ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Особенности обработки резанием древесных материалов 7
1.2 Оценка качества поверхностного слоя режущих элементов дереворежущих фрез 11
1.3 Методы упрочнения рабочих поверхностей режущих элементов дереворежущих фрез 16
1.4 Вводы. Цели и задачи исследования 24
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЖУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВОРЕЖУЩИХ ФРЕЗ 26
2.1 Расчётные модели технологического комплекса ультразвуковой финишной обработки поверхностей режущих элементов дереворежущих фрез 26
2.2 Математическая модель формирования микрорельефа рабочей поверхности при ультразвуковой обработке 33
2.3 Выводы 38
3. МЕТОДИКА И ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФИНИШНОЙ ОБРАБОТКИ 39
3.1 Исследование влияния режимов ультразвуковой финишной обработки режущих элементов из инструментальных сталей 39
3.2 Экспериментальная установка 40
3.3 Методические положения 43
3.4 Планирование эксперимента ультразвуковой финишной обработки 44
3.5 Подготовка образцов 49
3.6 Методика проведения ультразвуковой финишной обработки 51
3.7 Определение шероховатости и микротвердости поверхности образцов режущих элементов 52
3.8 Анализ результатов эксперимента 55
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 56
4.1 Результаты экспериментов по улучшению микротвердости и шероховатости поверхностей режущих элементов дереворежущих фрез 56
4.4 Выводы 63
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
Приложение 1 71

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Современный уровень технологий обработки древесины резанием характеризуется повышением скоростей обработки, позиционных перемещений рабочих органов станков, и сопровождается увеличением степени и скорости износа режущих элементов (РЭ) дереворежущего инструмента. Эти вопросы частично решаются оснащением дереворежущего инструмента режущими элементами из твёрдых сплавов, при этом имеются определённые ограничения. В то же время, применяемые для изготовления РЭ дереворежущего инструмента инструментальные стали, имеют потенциальный ресурс повышения эксплуатационных характеристик, который может быть установлен проведением целенаправленных исследований с применением прогрессивных технологий, поэтому проблема повышения работоспособности, износостойкости и ресурса работы дереворежущего инструмента с режущими элементами из инструментальных сталей является актуальной.
Объект исследования и предмет исследования – дереворежущие фрезы с режущими элементами из быстрорежущих и легированных инструментальных сталей. Предметом исследования является поверхностный слой передней поверхности режущих элементов из инструментальных сталей дереворежущих фрез, модифицированный ультразвуковой финишной обработкой (УФО).
Цель работы – повышение работоспособности дереворежущих фрез ультразвуковым пластическим деформированием рабочих поверхностей режущих элементов из инструментальных сталей Р6М5, 9ХС.
Задачи исследования:
- Провести анализ выполненных ранее исследований по влиянию характеристик рабочих поверхностей режущих элементов на износоустойчивость.
- Разработать математическую модель формирования микрорельефа поверхности режущих элементов при ультразвуковой финишной обработке.
- Разработать методику и провести экспериментальные исследования воздействия ультразвуковой финишной обработки на геометрические и физико-механические характеристики рабочей поверхности режущих элементов.
Научная новизна – установлено влияние технологических параметров ультразвуковой финишной обработки на шероховатость, микротвёрдость передней поверхности режущих элементов изготовленных из инструментальных сталей Р6М5, 9ХС.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Математическая модель формирования микрорельефа поверхностного слоя режущих элементов дереворежущего инструмента модифицированного ультразвуковой финишной обработкой, учитывающая параметры процесса УФО.
2. Результаты экспериментальных исследований воздействия ультразвуковой финишной обработки на геометрические и физикомеханические характеристики рабочей поверхности режущих элементов и износостойкость дереворежущих фрез.
Практическая значимость работы заключается в разработанных режимах ультразвуковой финишной обработке режущих элементов дереворежущих фрез.
Методология выполнения работы. Методология основывалась на проведении теоретического анализа и моделирования основных процессов работы дереворежущих фрез с использованием современных инженерных методов планирования эксперимента, регрессионного анализа и статической обработки результатов исследования.
