Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение работоспособности сменных твердосплавных пластин путем снятия внутренних напряжений

Диссертация: Повышение работоспособности сменных твердосплавных пластин путем снятия внутренних напряжений
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработаны установки для регулируемого нагрева твердосплавных режущих пластин (патент на полезную модель № 38 307) и для автоматического поддержания температуры максимальной работоспособности твердосплавной режущей пластины (полож. реш. о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2 004 123 563 от 10.09.2004 г.), обеспечивающие повышение работоспособности СМП из ИТС. Автор выражает… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Понятие работоспособности режущего инструмента
    • 1. 2. Работоспособность режущих элементов из твердых сплавов
    • 1. 3. Основные сведения об инструментальных твердых сплавах (ИТС) и их разрушении
    • 1. 4. Анализ проведенных работ. Цель и задачи исследования
  • ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПО ПОВЫШЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМП
  • ПУТЕМ СНЯТИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИТС
    • 2. 1. Методика проведения экспериментальных исследований
    • 2. 2. Исследования физико-механических характеристик ИТС в зависимости от температуры
    • 2. 3. Математическая модель внутренних напряжений в ИТС
    • 2. 4. Способ определения внутренних напряжений методом аппроксимации
    • 2. 5. Существующие методы предварительного нагрева
    • 2. 6. Физическая модель предварительного нагрева режущей пластины на основе эффекта Пельтье
    • 2. 7. Выводы
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ ИТС
    • 3. 1. Определение внутренних напряжений по математической модели
    • 3. 2. Рентгенографическое определение внутренних напряжений
    • 3. 3. Снижение внутренних напряжений в ИТС путем предварительного нагрева СМП
    • 3. 4. Выводы
  • ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 4. 1. Определение температур предварительного нагрева и максимальной работоспособности СМП из ИТС
    • 4. 2. Металлорежущий инструмент для снятия внутренних напряжений
    • 4. 3. Установка для регулируемого нагрева СМП из ИТС
    • 4. 4. Установка для автоматического поддержания температуры максимальной работоспособности СМП из ИТС
    • 4. 5. Практическая реализация результатов исследования

Повышение работоспособности сменных твердосплавных пластин путем снятия внутренних напряжений (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время широкое применение при всех видах механической обработки резанием получили сборные инструменты со сменными многогранными пластинами (СМП) из инструментальных твердых сплавов (ИТС).

По данным ВНИИ инструмента опыт внедрения резцов с СМП показал преимущества по сравнению с напайным инструментом — это повышение стойкости пластин на 25−30%, уменьшение расхода инструментального твердого сплава в 2 раза, повышение производительности труда на 20−25%. Расход СМП при изготовлении деталей из труднообрабатываемых материалов резанием чрезвычайно велик. Производственная статистика показывает, что на долю отказов инструментов с СМП в результате разрушения пластин приходится 70−75%. При анализе видов отказов режущих пластин в производственных условиях установлено, что характерными видами разрушений являются выкрашивание, скалывание, поломка. Работоспособность режущего инструмента можно определить как способность выполнять обработку резанием с целью получения заданных форм, размеров и качества обработанных поверхностей с требуемой производительностью. Одним из критериев работоспособности является наработка на отказ, а применительно к инструментупериод стойкости. Факторами, влияющими на период стойкости являются: поломки, выкрашивание, скалывание и собственно износ.

Существует множество факторов, влияющих на работоспособность режущих инструментов из ИТС. В работе впервые поставлена проблема изучения влияния внутренних напряжений (напряжений II рода), возникающих в ИТС, как в материалах-композитах, при изменении температуры и разработка технических решений, их снимающих, что позволит существенно повысить работоспособность сменных твердосплавных пластин. Поэтому исследование внутренних напряжений ИТС в зависимости от температурного воздействия с целью повышения работоспособности сменных твердосплавных пластин является актуальной проблемой.

Автор выражает благодарность за помощь в формировании научных взглядов научному руководителю, доктору технических наук, профессору Артамонову Евгению Владимировичу и коллективу кафедры «Станки и инструменты» Тюменского государственного нефтегазового университета.

4.6. Выводы.

1. Разработана методика снятия внутренних напряжений в ИТС путем предварительного их нагрева, позволяющая повысить работоспособность металлорежущих инструментов.

2. Разработана новая конструкция сборного металлорежущего инструмента с предварительным нагревом СМП, обеспечивающая снятие внутренних напряжений в пластинах (заявка № 2 004 101 575 от 19.01.2004 г. на патент на изобретение МПК 7 В23 В27/16).

