123643 (Підвищення ефективності експлуатації свердел під час обробки композиційних матеріалів)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет «Львівська політехніка»

Кафедра «Технології машинобудування»

Реферат

Дисципліна: Наукові дослідження

”ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКСПЛУАТАЦІЇ СВЕРДЕЛ ПІД ЧАС ОБРОБКИ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ”

Львів – 2008р.

Зміст

Вступ.

1 Огляд літературних джерел. Аналіз геометричних параметрів ріжучої частини спіральних свердел з перехідними ріжучими крайками

2 Результати аналізу геометричних параметрів ріжучої частини спірального свердла із підрізаючими ріжучими крайками

3 Опис експериментальних досліджень процесів формоутворення задніх поверхонь свердел різних конструкцій

4 Результати експериментального дослідження зусиль різання і шорсткості обробленої поверхні під час свердління свердлами з підрізаючими ріжучими крайками

Висновки

Література

Вступ

Розвиток машинобудування на порозі третього тисячоліття ставить нові складніші питання до технології механічної обробки і, у тому числі, до інструментів, від характеристик яких залежить надійність та економічність роботи інструмента за умов високих швидкостей, навантажень, температур, хімічної взаємодії з оброблюваним матеріалом, а також високих вимог до геометрії обробки та якості оброблених поверхонь.

Постійно зростаюча потреба різних галузей промисловості в освоєнні нової техніки, яка має високі експлуатаційні характеристики, зумовила широке застосування різних полімерних і метало-полімерних композиційних матеріалів, особливо в аерокосмічній галузі машинобудування.

Серед різних полімерних композиційних матеріалів, таких як скло-, органо- і вуглепластики, склопластики знайшли найбільш широке застосування. Вони мають питому міцність у 5...6 разів більшу за алюміній. Гібридні матеріали на основі скляних волокон з добавками вуглецевих і борних волокон дають змогу значно підвищити твердість, модуль пружності та втомлювальну міцність. Тому ці матеріали тепер широко використовуються в сучасних конструкціях літаків і дають змогу досягти зниження маси планера на 20...25%, а космічних апаратів – до 40%.

Процеси механічної обробки композиційних матеріалів значно відрізняються від процесів обробки традиційних матеріалів. Тому композити відносять до групи важкооброблюваних матеріалів. Широке впровадження цих матеріалів стримується низькою оброблюваністю різанням, невисокою стійкістю інструмента і труднощами одержання якісної поверхні.

Найбільш розповсюдженою і трудомісткою операцією при механічній обробці конструкційних матеріалів, яка складає близько 50%, є операція свердління. При її виконанні необхідно забезпечити точність отвору в межах 11...12 квалітету і необхідні параметри шорсткості обробленої поверхні, виключивши відколи та спучування на вході і виході свердла з отвору.

Суттєво підвищити якість обробки можна за рахунок використання свердел спеціальної конструкції з підрізаючими ріжучими крайками. Однак, відомі конструкції спіральних свердел з підрізаючими ріжучими крайками застосовують в практиці обмежено. Це, значною мірою, пояснюється тим, що не було розроблено ефективних технологічних способів заточування таких інструментів, які дозволили б у широких межах змінювати величини геометричних параметрів ріжучої частини свердла.

Існуючі свердла для обробки композиційних матеріалів за своєю конструкцією і технологічністю не завжди задовольняють користувачів як за продуктивністю, так і за якістю обробки. Тому задача створення ефективних і простих за конструкцією інструментів, які задовольняли б як за стійкістю, так і за якістю обробки КМ при свердлінні, актуальна.

1 Огляд літературних джерел. Аналіз геометричних параметрів ріжучої частини спіральних свердел з перехідними ріжучими крайками

Аналіз літературних даних показав, що композиційні матеріали все більш поширюються в машинобудуванні. Однією з трудомістких і частіше застосовуваних операцій у машинобудуванні є свердління. Розглянуто вимоги, висунуті до операції свердління і конструкції використовуваних спіральних свердел. На основі проведеного аналізу визначено та обґрунтовано шляхи поліпшення конструктивних параметрів спіральних свердел і їх експлуатації під час обробки композиційних матеріалів, що дозволило сформувати мету і завдання дослідження.

Вектор нормалі до задньої площини , що примикає до центральної ріжучої крайки, дорівнює:

,

де – вектор, що йде по центральній ріжучій крайці;

– вектор, що йде по лінії перетинання задніх площин із площиною, перпендикулярною до осі свердла.

