Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Совершенствование технологии изготовления концевых фрез на основе применения винтовых пластин из быстрорежущей стали

Диссертация: Совершенствование технологии изготовления концевых фрез на основе применения винтовых пластин из быстрорежущей стали
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На примере авиационной промышленности, а именно ИАЗ — филиала «Корпорации «Иркут» можно судить о доле используемого инструмента и его работоспособности в условиях производства. Обработка авиационных конструкций из высокопрочных сталей титановых и алюминиевых сплавов требует наличие надёжного инструмента. Для обработки базовых поверхностей и обдирки^ используется инструмент из твердо-сплавных… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Быстрорежущие стали в инструментальном производстве. Состояние вопроса исследования
    • 1. 1. Концевой фрезерный инструмент и технологии его изготовления
    • 1. 2. Пути экономии быстрорежущей стали в инструментальном производстве
    • 1. 3. Способы получения винтовых пластин из быстрорежущих сталей и> их соединения с корпусом
    • 1. 4. Характеристика состава, структуры и свойств быстрорежущих сталей
  • Выводы, цель работы и постановка задач исследования
  • Глава 2. Исследование влияния термической обработки на физико-механические свойства и структуру быстрорежущей стали
    • 2. 1. Выбор материала для проведения экспериментальных исследований
    • 2. 2. Определение влияния режимов термической обработки на механические свойства быстрорежущей стали
    • 2. 3. Определение структурных изменений быстрорежущей стали после термической обработки
  • Выводы по главе
  • Глава 3. Исследование напряженно-деформированного состояния винтовых пластин из быстрорежущей стали
    • 3. 1. Анализ методов исследования напряженно-деформированного состояния задачи пластического деформирования
    • 3. 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния винтовых пластин из быстрорежущей стали
  • Выводы по главе
  • Глава 4. Особенности технологии получения концевых составных фрез с винтовыми пластинами из быстрорежущей стали
    • 4. 1. Разработка способа формообразования винтовых пластин и устройства для его осуществления
    • 4. 2. Некоторые вопросы соединения элементов концевой фрезы
    • 4. 3. Особенности технологии получения составных концевых фрез
  • Выводы по главе

Совершенствование технологии изготовления концевых фрез на основе применения винтовых пластин из быстрорежущей стали (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темьь диссертации. Совершенствование технологии изготовления концевых фрез из быстрорежущей стали и повышения их работоспособности, несмотря на многочисленные исследования, до настоящего времени не имеет оптимального решения и является проблемой, имеющей большое научно-техническое и практическое значение.

Несмотря на возрастающее с каждым годом потребление инструмента из твёрдых сплавов, режущей керамики и сверхтвёрдых материалов, объём быстрорежущих сталей, использующихся при изготовлении фрезерного инструмента, практически не уменьшается. Быстрорежущие стали по-прежнему остаются одним из самых распространённых материалов. Это связано с работоспособностью быстрорежущего инструмента в промышленных условиях.

На примере авиационной промышленности, а именно ИАЗ — филиала «Корпорации «Иркут» можно судить о доле используемого инструмента и его работоспособности в условиях производства. Обработка авиационных конструкций из высокопрочных сталей титановых и алюминиевых сплавов требует наличие надёжного инструмента. Для обработки базовых поверхностей и обдирки^ используется инструмент из твердо-сплавных материалов, а во всех остальных случаях, около 60% для обработки титановых сплавов и 100% для А1 сплавов, инструмент из быстрорежущей-стали.

Концевые фрезы из быстрорежущей стали имеют различную конфигурацию и геометрию режущей части с расчётом на обработку широкого круга материалов. Концевые фрезы из быстрорежущей стали с винтовой режущей частью, получили наибольшие распространение. Имея ряд преимуществ, оказывающих большое влияние на процесс резания, они обладают более высокой стойкостью по сравнению с прямозубыми фрезами и широко применяются при производстве металлоконструкций различного назначения.

Составные и сборные конструкции фрез с винтовыми пластинами из быстрорежущей стали не находят достаточно широкого применения. Основной причиной этого являются технические трудности, возникающие при получении точных винтовых пластин из быстрорежущей стали и их соединения с корпусом инструмента.

Специфика инструментального производства такова, что в настоящее время традиционно изготавливают фрезы с монолитной режущей частью из быстрорежущей стали и разрабатывают различные способы упрочняющей обработки поверхностей. Однако, эти направления, приводя к повышению работоспособности, не обеспечивают ни снижения стоимости используемого инструментального материала, составляющей до 80% от общей стоимости их изготовления, ни уменьшения трудоемкости изготовления самого инструмента.

