Q =P_zv, Дж/мин, (11.2)

где P_z- суммарная сила резания, действующая в направлении скорости резания, Н;

v - скорость резания, м/мин.

P_z=(C_pz•t^x1•S^y1•HBⁿ¹•K_p)•ф, (11.3)

где C_pz, C_px, C_py- коэффициенты, зависящие от свойств обрабатываемого материала;

- глубина резания, мм;

S- подача, мм/об;

x_n,y_n,- показатели степени;

HB- твердость по Бриннелю, кгс/мм²,

K_р - поправочные коэффициенты, находится по формуле,

ф - количество зубьев.

P_z=(36,24•4¹•0,1¹•260^0,25•0,3552)•8=2996,72 Дж/мин

Q =2996,728=973,96Дж/мин

Для точных расчетов при процессе резания не обходимо знать количество теплоты и ее распределение, т.е. степеньконцентрации теплоты в различных участках детали, стружки и самого инструмента. Сам процесс распределения температур при обработке протекает не равномерно. Наибольшее количествотеплоты концентрируется в некоторых зонах, сильно увеличиваются их температуры. В данный момент не обходимонеизбежны потеря режущей части НВ (твердости), износ инструмента (затупление) и изменение структуры слоя обработанной поверхности. Чтобы облегчить работу инструмента и повысить качество обработанной поверхности, необходимо при работе использовать, качественную охлаждающую жидкость.

На основе теоретического и автоматизированного термического анализа следует закон изменения температуры резания (на поверхности контакта стружки с передней гранью инструмента). Составим уравнение баланса тепловой и механической энергии (11.4).

W_деф+W_m.n.n.+W_m.з.n=Q_c+Q_u+Q_д+Q_o.c, (11.4)

При обработке глухих отверстий с подачей охлаждающей жидкости в окружающую среду уходит количество тепла 15-20%, в стружку уходит 50-60%, в инструмент - 2% и в металл 20-30%.

На рисунке (11.6) представлена схема движения тепловых потоков.

Рисунок 11.6 - Схема движения тепловых потоков: 1 - доля теплоты деформации уходящей в деталь; 2 - доля теплоты деформации уходящей в стружку, 3 - количество теплоты, возникающей в результате трения между стружкой и передней поверхностью инструмента; 4 - итоговый поток теплоты, возникающей в результате теплообмена на площадке контакта надрезцовой стороны стружки с передней поверхностью инструмента; 5 - итоговый поток теплоты, возникающий в результате теплообмена на площадке контакта поверхности резания с задней поверхностью инструмента;6 - количество теплоты, возникающей в результате трения между деталью и задней поверхностью инструмента.

Расчет энергии:

Q_m.п=((P_z-F_z)sinц+(P_N-N_з)соsц/K_l)v, Дж/мин (11.5)

где P_z,P_N - соответственно главная и нормальная силы резания, Н;

F_z,N_з - сила трения и нормальная сила, действующие на площадке контакта задней поверхности инструмента с деталью, Н;

ц - передний угол, град;

v - скорость резания, м/мин;

K_l - коэффициент укорочения стружки.

Q_m.п=((20,62-16,84)sin5,7+(68,21-24,1)соs5,7/10)8=162,29Дж/мин

На площадке контакта задней поверхности инструмента с поверхностью резания силы возникают в результате упругопластического взаимодействия, расчет количества теплоты определяется:

Q_m.з= F_zv, Дж/мин (11.6)

Q_m.з= 16,848=434,72 Дж/мин

Теплоту деформации рассчитывается по формуле 11.7.

Q_деф=Q - (Q_mn+Q_mз), Дж/мин (11.7)

Q_деф=973,96 - (162,29+434,72)=176,95 Дж/мин

Рассчитав изменение температуры в зоне мы имеем представлениеоб тепловом изменение. Так же можно дополнительно для визуального представления рассчитать с помощью программы Компас или Solid Works Simulation. Для этого необходимо модель режущей части закреплена и к ней приложена тепловая мощность (поток) 2996,72 Дж/мин (на всю режущую часть). Теплопроводность материала - 50 В/мК. Удельная теплоемкость 460 Дж. Коэффициент конвективной теплопередачи составляет 100 Вт/м²K, так же необходим коэффициент для СОЖ, эмульсию, он будет равен от 60 до 1800 Вт/м²K. Массовая температура окружающей среды равна 300К.