Достоверность полученных результатов подтверждается их сопоставлением с известными теоретическими закономерностями, данными, полученными другими авторами, применением апробированных методик при проведении экспериментальных исследований, хорошей сходимостью теоретических выводов с результатами исследований.
Личный вклад автора заключается в проведении системного аналитического обзора состояния вопроса по теме исследования, разработке методики проведения исследований, обработке и анализа результатов исследований.

Структура и объём диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка научно-технических источников, включающего 51 наименование. Работа представлена на 71 страницах, содержит 27 рисунков, 13 таблиц, приложения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Деревоперерабатывающая промышленность и её производства не могут эффективно реализовываться и совершенствоваться без качественного режущего инструмента. Постоянно возрастающий объём работ по обработке древесины, а также древесно-композитных материалов (ДКМ) резаньем поднимает важный вопрос увеличения долговечности режущего инструмента. Одним из методов повышения является технологическое упрочнение поверхностей рабочего инструмента локальной ультразвуковой финишной обработкой увеличивающей срок службы за счёт увеличения износостойкости рабочих поверхностей.

1.1 Особенности обработки резанием древесных материалов

В технологическом процессе при создании какого-либо изделия из древесины одним и самых ответственных и трудоёмких процессов по праву считается обработка резанием которая в свою очередь выполняется на довольно сложном предназначенном для этого оборудовании с применением дереворежущего инструмента. Древесина это природный материал отражающий в себе анизотропные свойства, которые так или иначе влияют на сам процесс резания и на процессы сопровождающие его, а именно износ долговечность и работоспособность режущего инструмента. Изучением процесса резания древесины интересовались и исследовали многие зарубежные и Российские учёные, которые провели немалый объём работ по исследованию в области теории и экспериментов. Одними из самых первых наших соотечественников учёных начинающих изучение процессов резания были И.А. Тиме, А.Л. Бершадский, Ф.М. Манжос, А.Э. Грубе, М.А. Дешевой, С.А. Воскресенский. Труды этих исследователей продолжили А.К. Петруша, П.И. Лапин, Е.Г. Ивановский, Н.К. Якунин, В.В Амалицкий, М.М. Козел, В.П. Бухтияров, И.С.
Кугел, Ю.А. Цуканов, Н.А. Кряжев, В.В. Малышев, В.И. Санев и другие.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абрамов О.В. Ультразвуковая обработка материалов [Текст] // О. В. Абрамов, И. Г. Хорбенко, Ш. Швегла; Под ред. О. В. Абрамова. - Москва : Машиностроение;1984. - 280 с
2. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов [Текст]: В 2 т. - Москва: Металлургия, Т. 2: Термомеханическая обработка стали. - 1974. - 597-1171 с.
3. Буглаев, А. М. Оценка износа дереворежущих инструментов // А. М. Буглаев Трибология - машиностроению: Труды XII Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ИМАШ РАН, – Ижевск: 2018. – С. 90-92.
4. Волков И.М. Совершенствование многоножевых дереворежущих фрез и режимов их эксплуатации: диссертация на соискание степени кандидата технических наук: 05.06.02. - Москва, 1984. - 165 c.
5. Воробьев, А. А. Моделирование качества обработки и динамики работы дереворежущих станков // А. А. Воробьев, И. Н. Спицын, Ю. А. Филиппов // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2012. – № 3. – С. 37-41.
6. Вьюгинова А.А. Моделирование двумерных ультразвуковых технологических волноводов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». - 2012. - вып. 2. - с. 72-77.
7. Голубев Е. П. Влияние режимов резания и угловых параметров насадных затылованных фрез на их стойкость // Деревообрабатывающая пром-сть,1988, - № 10 - С. 8-9.
8. Зотов Г. А. Подготовка и эксплуатация дереворежущего инструмента: [Учеб. для сред. ПТУ] // Г. А. Зотов, Ф. А. Швырев. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1986. - 300,[1] с.
9. Зотов, Г.А. Станочный дереворежущий инструмент: практ. рекомендации // Г. А. Зотов. - М.: РИА Пресс, 2005. - 311 с.