В данной работе рассматривается комплексный подход, основанный на разработке технологии" изготовления составных концевых фрез с винтовыми пластинами из быстрорежущей стали.

Цель работы. Совершенствование технологии изготовления" концевых фрез на основе применения составной конструкции инструмента с винтовыми пластинами из быстрорежущей стали, полученными методом холодной завивки.

Автор выносит на защиту:

— режимы и условия термической обработки, обеспечивающие повышенную пластичность быстрорежущей стали для холодной завивки заготовок режущих элементов инструмента в винтовую форму;

— конечно-элементную модель напряженно-деформированного состояния винтовых пластин из быстрорежущей стали при холодном деформировании;

— технологию холодного формообразования винтовых пластин из быстрорежущей стали;

— конструкцию устройства для завивки пластин в холодном состоянии.

Научная новизна работы: определены режимы, обеспечивающие повышенную пластичность быстрорежущей стали Р9К5 в холодном состоянии, на основе экспериментального изучения температурно-временных параметров термической обработкивыявлены структурные изменения быстрорежущей стали Р9К5, в основе которых лежит некоторое уменьшение доли карбидной фазы, влияющее на формирование пластичности инструментального материала;

— установлено, что после термической обработки быстрорежущая сталь сохраняет пластичность в холодном состоянии только определённое время. Выявлен временной интервал, обеспечивающий холодное формообразование винтовых пластин из стали Р9К5;

— разработана конечно-элементная> модель процесса холодной завивки пластин, обеспечивающая оценку напряженно-деформированного состояния заготовок режущих зубьев составных фрез.

Практическая значимость работы:

1. Предложена эффективная технология изготовления составных концевых фрез с винтовыми пластинами из быстрорежущей стали.

2. Разработана технология холодной завивки пластин из быстрорежущей стали для получения заготовок винтовых зубьев концевых фрез. (Патент № 2 323 812, В23Р 15/34 С2Ю 9/22.).

3. Разработана конструкция и изготовлено устройство для формообразования режущих элементов винтовой формы из быстрорежущей стали в холодном состоянии (Патент № 2 323 812, В23Р 15/34 С2Ш 9/22.).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены: на VII Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Механики XXI веку» (Братск, 2008) — 8-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (Новосибирск, 2010), 4-ой* региональной научно-технической конференции «Технологическая механика материалов» 18−20 апреля 2007 г. (г. Иркутск) — на 5-ой региональной научно-технической конференции «Технологическая механика материалов» 24−25 апреля 2008 г. (г. Иркутск) — на 6-ой региональной научно-технической конференции «Перспективные технологии получения и обработки конструкционных материалов» в апреле 2009 г. (г. Иркутск), на расширенном заседании кафедры машиностроительных технологий и материалов НИ ИрГТУ в марте 2011 (г. Иркутск).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, из них 2 работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ и одном патенте РФ на изобретение.

1. Быстрорежущие стали в инструментальном производстве. Состояние.

Общие выводы по работе.

1. В результате экспериментальных исследований установлена возможность холодного завивания пластин из быстрорежущей стали Р9К5, предварительно подвергнутых термической обработке.

2. Установлены режимы термической обработки (нагрев до температуры 730 °C, выдержка в течение 2 часов в печи с последующим охлаждением в масле), обеспечивающей наибольшую пластичность быстрорежущей стали Р9К5 в холодном состоянии.

3. Разработан способ холодного формообразования винтовых пластин из быстрорежущей стали, для практической реализации которого спроектировано и изготовлено устройство для получения винтовых пластин заданной геометрии (Пат. № 2 323 812- опубл. 05.10.2008).

4. Установлен временной интервал, в течение которого термически обработанные пластины из быстрорежущей стали сохраняют пластичность, необходимую для холодного формообразования винтовых зубьев концевых фрез. Повышенная пластичность стали Р9К5 сохраняется в течение первых 20 суток после проведения эффективной термической обработки.

5. Выявлены структурные изменения быстрорежущей стали после термической обработки, повышающей пластичность. Зафиксировано уменьшение доли карбидной фазы. Обнаружено незначительное увеличение размера частиц основного карбида М6С с 2,56 до 2,9−3,2 мкм.

6. Установлено возрастание удельного электросопротивления в результате изменений, происходящих в стали Р9К5 после термической обработки повышающей пластичность. Удельное электросопротивление пластин возрастает с 0,780−10−6 (отожженных) до 0,829−10−6 Ом-м. Это объясняется растворением мелкодисперсных фаз и образованием несколько пересыщенного твёрдого раствора углерода в а-железе, что влияет на снижение электрической проводимости стали.