Вектор нормалі до задньої площини , що примикає до перехідної ріжучої крайки, дорівнюватиме:

,

де – вектор, що йде по перехідній ріжучій крайці.

Кут між площинами і дорівнює куту між нормалями і :

,

де _II – інструментальний задній кут, вимірюваний у площині, перпендикулярній до осі свердла.

Знаючи положення задніх площин, проаналізовані нові способи їх одночасного заточування. Було аналітично визначено кути установки універсально-заточувальної голівки під час заточування свердла. Методику визначення положення свердла відносно шліфувального круга було прийнято таку:

– поворотом голівки навколо осі В вектор встановлюємо паралельно до напрямку зворотно-поступальних рухів столу універсально-заточувального верстата;

– поворотом навколо осі Б встановлюємо вектор нормалі паралельно до осі шліфувального круга.

Кути установки універсально-заточувальної голівки дорівнюють:

_Б = (90 – ₀); _В = – (90 – _II);

де tg₀ = tg₀ cos_II.

Кут повороту _А приймається таким, що дорівнює нулю.

Методику визначення кутів установки голівки під час заточування за схемою:

– поворотом навколо осі В вектор встановлюємо паралельно напрямку зворотно-поступальних рухів столу верстата;

– поворотом навколо осі Б встановлюємо вектор нормалі у вертикальне положення.

Кути установки універсально-заточувальної голівки дорівнюватимуть:

_Б = ₀, _В = – (90°–_II).

2 Результати аналізу геометричних параметрів ріжучої частини спірального свердла із підрізаючими ріжучими крайками

Вектор нормалі до задньої площини підрізаючої ріжучої крайки дорівнює:

,

де – вектор, що йде по підрізаючій ріжучій крайці;

– вектор, що йде по задній поверхні в нормальному до підрізаючої ріжучої крайки перерізі.

Вектор нормалі до задньої площини дорівнює:

,

де – вектор, що йде по центральній ріжучій крайці;

– вектор, що йде по задній поверхні у нормальному до центральної ріжучої крайки перерізі.

Кут між площинами і дорівнює куту між нормалями і

.

Після відповідних перетворень будемо мати:

.

В окремому випадку кут між площинами і може дорівнювати 90.

Тоді ,

де – інструментальний задній кут на підрізаючій ріжучій крайці у нормальному до неї перерізі;

– інструментальний задній кут на центральній ріжучій крайці у нормальному до неї перерізі.

За приведеною формулою можна визначити геометричні параметри ріжучої частини свердла, тобто кути , , і , за яких кут між площинами і дорівнюватиме 90.

Вектор , що йде по лінії перетинання площин і , дорівнюватиме: .

Знаючи положення задніх площин, проаналізовано нові способи їх одночасного заточування.

Було аналітично визначено кути установки універсально-заточувальної голівки за розглянутими способами заточування свердел.

Методику визначення положення свердла відносно шліфувального круга за схемою, зображеною на, було прийнято таку:

• використовуючи повороти встановленого в універсально-заточувальній голівці спірального свердла навколо осей В і Б, встановлюємо заточувальну площину у горизонтальне положення, а нормаль до неї – у вертикальне.

– поворотом навколо осі А вектор , розташований у горизонтально встановленій площині , приводиться в положення, паралельне подовжній подачі столу універсально-заточувального верстата. За такої установки робиться заточування обох задніх площин і шліфувальним кругом, профіль якого визначається кутом .

Розрахунок кутів установки універсально-заточувальної голівки виконують за формулами:

, .

,

де ;

;

.

У розглянутому випадку, кут нахилу поперечної крайки дорівнюватиме: , де .

Для того, щоб одержати незалежну величину кута , роблять заточування потиличної площини за такими кутами установки універсально-заточувальної голівки:

,

де ,

,

= 0.

Методику визначення кутів установки універсально-заточувальної голівки під час заточування за схемою, було прийнято таку:

– використовуючи повороти закріпленого в універсально-заточувальній голівці свердла навколо осей В і Б, встановлюємо заточувальну площину у положення, перпендикулярне до площини столу універсально-заточувального верстата, а вектор – у горизонтальне положення, паралельне до площини столу верстата;

– поворотом навколо осі А на кут _А вектор встановлюємо в положення, паралельне до подовжньої подачі столу верстата.

Розрахунок кутів установки універсально-заточувальної голівки виконують за формулами:

,

,

При заточуванні потиличної площини ₃ центральної ріжучої крайки універсально-заточувальна голівка за тих же кутів і повертається на інший кут . Взагалі, під час заточування площини ₃, змінюються два кути повороту універсально-заточувальної голівки.