10. Зотов, Г.А., Повышение стойкости дереворежущего инструмента // Г. А. Зотов, Е. А. Памфилов. - М. : Экология, 1991. - 300,с
11. Ивановский Е. Г. Резание древесины [Текст]: [Учеб. пособие для вузов]. - Москва: Лесная пром-сть, 1975. - 200 с.
12. Казанцев В.Ф. Особенности пластического деформирования при ударном ультразвуковом воздействии в кн. Акустика и ультразвуковая техника. Киев: Техника 1980г. вып. 16.
13. Карпенко Г.В.. Влияние среды на прочность и долговечность металлов [Текст] // Г. В. Карпенко ; АН УССР, Физ.-мех. ин-т. Киев 1976 г
14. Крагельский И. В. Основы расчетов на трение и износ [Текст] // И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов. - Москва: Машиностроение, 1977. - 526 с.
15. Кулемин А.В.,О выборе оптимального режима ультразвуковой упрочняющей обработки металлов // Кулемин А.В., Кононов В.В., Стебельков И.А. // Физика и Химия обработки материалов. – Москва: Наука, 1982. - № 12, с.
16. Малыгин В.И. Результаты исследования качества стандартных сборных фрез по их статическим и динамическим характеристикам // Малыгин В.И., Пантюхин Ю.В., Расторгуев В.В. //Исследование технологии и конструкций деталей машин, оборудования и инструмента. М.: УДН, 1986. С. 36–39.
17. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания // А. Д. Макаров, - Москва: Машиностроение, 1976. - 278 с.
18. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента // Т. Н. Лоладзе. - М.: Машиностроение, 1982. - 320 с.
19. Малкин А.Я. Вопросы качества режущих инструментов // Машиностроение. 1976. № 11. С. 95–104. (Изв. высш. учеб.заведений).
20. Малыгин В.И. Эволюция топологии сборных дереворежущих фрез/ Малыгин В.И., Кремлева Л.В., Лобанов Н.В., Мелехов В.И. // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – №6. – 2013. – с 73-85.
21. Малыгин В.И. Повышение эффективности сборных режущих инс трументов методами сложного неоднородного моделирования и неразрушаю щей активной экспресс-диагностики. Диссертация на соискание степени доктора технических наук, М.: Мосстанкин, 1995.- 315 с.
22. Манжос Ф. М. Стружкообразование при резании древесины вращающимися резцами. Механическая обработка дерева, 1940, – №7, С. 37.
23. Марков А. И. Ультразвуковая обработка материалов // А. И. Марков. - М.: Машиностроение, 1980. - 237 с.
24. Марков А. Н. Разработка методики оценки динамического качества отрезных резцов: диссертация кандидата технических наук: 05.02.08. - Москва, 1975. - 195 с.
25. Методика расчетной оценки износостойкости поверхностей трения деталей машин // ВНИИ по нормализации в машиностроении; [Исполн. Блюмен А. В., Семенова М. В., Шейвехман А. О., Эфрос Д. Г.]. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 100 с
26. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении // В. О. Абрамов [и др.] ; под общ. ред. О. В. Абрамова и В. М. Приходько. - Москва: Янус-К, 2006 (Люберцы (Моск. обл.): ПИК ВИНИТИ). - 687 с.
27. Муханов И. И. Ультразвуковая упрочняюще-чистовая обработка деталей машин и инструментов [Текст] // И. И. Муханов, Ю. М. Голубев, В. И. Комиссаров. - Москва: [б. и.], 1967. - 10 с.
28. Одинцов. Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник // Л. Г. Одинцов. - М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.
29. Новик А. А. Применение современных методов моделирования при разработке и производстве ультразвуковых технологических волноводов // Сб. докладов Научно-практической конференции «100 лет Российскому подводному флоту», 2-4 марта 2006 г., г. Северодвинск, с. 59 - 60.
30. Памфилов Е. А. Возможности и перспективные пути повышения работоспособности машин и оборудования лесного комплекса // Е. А. Памфилов, Г. А. Пилюшина // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2013. – № 5(335). – С. 129-141.
