

Параметрическая оптимизация связана с обеспечением оптимальных параметров и типоразмеров, объема выпускаемой продукции.

6.3 Организация инновационных процессов в технологической подготовке производства на автомобильном производстве

В процессе опытно-конструкторских работ материализуются идеи конструктора в опытных образцах, которые будут доведены до промышленного производства.

Обеспечение технологичности конструкции необходимо для достижения требуемого качества производимой продукции.

Отработка конструкции на технологичность осуществляется разработчиками конструкторской и технологической документации, предприятием-изготовителем и заказчиком.

Для оценки технологичности конструкции применяются следующие показатели:

14 трудоемкость изготовления изделия, которая измеряется в нормо-часах;

15 удельная материалоемкость изделия, определяемая как отношение расхода материала на одно изделие к величине полезного эффекта.

Эти показатели сравниваются с установленными стандартами.

Организация разработки и контроль качества нового изделия производится по следующей схеме:

Рис. 6.4. Схема организации разработки и контроля качества нового изделия

При выполнении конструирования с помощью ЭВМ выделяют четыре этапа: поиск принципиальных решений, разработка эскизного варианта конструкции, уточнение и доработка конструкции, разработка рабочих чертежей.

Технологическая подготовка производства представляет собой совокупность мероприятий по обеспечению технологической готовности производства. Технологическая готовность производства означает наличие полных комплектов конструкторской и технологической документации, технологического оснащения для выпуска запланированного объема продукции с учетом установленных технико-экономических показателей.

Менеджер обеспечивает согласованность в работе конструкторов и технологов. Это важно для обеспечения высокого уровня стандартизации, унификации технологических процессов и их элементов, снижения трудоемкости и сокращения сроков подготовки производства.

Технологические процессы делятся на типовые и перспективные.

Для типового технологического процесса характерно единство содержания и последовательность большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструкторскими принципами.

Перспективный технологический процесс предполагает опережение или соответствие прогрессивному мировому уровню развития технологии производства.

Управление проектированием технологического процесса осуществляется на основе маршрутных и операционных технологических процессов.

Маршрутный технологический процесс оформляется маршрутной картой, в которой устанавливается перечень и последовательность технологических операций, тип оборудования, на котором эти операции будут выполняться; применяемая оснастка; укрупненная норма времени без указания переходов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс является более детальным. Он детализирует технологию обработки и сборки до переходов и режимов обработки. Здесь оформляются операционные карты технологических процессов.

Первая партия новых машин изготавливается на базе маршрутного технологического процесса. Технологический процесс проверяется и уточняется, проектируется будущая оснастка и ориентировочно определяется потребность в рабочей силе, оборудовании и т. п. На основе маршрутного технологического процесса изготавливается и собирается опытный образец изделия. Опытный образец предъявляется приемочной комиссии.

Опытный образец может быть также продемонстрирован на специальных выставках с тем, чтобы выявить потребителей новой техники и сформировать портфель заказов.

Менеджер совместно с технологами может участвовать в разработке методов технического контроля, так как в любой конструкции машин есть детали, требующие проверки их качества в процессах изготовления и испытания.

Нарушение технологического процесса может привести к браку, ухудшению качества выпускаемой продукции.

Менеджер должен контролировать технологическую дисциплину, то есть соблюдение точного соответствия технологического процесса изготовления изделия требованиям технологической и конструкторской документации.

Разработанный технологический процесс должен быть экономичным и прогрессивным.

Экономичность технической подготовки производства обеспечивается по нескольким направлениям. Прежде всего, устанавливается единообразие в применяемых методах обработки или сборки изделия, то есть достигается технологическая стандартизация.

Использование типовых технологических процессов позволяет сократить объем работ по проектированию новых технологических процессов и длительность периода технологической подготовки производства. Важную роль в экономии затрат времени играет стандартизация оснастки. Большое влияние оказывают факторы, связанные с использованием дорогого, высокопроизводительного оборудования.

Организация и управление процессом технологической подготовки производства должны быть нацелены на применение прогрессивных технологических процессов, оборудования, оснастки, средств автоматизации производственных процессов, принципов и методов работы руководителей и исполнителей.

Для организации технологической подготовки производства формируется или совершенствуется организационная структура служб технологической подготовки (ТПП), определяется ее взаимосвязи и взаимоотношения с другими службами, ответственные исполнители, их обязанности и задачи.

Организационная структура должна отвечать следующим требованиям:

16 рациональное распределение функций между службами ТПП;

17 четкая организация документооборота;

18 возможность быстрого реагирования на решение новых задач;

19 исключать дублирование функций.