3. Разработаны установки для регулируемого нагрева твердосплавных режущих пластин (патент на полезную модель № 38 307) и для автоматического поддержания температуры максимальной работоспособности твердосплавной режущей пластины (полож. реш. о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2 004 123 563 от 10.09.2004 г.), обеспечивающие повышение работоспособности СМП из ИТС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящей работе проведены исследования, направленные на повышение работоспособности СМП из ИТС путем снижения внутренних напряжений.

1. Установлено экспериментально, что в ИТС, как в материалах-композитах, имеются внутренние напряжения, которые при комнатной температуре (20 °С) могут достигать значений, близких к предельным а&bdquo-, и сниматься путем нагрева СМП до температуры 600 °C.

2. Разработана физическая модель, на основе которой создан метод снятия внутренних напряжений в ИТС путем предварительного нагрева СМП в сборном инструменте до начала процесса резания.

3. Установлено экспериментально, что снятие внутренних напряжений в СМП из ИТС практически исключает период приработки, а период нормального износа увеличивается, и соответственно существенно повышается работоспособность сборного инструмента.

4. Подтверждена рентгенографическим методом математическая модель для расчета внутренних напряжений в СМП из ИТС, разработанная научным руководителем.

5. Разработана методика снятия внутренних напряжений в СМП из ИТС путем предварительного их нагрева, позволяющая повысить работоспособность металлорежущих инструментов.

6. Разработана новая конструкция сборного металлорежущего инструмента с предварительным нагревом СМП, обеспечивающая снятие внутренних напряжений в пластинах (заявка № 2 004 101 575 от 19.01.2004 г. на патент на изобретение МПК 7 В23 В27/16).

7. Разработаны установки для регулируемого нагрева твердосплавных режущих пластин (патент на полезную модель № 38 307) и для автоматического поддержания температуры максимальной работоспособности твердосплавной режущей пластины (полож. реш. о выдаче патента на полезную модель по заявке № 2 004 123 563 от 10.09.2004 г.), обеспечивающие повышение работоспособности СМП из ИТС.