7. Компьютерное моделирование процесса деформирования пластин из стали Р9К5 в винтовую форму выявило, что напряжения, возникающие в пластине при закручивании, достигают наибольших значений в пределах <тв=740−800 МПа. Определена величина крутящего момента, необходимая для получения пластины с углом наклона винтовой линии 40°. Достоверность расчётных данных подтверждена экспериментальными результатами, которые отличаются на величину не более 3−5%.

8. Результаты диссертационной работы прошли производственную апробацию на Иркутском авиационном заводе ОАО корпорации «Иркут». Ожидаемый экономический эффект, за счёт повышения стойкости концевых фрез и экономии быстрорежущей стали составляет 10 045 тыс. рублей в год.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В. И. Быстрорежущие стали. Зарубежные аналоги // Справочник. Инженерный журнал. 1999. № 2. С 5−7.
  2. И. Инструментальные стали и их термическая обработка. М.: Металлургия, 1982. 312 с.
  3. В.А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. 329 с.
  4. H.A. Пластическое деформирование режущих элементов сложной формы из быстрорежущей стали Упрочняющие технологии и покрытия,/ Машиностроение. — М., 2008. — № 10, С. 22−27.
  5. H.A. Получение повышенных пластических свойств быстрорежущей стали дляv формообразования* режущей части инструмента // Технологическая механика материалов: межвузовский сборник научных трудов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. С. 137−140'.
  6. H.A. Тенденции развития паяных соединений режущего инструмента из быстрорежущей стали. Вестник ИрГТУ: — Иркутск: Изд.-во ИрГТУ, 2007.-№ 4, С.
  7. H.A., Зайдес С. А. Оценка стойкости режущего инструмента из твердосплавных материалов и быстрорежущей стали.// Технологическая механика материалов: межвузовский сборник научных трудов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. С. 75−86.
  8. H.A. Получение винтовых пластин из быстрорежущей стали путём холодного деформирования // Механики. 21 веку: сборник докладов 7-ой Всероссийской с международным участием научно-технической конференции. Братск: Изд-во БГУ, 2008. С. 141−142.
  9. H.A. Способ изготовления концевых фрез с напаянными пластинами из быстрорежущей стали // сборник научных трудов 8-й Всероссийской научно-практической конференции. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. С. 75−77.
  10. А. С., Тихонов А. С. Применение эффекта сверхпластичности в современной металлообработке. М.: НИИМАШ, 1977. 64 с.
  11. В.П. Высокопроизводительный ржущий инструмент и прогрессивные технологические процессы его изготовления: Сб. научн. тр. М.: ВНИИинструмент, 1987. 137с.
  12. К. А. ANS YS Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005 -640с. 30.
  13. К. А. ANSYS в примерах и задачах. М.: Компьютер пресс, 2002 — 224с.
  14. К. А. Графический интерфейс комплекса ANSYS. М.: ДМК Пресс, 2006 — 248с.
  15. Е. И., Ситкевич М. В. Упрочнение литых и деформируемых сталей. Минск: Наука и техника, 1982. 280 с.
  16. X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов: Пер. с нем. — М.: Металлургия, 1988. 320 с.
  17. В.И. Сварка металлов трением. JL: Машиностроение, 1979.176с.
  18. Ю. А. Инструментальные стали. М.: Металлургия, 1983.527с.
  19. Ю. А. Современные быстрорежущие стали И Металловедениеи термическая обработка металлов. 1977. № 10. С. 36−41.
  20. Р.И. Краткий справочник конструктора. JL: Машиностроение, 1984. 464 с.
  21. В.А., Елизаров Г. А. Способ изготовления составного многолезвийного инструмента.
  22. ГОСТ 22 761 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия.
  23. ГОСТ 25.502 Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость.
  24. ГОСТ 9454 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.
  25. А.П., Малинина К. А., Саверина С. М. Инструментальные стали: Справочник. М.: Машиностроение, 1975. 264 с.
  26. С. И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургиздат, 1960. т2. 416 с.
  27. А.П., Сарманова JI.M. Технологическая пластичность быстрорежущей стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 1969. -N7. -С. 2−9