20 ТПП осуществляется по плану, в котором содержится следующая информация:

21 состав, объем и сроки работ;

22 распределение работ по технологическим подразделениям и производственным службам;

23 план рациональной организации работ, учитывающий возможность сокращения сроков.

При планировании ТПП учитываются тип производства, программа и номенклатура выпускаемой продукции, сложность изделий; наличие соответствующих технологических процессов, технологического оборудования, оснастки, технического уровня производства и управления.

Контроль за ходом ТПП предусматривает выявление отклонений, установление их причин и принятие оперативных управленческих решений по нормализации процесса подготовки производства.

Документация ТПП включает: техническое задание; технический проект, когда принимаются принципиальные технические и организационные решения, являющиеся основой для рабочего проекта.

За обоснованность технологических параметров и качество продукции, устанавливаемых в технологической документации, отвечает главный технолог.

На действующем предприятии могут использоваться различные варианты организации подготовки производства новой техники: подготовка и освоение производства нового изделия ведется с остановкой действующего производства или параллельно с ним; организуется модернизация выпускаемого изделия или экспериментальное производство.

Таким образом, создание новой техники - сложный и многогранный процесс. Он тесно связан с наукой и производством. От уровня организации подготовки производства, от скорости и точности выполнения всех необходимых работ зависит продолжительность пути от научных и технических разработок до полного освоения выпуска новой техники. Высокое качество и завершенность работ на всех стадиях обеспечивает достижение запроектированных технико-экономических показателей.

Вся система организации производства новой техники должна обеспечивать конкурентоспособность новой продукции.

Заключение по работе

1. Из литературного и технического обзора были установлены требования к деталям типа «тел вращения в автомобильном производстве. Деталь должна быть изготовлена по 6 классу точности и с шероховатость поверхности не ниже по Rа = 0,63 мкм.

2. В процессе производства изделий такого вида возникают колебательные процессы в технологической системе, которые приводят к ухудшению качества обработанной поверхности детали.

. Анализ существующих методов и способов повышения эффективности процесса тонкой лезвийной обработки показал, что в настоящее время в производстве деталей автомобилей не используются инструменты обладающие способностью к подавлению вибраций.

4. В связи с этим предложена конструкция державки режущего инструмента, основанная на принципе многослойности за счет применения разориентации структуры металла.

. Предлагаемую державку режущего инструмента изготавливают из пакета собранных между собой по плоскостям, параллельным опорной поверхности державки, пластин, вырезанных из листового проката с продольной, поперечной и вертикальной ориентировкой их плоскости относительно направления их прокатки и собранных в пакет с углом разориентировки текстуры.

. Расположение прокатки осуществляется в опорной пластине параллельно тангенциальной составляющей силы резания, в верхней - радиальной и в средней пластине параллельно действию осевой составляющей силы резания.

. Опробование режущего инструмента, державка которого, изготовлена по предлагаемому способу, проводилась на станке мод. 1К62 на операции точения закреплённой в центрах заготовки из стали 40Х с твёрдостью HRC 50. При испытании инструмента на режимах резания υ=120м/мин, s=0,15 мм/об, t= 1,0мм амплитуда колебаний в 1,7…2,0 раза меньше, чем на державке, изготовленной по известному способу. При этом износ задней поверхности режущей пластины при периоде стойкости Т= 60 мин в 1,6…1,8 раз меньше, шероховатость обработанной поверхности по параметру R_а в 1,7…1,9 раз ниже.

Список литературы

1. Васильков Д.С., Вейц В.Л., Максаров В.В. Моделирование процесса стружкообразования на основе кусочно-линейной аппроксимации / Академический вестник. Информатизация. Вып.1.-СПб.: Имаш., 1998 - С.16-21.

. Вейц В.Л., Максаров В.В. Физические основы моделирования стружкообразования в процессе резания // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. Сб. Вып.13. - СПб.: СЗПИ, 1999 - С.44-46.

. Кабалдин Ю.Г., Шпилев А.М. Синергетический подход к управлению процессами механообработки в автоматизированном производстве / Вестник машиностроения, 1996 - №8 - С.13-19.

. Кудинов В.А. Динамика станков. - М.: Машиностроение, 1967 - 359 с.

. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. - М.: Высшая школа, 1974. - 587 с.

. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика. - СПб.: Изд. ОКБС, 1993.- 180 с.

. Барт В.Е., Рогов В.А., Позняк Г.Г. Статические и динамические характеристики резцов с державками из композиционного материала. \\ Полимеры в бетоне: Материалы VIII международного конгресса по полимерам. - М.:БЕТОКОМ, 1992 - С. 470-476 с.