8. Новые технические и технологические решения, разработанные на основе проведенных в работе научных исследований, защищены свидетельством и положительным решением по заявке на полезные модели и поданной заявкой на патент на изобретение, переданы для внедрения на 4 предприятия, в том числе оборонной промышленности, с ожидаемым экономическим эффектом в 668 000 рублей.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А. с. 1 247 173 СССР, МКИ4 В 23 В 27/16. Резец для обработки труднообрабатываемых материалов. — Опубл. 1986. -Бюл. № 28.
  2. А. с. 78 767 СССР, Кл. В 23 В 1/00. Способ обработки металлов с подогревом в зоне резания электрическим током.
  3. A.c. СССР № 1 553 260, МКИ5 В 23 В 27/16. Режущий инструмент Девяткина С. П. Опубл. 1990. — Бюл. № 12.
  4. A.A. Физические основы теорий стойкости режущих инструментов. -М.: Машгиз, 1960.
  5. А.Я., Ахметзянов М. Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука, 1973. — 576 с.
  6. А.Я. Комбинированный инструмент для обработки труднообрабатываемых материалов // Технологическое обеспечение надежности и долговечности деталей машин: Сб. науч. тр. Ярославль: ЯПИ. 1987. — 108 с.
  7. Г. С. Методика определения контактных поверхностей инструмента при периодическом прерывистом резании // Станки и инструменты. № 11.1974.
  8. Е.В. Прочность и работоспособность сменных твердосплавных пластин сборных режущих инструментов. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. — 192 с.
  9. Е.В., Ефимович И. А., Смолин Н. И., Утешев М. Х. Напряженно-деформированное состояние и прочность режущих элементов инструментов. -М.: Недра, 2001.- 199 с.
  10. П.Артамонов Е. В., Костив В. М. Инструментальные твердые сплавы и их влияние на работоспособность металлорежущих инструментов: Учебное пособие. -Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. 136 с.
  11. Е.В., Смолин Н. И. Расчет оптимального положения многогранныхнеперетачиваемых твердосплавных пластин в корпусе режущего инструмента // Информ. листок № 59−82. Тюменский ЦНТИ, 1982.
  12. А.И. Прочность и надежность режущего инструмента. Тбилиси: Сабчота сакартвело, 1973. — 304 е.: ил.
  13. А.И. Хрупкая прочность режущей части инструмента. Тбилиси: Грузинский политехнический ин-т, 1969. — 319 с.
  14. Д.М. // ЖТФ. 1958. — Т. 28. — № 1. — С. 25.
  15. A.C. и др. Исследование теплового состояния режущих инструментов с помощью многопозиционных термоиндикаторов // Вестник машиностроения. 1986. — № 1. — С. 45−49.
  16. A.C. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. -М.: Машиностроение, 1993.
  17. Ф.Ф., Балашов Д. Б. // ФММ. 1960. — Т. 9. — № 4. — 616 с.
  18. Р.Г. Курс физики. М.: Высшая школа, 1979. — 656 с.
  19. Т.Б. Рентгенография твердых сплавов. М.: Металлургия, 1985. -103 с.
  20. ЗО.Зорев H.H., Креймер Г. С. Высокопроизводительная обработка стали твердосплавными резцами при прерывистом резании. М.: Машгиз, 1961. — 227 с. 31.3орев H.H., Фетисова З. М. Обработка резанием тугоплавких сплавов. -М. ¡-Машиностроение, 1976.
  21. Избранные методы исследования в металловедении. / Пер. с нем. Под ред. Г. И. Хунгера. М.: Металлургия, 1985. — 416 с.
  22. Ю.Г. Исследование разрушения режущей части твердосплавного инструмента при фрезеровании // Вестник машиностроения. 1981. — № 8. -С. 52−54.
  23. Ю.Г. Трение и износ инструмента при резании // Вестник машиностроения. 1995, № 1. — С. 26−31.
  24. Ю.Г. Хрупкое разрушение режущей части инструмента // Вестник машиностроения. 1981. — № 7. — С. 41−42.
  25. Ю.Г., Мокрицкий Б. Я., Семашко H.A., Тараев С. П. Современные методы конструирования, контроля качества и прогнозирования работоспособности режущего инструмента. Владивосток: Дальневосточный университет, 1990. — 122 с.
  26. Р., Березовский, Твердые сплавы. -М.: Металлургия, 1971.
  27. А.Е. и др. // В сб. материалов по материаловедению и технологии изготовления металлокерамических твердых сплавов, тугоплавких металлов и соединений на их основе. Ч. II, ЦИИН ЦМ, 1963.
  28. Г. С. Прочность твёрдых сплавов.- М.: Металлургия, 1966. 200 с.
  29. Г. С., Сафонова О. С., Баранов А. И. // ЖТФ. 1955. — Т. XXV. Вып. I. -117 с.
  30. Л. Г. Сагалов В.И., Серебровский В. Б., Шабашов С. П. Повышение прочности и износостойкости твердосплавного инструмента. М.: Машиностроение, 1968. — 140 с.
  31. Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: ГНТИМП, 1958. — С. 356.
  32. Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. — 320 с.
  33. Т.Н., Ткемиладзе Г. Н., Тотчиев Ф. Г. Исследование напряжений в режущей части инструмента при переходных процессах методом фотоупругости // Сообщ. А. Н. Грузинской ССР. 1975. — № 3.
