Регулирование процесса резания металлов и работоспособности инструмента при обработке на станках с ЧПУ

Объектом исследования являются обрабатываемые поверхности, режимы резания и прочностные характеристики режущего инструмента. Цель работы - повышение эффективности использования режущего инструмента на основе диагностики деформационных процессов в зоне резания и возможности регулирования процесса обработки при точении жаропрочных сталей и сплавов на станках с ЧПУ. В исследовании разрабатывалась система измерений и регистрации параметров резания, и геометрическая модель разрушений лезвий режущего инструмента. Исследовались процессы и взаимосвязь деформирования срезаемого слоя с нагружением инструмента системой силовых и температурных контактных нагрузок при изменении входных параметров процесса резания. С использованием данных о величинах и температурных контактных нагрузок устанавливалось распределение напряжений, деформаций и температур в режущем клине твердосплавного инструмента. С учетом изменения параметров нагружения режущего лезвия в процессе нестационарного резания при точении жаропрочных сталей и сплавов на станках с ЧПУ проводилась оценка его прочности, надежности и работоспособности. Рассмотрены вопросы повышения точности моделирования профилей шероховатости поверхности в случае регулярного характера микрорельефа. Ввиду того, что температура резания играет важную роль при обработке жаропрочных сталей, что приводит к быстрому износу режущего инструмента, отдельно исследовался вопрос использование охлаждающей жидкости по методике внутреннего охлаждения режущего инструмента. Также исследование направлено на разработку технических решений, позволяющих обеспечить заданные параметры точности формы деталей в поперечном сечении при обработке на станке с ЧПУ. Экспериментальные исследования проводились на токарно-винторезном станке. В качестве диагностического признака для оценки износа режущего инструмента использовался акустический сигнал в диапазоне от 6 до 12 кГц, поскольку в ходе предварительных исследований было установлено, что этот диапазон наиболее чувствителен к изменению режимов обработки. Исследования проводились при различных значениях износа режущего инструмента (оценивается по ширине фаски износа). Для оценки ресурса режущего инструмента была разработана нейро-нечеткая модель. Использование моделей этого класса позволяет подстроиться под конкретные условия (станок, инструмент), правильно оценить стойкость инструмента. Погрешность модели для тестовой выборки не превышает 10%. Результаты испытаний показали, что использование предложенных решений позволяет повысить точность изготовления деталей на 20-30% (исследования проводились на типе изделий – запорная арматура). При выполнении работы использованы основные положения, методология и методы технологии машиностроения, теории резания и теории автоматического управления, теории конечных пластических деформаций, теории прочности и механики разрушений, технологии искусственного интеллекта, компьютерного моделирования и программирования, математической обработки результатов экспериментов.