. Позняк Г.Г., Барт В.Е., Рогов В.А. Исследования резцов с синтеграновыми вставками // Станки и инструмент. - 1993 - №1 - С. 29-31.

. Вейц В.Л., Максаров В.В. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической о

бработке. - СПб.: СЗПИ, 2000 - 160 с.

. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика. - СПб.: Изд. ОКБС, 1993 - 180 с.

. Максаров В.В., Максарова И.Ю., Иващенко П.И. Авторское свидетельство СССР №931299, кл. В 23 в 1/00, 1982.

. Подураев В.Н. Резание трунообрабатываемых материалов. - М.: Машиностроение, 1974.- 320 с.

. Максаров В.В., Коломин П.Ю. Повышение динамической стабильности технологической системы за счет анизотропных свойств режущего инструмента / Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвуз. сб. - СПб.: СЗТУ, 2004, вып.32. - С.147-150.

. Ашкенази Е.К., Ганов Э.В. Анизотропия конструкционных материалов: Справочник.- Л.: Машиностроение, 1980.- 148 с.

. Микляев П.Г., Фридман Я.Б. Анизотропия механических свойств металлов. - М.: Металлургия, 1988. - 224 с.

. Тасман Д.М., Гедз Н.И. Применение тензометрии в лесной промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1965. - 110 с.

. Барт В.Е., Рогов В.А., Позняк Г.Г. Статические и динамические характеристики резцов с державками из композиционного материала.\\ Полимеры в бетоне: Материалы VIII международного конгресса по полимерам.- М.:БЕТОКОМ ,1992.-С. 470-476 с.

. Позняк Г.Г., Барт В.Е., Рогов В.А. Исследования резцов с синтеграновыми вставками // Станки и инструмент.-1993.-№1.-С. 29-31.

. Рогов В.А., Позняк Г.Г. Исследования характеристик комбинированных державок резцов на физических моделях. СТИН. 2003. №2. С.19-22.

. Васин Л.А., Васин С.А. Способ изготовления державок и режущих инструментов. Авт. свидетельство №931299. В23 В1/100.

. Идель В.В., Резец. Авт. свидетельство №322231. В23в 27/16.

. Гоголев И.В., Левин В.И., Подгурский Г.В. Виброгаситель для режущих инструментов. Авт. свидетельство №151174. В23в25/02.

. Глухов В.А., Борзилов В.С. Резец. Авт. свидетельство №543464. В23 В27/16.

. Сабирзянов С., Радощекин Г.А. Способ механической обработки. Авт. свидетельство №730474. В23 В1/00.

. Романов Р.А. Резец. Авт. свидетельство №547293. В23 В27/16.

. Чигодаев Н.Е., Резец. Авт. свидетельство №SU. 1220860 А. В23 В27/16.

. Бельфер Л.Г., Мошкович М.У., Ройтбург В.И. и Шнирман А.М. Резец токарный. Авт. свидетельство SU №1296310. В23 В27/18.

. Тихонов Н.П., Медведев Н.И., Понамарев Н.Н., Крохин В.М. Расточная оправка. Авт. свидетельство SU №1220862 А. В23 В29/02.

. Сабирзянов С., Радощекин Г.А. Резец с механическим креплением неперетачиваемой пластины. Авт. свидетельство №380393. В23 в27/16.

. Аксенко А.А., Галушка В.Ф. Резцедержатель для токарных станков. Авт. свидетельство №1292929 А2. В23 В29/14.

. Карпушин В.А., Дорожкин Н.Н., Каледин В.А., Кашицин Л.П. Способ токарной обработки нежестких деталей. Авт. свидетельство №617169. В23 В1/100.

. Данилов В.А., Терентьев В.А. Ротационный резец. Авт. свидетельство №1220857. В23 В27/12.

. Подураев В.Н., Кибальченко А.В., Алтухов В.Н., Чубиенко Б.А. Способ обработки резанием. Авт. свидетельство №1210992 А. В23 В1/100.

. Гольдрах Г.М., Немировская М.И., Френкель М.С., Джугурян Т.Г. Шпиндельный узел. Авт. свидетельство №1271665. В23 В19/02.

. Тараченко В.А. Виброгаситель динамический. Авт. свидетельство №1282866. В23 В25/00.

. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов.-М.: Машиностроение., 1975.-126с.

. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. - М. Высшая школа, 1985.- 304с.

. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. - М.: Высшая школа, 1974.- 587с.

. Вейц В.Л., Максаров В.В. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке.- СПб.: СЗПИ. 2000-160с.

. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станков. Теория и практика. - СПб.: Изд. ОКБС, 1993.-180с.

. Из Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. 1960 г.[98].

. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем. 1960 г. 190 с.