  34. М.Г. Прочность и долговечность твердых сплавов. Киев: Наукова думка, 1984−327 с.
  35. А.Д. Оптимизация процессов резания. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1976.-278 с.
  36. А.Я. Исследование процесса резания металлов при обработке сталей высоких механических качеств: Дисс. ,. докт. техн. наук. Москва, 1949.
  37. Металлорежущие инструменты. / Г. Н. Сахаров, О. Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой и др.: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1989. — 329 с.
  38. Надежность машиностроительной продукции. Практическое руководство по нормированию, подтверждению и обеспечению. М.: Издательство стандартов, 1990.-328 с.
  39. М.Ф. Контактные нагрузки на режущих поверхностях инструмента. М.: Машиностроение, 1969. — 148 с.:ил.
  40. М.Ф. Контактные условия как управляющий фактор при элементном стружкообразовании // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении: Сборник научных трудов. Томск: Изд-во ТПУ, 1997. — С. 6−13.
  41. М.Ф. Теория резания. Часть I. Механика процесса резания: Учебное пособие. — Томск: Изд. ТПУ, 2001- 202 с.
  42. М.Ф., Козлов В. Н. Контактные нагрузки и температуры на изношенном инструменте // Прогрессивные технологические процессы в машиностроении: Сборник научных трудов. Томск: Изд-во ТГТУ, 1997. — С. 18−21.
  43. М.Ф., Красильников В.А, Напряжения и температура на передней поверхности резца при высоких скоростях резания // Вестник машиностроения. 1973. -№ 10. — С. 76−80.
  44. М.Ф., Мелихов В. В. Контактные нагрузки на задней поверхности инструмента // Вестник машиностроения. 1967. — № 9. — С. 78−81.
  45. М.Ф., Утешев М. Х. Исследование процесса резания поляризацион-но-оптическим методом // Известия Томского политехнического института. — Томск, 1964. -№. 114.-С. 114−118.
  46. М.Ф., Утешев М. Х. К расчету режущей части инструмента на прочность. // Известия Томского ордена Трудового Красного знамени политехнического ин-та С. М. Кирова. Т. 133. — 1975.
  47. .П. Основы расчета режущего инструмента на прочность. М.: ВНИИ, 1966.
  48. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. / Горелик С. С., Ска-ков Ю.А., Расторгуев JI.H.: Учебное пособие для вузов. 4е изд., доп и пере-раб. — М.: МИСиС, 2002. — 360 с.
  49. A.M., Еремин А. Н. Элементы теории процесса резания металлов. — М.: Машгиз, 1956. 319 с.
  50. Ю.А. Создание нормативов по определению сил резания с использованием теоретических зависимостей процесса резания // Вестник машиностроения. 2000. — № 9. — С. 35−40.
  51. Ю.А., Тахман С. И. Силы резания и методы их определения. Ч. I. Общие положения: Учебное пособие. — Курган: КМИ, 1995.
  52. Ю.А., Тахман С. И. Силы резания и методы их определения. Ч. II. Общие положения: Учебное пособие. — Курган: КМИ, 1995.
  53. А.Н. Аналитический метод оптимизации процессов точения с учетом износостойких покрытий // Сб. трудов «Оптимизация операций механической обработки» / Под ред. Силина С. С. Ярославль: ЯПИ, 1986.
  54. Р.И., Мясищев A.A., Ковальчук С. С. Анализ процесса снятия стружки металла режущим клином // Известия вузов Машиностроение, 1989. — № 2.1. С. 145−148.
  55. С. С. Метод подобия при резании металлов. М.: Машиностроение, 1979.-152 с.
  56. С.С., Баранов A.B. Расчет оптимальной скорости резания при зенкеро-вании сталей и сплавов // Станки и инструменты. 1989. — № 6. — С. 34.
  57. Справочник по машиностроительным материалам. В 4 т. Т.2. Цветные металлы и их сплавы. / Под ред. Г. И. Погодина-Алексеева. — М.: Машиностроение, 1959.-640 с.
  58. Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. -М.: Машиностроение, 1992.
  59. В.И. Металлокерамические сплавы. Металлургиздат, 1962.
  60. И.П., Киселев Н. Ф., Яцук Н. В. Исследование прочности режущих кромок инструмента при ударно-циклических нагрузках. // Известия вузов -М.: Машиностроение, 1970. -№ 10.
  61. В.И., Чапорова И. Н. Твердые сплавы: Сб. трудов ВНИИТС. -№ 1. -Металлургиздат, 1959. 191 с.
  62. В.И. и др. // Изв. АН СССР. Серия «Металлургия и горное дело». -1964.-№ 1.- 170 с.
  63. Я.С. Рентгенография металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969. — 496 с.
  64. М. Фотоупругость. Т. II. / Пер. с англ. -М.: Л. ГОНТИ, 1950.
  65. Г. Л. Прочность режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1975. -168 с.
  66. И.Н., Чернявский К. С. Структура спечённых твёрдых сплавов. М.: Металлургия, 1975.-248 с.
  67. P.C., Трифонов В. Б., Артамонов Е. В. Металлорежущий инструмент повышенной работоспособности // Новые технологии нефтегазовому региону: Материалы 3-й региональной научно-практической конференции молодых ученых. Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — С. 20−21.