31. Памфилов Е.А. Особенности изнашивания и повышение стойкости дереворежущих инструментов. // Известия высших учебных заведений. Лесн. журн. 1997. № 1. С. 142–145.
32. Памфилов Е.А., Пилюшина Г.А., Шевелёва Е.В. Повышение износостойкости сучкорезных ножей многооперационных лесозаготовительных машин. // Известия высших учебных заведений. Лесн. журн. 2019. № 6. С. 174–184.
33. Памфилов Е.А., Пыриков П.Г., Заикин А.Н., Меркелов В.М. Обеспечение работоспособности рабочих органов и инструментов машин и оборудования лесного комплекса. // Известия высших учебных заведений. Лесн. журн. 2010. № 3. С. 77–83.
34. Памфилов Е.А., Шевелёва Е.В. Особенности исследования изнашивания режущих инструментов для переработки древесных материалов. // Известия высших учебных заведений. Лесн. журн. 2017. № 6. С. 89–103.
35. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин // А. Г. Суслов. - М.: Машиностроение, 2000. – 317 с.
36. Тихонов В.А. Расчет геометрии и силовых характеристик режущего инструмента для продольного резания древесины // Лесной журнал. 1971.- №5 - 79с.
37. Аббакумов, К. Е. Модернизация граничных условий при оценке рассеивающих свойств микрошероховатой границы раздела твердых сред // К. Е. Аббакумов // Современные методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов: сборник статей 6-й Международной научно-технической конференции, Могилев, 2017. - С. 94-100.
38. Абрамов О.В. Воздействие мощного ультразвука на межфазную поверхность металлов // О. В. Абрамов, В. И. Добаткин, Г. И. Эскин и др.; АН СССР, Прогр. ком. "Физика, химия и механика поверхности", Ин-т физики твердого тела. - М.: Наука, 1986. - 276с
39. Абрамов О.В. Ультразвуковая обработка материалов [Текст] // О. В. Абрамов, И. Г. Хорбенко, Ш. Швегла; Под ред. О. В. Абрамова. - Москва : Машиностроение;1984. - 280 с.
40. Андреев В.М. Совершенствование режущего инструмента // В. Н. Андреев. - М.: Машиностроение, 1993. - 238 с.
41. Башков В.М., Испытания режущего инструмента на стойкость // В. М. Башкова, П. Г. Кацев. - М.: Машиностроение, 1985. - 130 с.
42. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов [Текст]: В 2 т. - Москва: Металлургия, Т. 2: Термомеханическая обработка стали. - 1974. - 597-1171 с
43. . Бершадский Л.А., Резание древесины: учебное пособие // А. Л. Бершадский, Н. И. Цветкова. - Минск: Высшая школа, 1975. - 303 с.
44. Вандерер К. М. Динамическая балансировка фрезерных инструментов [Текст]. - Москва : [б. и.], 1969. - 19 с
45. Волосатов В.А. Ультразвуковая обработка [Текст]. - Ленинград: Лениздат, 1973. - 248 с.
46. Шепеляковский К.З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве [Текст]. - Москва: Машиностроение, 1972. - 287 с.
47. Шамиев С. Ш. Влияние деформации на структуру и свойства железных сплавов в закалённом состоянии. В кн. Оптимизация металлургических процессов. М. «Металлургия» 1971г.
48. Хает Г. Л. Прочность режущего инструмента [Текст]. - Москва: Машиностроение, 1975. - 167 с
49. Федоров В.Л., Шустиков А.Д. - Влияние частоты и амплитуды колебаний инструмента на его стойкость // Станки и инструмент №1. 1979, с.18-19
50. Усталость и вязкость разрушения металлов [Текст]: [Материалы Совещ. ] // [Отв. ред. проф., д-р техн. наук В. С. Иванова и канд. техн. наук С. Е. Гуревич]; АН СССР. Ин-т металлургии им. А. А. Байкова. - Москва: Наука, 1974. - 262 с.
51. Тихонов В.А. Расчет геометрии и силовых характеристик режущего инструмента для продольного резания древесины // Лесной журнал. 1971.- №5 - 79с.

Весь текст будет доступен после покупки