  28. A.M., Арутюнова И. Д., ¡-Барсукова Т.М. и др. Технология конструкционных материалов. — М.: Машиностроение. 1977 г. 664 с.
  29. . Ю. С. Сидохнн Ю. Ф. Вопросы формирований паяного шва. М.: Машиностроение, 1973. 132с.
  30. Иванов <�И:Н. Технология пайки быстрорежущего инструмента в соляных ваннах. М.: ВНИИТЭМР, 1987. 27 с.
  31. И.Н. и др. Составной режущий инструмент. М": Машиностроение, 1995. 210 с. '
  32. Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. Пособие для вузов по специальности «Технология- машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». М.: Машиностроение, 1984. 272 с.
  33. А.Б., Морозов. Е.М.', Олферьева MiA. ANSYS в руках инженера. Ml: Едиториал УРСС, 2003. 328 с.
  34. Е.В., Смирнова Е. Т., Токарев В. П. Изготовление концевых фрез с винтовыми.пластинками из быстрорежущей стали // Авиационная промышленность. М (: Машиностроение- N 9.1984. С. 50:
  35. Кларк Эшли Р., Эберхардт Колин Н. Микроскопические методы исследования материалов. -М-: Техносфера, 2007.
  36. В.Д. Физико-математические основы прочности и пластичности. Учеб. Пособие. М.: Изд-во МГУ, 1994. 189 с.
  37. И.Н. Основы технологии машиностроения: Учеб. для ма-шиностроит. спец. вузов. 2-е изд., испр. М.: Высш. шк, 1999. 591с.
  38. B.JL. Напряжения, деформации, разрушения. М.: Металлургия, 1970. 230 с.
  39. Г. А., Новиков И. И. Об оптимальной температуре сверхпластичности // Теплофизика конденсированных сред М.: Наука, 1985. С. 41−43.
  40. Ю. Н. и др. Производство и исследование быстрорежущих и штамповых сталей. М.: Металлургия, 1970.
  41. Ю. М. Материаловедение / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьев -М.: Машиностроение, 1990. 528 с.
  42. Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1993., 448 с.
  43. Н. Ф., Лашко C.B. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1977.
  44. .Г. Металлография. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1990, 236 с.
  45. Т.Н. Износ режущего инструмента. М.: МАШГИЗ, 1958.142 с.
  46. С. Н., Петрунин И. Е., Николаев Г. Л. Пайка металлов. М.: Металлургия, 1973.
  47. Люкшин В: С. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1986. 372 с.
  48. Е.Л., Березина H.A., Лапухина Т. Ю. Справочник по техническим дисциплинам: высшая математика, физика, химия. Ростов на Дону: «Феникс», 2008 — 380с.
  49. МарковецгМ.П. Определение механических свойств. по твёрдости. М.: Машиностроение, 1989. 191 с.
  50. Марочник сталей и сплавов / Под общей ред. А. С. Зубченко М.: Машиностроение, 2003. — 784 е., ил.
  51. A.A. Технология машиностроения Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. — 496 е., ил.
  52. Материаловедение / Геллер Ю. А., Рахштадт А. Г. М.: Металлургия, 1989. 456 с.
  53. Материаловедение / Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. М.: Машиностроение, 1972. 510 с.
  54. Материаловедение / Под общ. ред. Б. Н. Арзамазова, Г. Г. Мухина. 3-е изд., стереотип. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — 648 е., ил.
  55. Машиностроение. Энциклопедия. Т. III-3: Технология изготовления, деталей машин /A.M. Дальский, A.F. Суслов, Ю. Ф. Назаров и др.- Под общ. ред. А. Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2000 840 с.
  56. Металлорежущие инструменты / Т. Н. Сахоров, О. Б. Арбузов, ЮЛ. Норовой и др. М.: Машиностроение, 1989. 328 с.
  57. Методы исследования материалов / Л. И. Тушинский, A.B. Плохой, А. О. Токарев и др.- М.: Мир, 2004.- 161 с.
  58. .С., Ольшанский В. Ё., Шаблин Н. М., Христофорова Л. И. Методы исследования материалов! М-: Металлургия, 1970- 426с.
  59. Г. А. Применение паяных соединений в конструкциях. — В кн.: Прочность материалов и конструкции. Киев: Наукова думка, 1975.
  60. М.М. Технология производства режущего инструмента. М.: Машиностроение. 1963. 483 с. ^ .
  61. .Е. Численные методы в теории упругости и пластичности: Учеб. пособие. — 2-е изд. — М.: Изд-во МГУ, 1995. — 366 с.
  62. Проектирование и производство режущего инструмента / М.И. Юликов- Б. И. Горбунов, Н. В. Колёсов. М.: Машиностроение- 1986. 296 с.