  68. Ballhausen С. Stahl und Eisen, 1952, Bd 72, S.489.
  69. Bernard R. Jernkontorets Annaler, 1963, v. 147, № 1, p. 22.
  70. Bock H., Hoffman H., Blumenauer H. Mechanische Eigenschaften von Wolframkarbid Kobalt — Legierungen. — Technik, 1976, 31, N1, S. 47−51.
  71. Brams S.H. Iron Age, 1945, v.156. № 13, p.55.
  72. Chermant J.L., Osterstock F. Fracture Toughness and Fracture of WC-Co Composites.-J. Mat. Sei., 1976, № 11, p. 1939−1951.
  73. Engle E.W. Pow.Metal., edit. by Wulff, ASM. GIeveland, 1942, p.436.
  74. Felgar R.P., Lubahn I.D. Proceed. ASTM. 1957, v.57. p.770.
  75. French D.N. J. Amer. Ceram. Soc., 1969, v. 52, № 5, p. 267.
  76. Gurland J. Trans. ASM, 1958, v. 50, p. 1063.
  77. Irwin G.R., In «Structural Mechanics: Proceedings of 1st Symposium on Naval Structural Mechaniks» (J.N. Goodier, N.J. Hoff, eds.), Pergamon, New York, 1960.
  78. Kerper M.G. a.u. Res. Nat. Bur. Standarts. 1958. v.61. № 3, p. 149.
  79. Kieffer R., Benesovsky F. Hartmetalle. 1965, Wien-New-York.
  80. Koster W., Rauscher W.Z. Metallkunde. 1948, Bd 39, S. l 11.
  81. Lardner E., Mc Gregor N.J. Inst, of Metals, 1951, v.80, p.369.
  82. Nishimatsu C., Gruland J. Transact. ASM. 1960, v.52. p.469.
  83. Pfau H., Rix W. Uber den Gitterzustand und die Festigkeit des Wolframkarbid -Kornes im Hartmetallgefuge. Z. Metallkunde, 1952, Bd 43, № 13, S. 440−443.
  84. Riviere R., Bernard R.J. Phys. et Radium, 1958, v. 19, № 12, p. 819.
  85. Spaht W. Einige Betrachtungen zum Festigkeitsverhalten von Hartmetallen. -Metall, 1958, Bd 12, № 10, S. 925−929.
  86. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ Открытое Акционерное Общество
  87. ТЮМЕНСКИЙ СТАНКОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД"
  88. Повысить эффективность использования и уменьшить число отказов сборного режущего инструмента с СМП в 2−3 раза.
  89. Повысить работоспособность сборного режущего инструмента с СМП из инструментальных твердых сплавов на 40−50%.
  90. Экономический эффект в расчете на год составляет 140 тыс. рублей.
  91. От вуза: Прорек и поел Тюм! работе ованию сорвенский
  92. Научный руввввдигель, д.т.н., профессор1. Е.В. Артамонов
  93. От предприятия: Исполнитедьдьш директор ОАОстаця кзавод"1. Коротких1. Глав ОАОстанкостроительный завод"кии1. Т.В. Пашук1. Аспирант .1. P.C. Чуйков1. О 5″
  94. Закрытое акционерное общество1. Тюменские авиадвигатели"п1. АКТо внедрении результатов научно-исследовательской работы
  95. Повысить эффективность использования и уменьшить число отказов сборного режущего инструмента с СМП в 2−3 раза.
  96. Повысить работоспособность сборного режущего инструмента с СМП из инструментальных твердых сплавов на 50−60%.
  97. Экономический эффект в расчете на год составляет 250 тыс. рублей.1. Аспирант1. P.C. ЧуйковfO 4
  98. E-mail: [email protected] к/с 30 101 810 900 000 002 048, БИК 47 102 797, OKOHX 14 183на №от1. АКТо внедрении результатов научно-исследовательской работы
  99. Исполнители: сотрудники ТюмГНГУ Артамонов Е. В., Чуйков P.C.1. Внедрение позволило:
  100. Повысить эффективность использования и уменьшить число отказов сборного режущего инструмента с СМП в 2−3 раза.
  101. Повысить работоспособность сборного режущего инструмента с СМП из инструментальных твердых сплавов на 50−60%.
  102. Экономический эффект в расчете на год составляет 98 тыс. рублей.1. От вуза:
  103. Проректор по научной работе и послев^овскрму^ образованию профессор1. М. Ковенскийель, 1. Е.В. Артамонов1. P.C. Чуйков
  104. От предприятия: Генеральный директор ОАО «ГРОМ"1. А.П. Федин
  105. Главный инженер ОАО «ГРОМ"i4kob
  106. ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ1. ИНН 7 203 140 310
  107. Р/с 407O281090004O100845 ТФ ЗАО «СНГБ"625 014, т. Тюмень пл. Хуторянского, ! т/ф (3452) 21−25−79о внедрении результатов научно-исследовательской работы
  108. Исполнители: сотрудники ТюмГНГУ Артамонов Е. В., Чуйков P.C. Внедрение позволило:
  109. Уменьшить число отказов сборного режущего инструмента с СМП в результате разрушения пластин в 2−3 раза.
  110. Повысить работоспособность сборного режущего инструмента с СМП из инструментальных твердых сплавов на 50−60%.
  111. Экономический эффект в расчете на год составляет 180 тыс. рублей. чной работеобразованию профессор1. М. Ковенский
  112. Научный руководитель, д.т.н,/|рйфессор1. Аспирант1. Е.В. Артамонов1. P.C. Чуйков
  113. От предприятия: Директор ООО «ИнОст"1. В.В. Моисеев
  114. Главный инженер ООСК «И н Ост"1. СЛ. Кичатов
Заполнить форму текущей работой

На отлично!