  63. Пат. № 2 323 812, В23Р 15/34 C21D 9/22. Способ изготовления винтовых пластин из быстрорежущей стали и устройство для его осуществления- опубл. 05.10.2008. авторы Астафьева H.A., Астафьев А. Г., Зайдес С.А.
  64. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов. Справочник. Под редакцией Буранчикова В. И. М.: Машиностроение, 1978. 183 с.
  65. И.А., Лебедев Т. А. Структура и свойства литого режущего инструмента. Л.: Машиностроение, 1972. 128 с.72: Родин. П. Р. Металлорежущий инструмент. Киев: Вища школа, 1979.432 с.
  66. А. Б. Барсуков М.Ф. Инструменты для обработки резанием.
  67. Методические указания. Л.: ЛГИ им. Ленсовета, 1983. 39 с.
  68. Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическим деформациям. Краткие основы. М.: МАШГИЗ, 1949. — 250 с.
  69. Р., Ашбн К. Современная металлография. Пер с англ.1. М.:1. Атомиздат, 1970. 207 с.
  70. С. Л. Типовая технология термической обработки инструмента для условии автоматизированного производства. М.: НПИМЛШ, 1975. 172 с.
  71. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. Учебник под ред. Г. С. Варданяна М: Издательство АСВ, 1995. 568 с.
  72. Справочник конструктора-инструментальщика / Под общ. Ред. В. И. Баранникова. М.: Машиностроение, 1994. 500 с.
  73. А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002 302с.
  74. Теория пластических деформаций металлов/ Под. Ред. Е. П. Унксова, А. Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. — 598 с.
  75. TP 1313 -75. Изготовление концевых и цилиндрических фрез методом наплавки зубьев быстрорежущей сталью в среде аргона. И.: НИАТ, 1977.21с.
  76. TP 1.4.1360−84. Изготовление концевых фрез с напаянными винтовыми пластинками из быстрорежущей стали И.: НИАТ, 1985. 13с.
  77. Технология машиностроения: Учеб. для вузов. В-2 т. Т. 1: Основы технологии машиностроения. 2-е изд. / В. М. Бурцев, A.C. Васильев, A.M. Дальский и др.- Под ред. A.M. Дальского. М.: Изд-во МГТУ, 2001 564с.
  78. Технология машиностроения: Учеб. для вузов. В 2 т. Т. 2: Производство машин: 2-е изд. /В.М. Бурцев, A.C. Васильев, О. М. Деев и др.- Под ред. Г. И. Мельникова. М.: Изд-во МГТУ, 2001 640с.
  79. Г. В. Режущий инструмент. Л.: Машиностроение, 1981.392с.
  80. С.А., Фиргер И. В. М.: Машиностроение, 1969. 320 с.
  81. Я.Б. Механические свойства металлов. Изд.3-е перераб. и доп. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкционная прочность М.: Машиностроение, 1974. 368 с.
  82. В.П., Шатин Ю. В. Справочник конструктора инструментальщика. Режущий и накатной инструмент. М.: Машиностроение, 1975. 456 с.
  83. М. В. Пайка с кристаллизацией под давлением. М.: Металлургия. 1980. 67 с.
  84. Шмит Томас К. Г. Металловедение для машиностроения: справ. -М.: Металлургия, 1995. 512 с.
  85. А.В., Сидоренко Е. Н. Методы и аппаратура анализа структуры микрошлифов металлов. — Муром: из-во Владимир, гос. ун-та, 2001 25 с. 93. www.aup.ru94. www.academic.ru
  86. Clarke A.R., Eberhardt C.N. Microscopy techniques for materials science. // Woodhead Publishing Limited, 2002, Pp. 186−190.
  87. Klykova E., Mazurkevich A., Panteleev V. Image analysis and SEM studies of ancient ceramics and feldspar porcelain structure. // Microscopy and Analysis, Europeanedition, 1998, Sept. Pp. 15−18.
  88. Kawagoe M., Tojo A. Fingerprint pattern classification. // Pattern recognition, 1984, vol. 17, № 3, pp. 295−303.
  89. Magnrabi H. Investigation of plastically deformed copper single crystals. // Phys. Stat. Sol 1970, vol. 39, No 1, Pp. 317−326.
  90. Kager Alfred. Standzeit-verbesserungen bei der Handlottechnik. — El-ektrotechn. Z, 1975. Bd. 27, No. 10.
  91. Nabarro F. R. N. Theory of crystal dislocation // L, 1967, Pp. 302 311.
  92. O’Gorman L., Nickerson J.V. An approach to fingerprint filter design. // Pattern recognition, 1989, vol. 22, №'l, Pp. 29−38.
  93. Payson P. The Metallurgie of Tool Steel. New-York, London, 1968.482 p.
  94. Wang Zhiping, Lu Yang, Wu Chenwed, Xu Jianlin, Yang Xin-zhuang. Cast-iron metallographic structure by computer picture processing system. // Journal of Cansu University of Technology, Vol. E-l, No.l.Dec., 1997 Pp. 2932.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!