12. Технология изготовления корпуса инструмента

• Токарная с ЧПУ: обработать со стороны хвостовика

• Токарная с ЧПУ: обработать со стороны головки

• Вертикально-фрезерная: обработка торца со стороны центрирующего элемента

• Горизонтально-фрезерная: фрезеровать главные стружечные канавки

• Вертикально-фрезерная: фрезеровать торцевые стружечные канавки

• Горизонтально-фрезерная: фрезеровать спиральные стружечные канавки на цилиндрической направляющей

• Вертикально-фрезерная: фрезеровать лапку

• Слесарная: маркировать

• Термическая обработка по режиму для быстрорежущей стали

• Закалка ТВЧ для хвостовика

• Круглошлифовальная: шлифовать конический хвостовик

• Круглошлифовальная: шлифовать наружный диаметр цилиндрической части

• Заточная: заточить по задним поверхностям основных лезвий

• Заточная: заточить по передним поверхностям главных лезвий

• Заточная: заточить по главной задней поверхности основных лезвий

• Заточная: заточить по главным задним поверхностям дополнительных зубьев

• Заточная: заточить по передним поверхностям дополнительных зубьев

• Заточная: заточить по задней поверхности калибрующих зубьев

• Заточная: заточить по передним поверхностям калибрующих зубьев

Заключение

В диссертационной работе была проведена конструкторско-технологическая разработка инструмента для полученияточных глухих отверстий.Такие элементы могут встречаться в штампах холодного деформирования, либо конструкциях различных приборов. По существующей технологии такие отверстия обрабатываются несколькими инструментами за несколько технологических переходов.

В первой главе рассмотрели технологии сверления, необходимые для выявления проблем в данной сфере.

Во второй главе рассмотрены режимы резания, с целью выявить недочеты обработки глухих отверстий другими способами.

В литературном обзоре рассмотрено сверление глухих точных отверстий и вид их обработки. Анализ литературных источников был проведен с целью изучения и анализа имеющихся инструментов для обработки точных глухих отверстий.

С четвертой по шестую главу мы рассматриваем факторы, влияющие на снижение точности обработки, на снижение производительности, высокую стоимость и т.д.

В разделе «Анализ состояния вопроса» приведен прототип, который предназначен только для обработки по дереву.Указаны цели поставленной работы.

В девятом разделе изложеныпринятые принципиальные решения.

В десятом разделе описано проектирование новойконструкции специального упорного сверла, с ожидаемым повышением производительности, качеством поверхности, геометрической точностью и стойкостью инструмента.

В одиннадцатом разделе произведен расчет сил резания, напряжений, перемещений, деформаций. Приведен расчет на количество выделяемой теплоты, показаны тепловые потоки.

Практическая ценность разработанного инструмента для точных глухих отверстий:

• Глухие точные отверстия становятся технологичными

• Обработка осуществляется одним инструментом

• Уменьшается время обработки, что ведет к снижению трудоемкости

Апробация работы

Основные результаты работы были опубликованы и докладывались на семинарах и научно-технических конференциях различного уровня, а именно:

1. Международная научно-практическая конференция молодых исследователей «Содружество наук.Барановичи-2016», (р.Беларусь, г. Барановичи, 2016)

2. Международная научная конференция «Молодые исследователи-регионам» (г. Вологда, 2014,2015,2016,2017г.)

3. Всероссийская научная конференция «Наука и инновация в технических университетах» (г. Санкт-Петербург, 2015,2016г.)

4. Международная научно-практическая конференция «Современные материалы, техника и технология» (г. Курск,2016)

Данная работа имеет несколько дипломов 1 степени, сертификаты.

Список использованных источников

1. Барановичский государственный университет [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://rep.barsu.by/handle/data/1676?show=full.

2. Выбор режимов резания [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/3739/1.zip/67___.html.

3. Доминик-чел [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://www.dominik-chel.ru/pages/statja-9--vidy-svjorl-po-metallu

4. Инфо.инструмент [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://www.info.instrumentmr.ru/instrum_otverst.shtml.

5. Met-All.org [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://met-all.org/oborudovanie/prochee/sverla-po-metallu-kakie-luchshe-vidy-markirovka-vybrat.html.

6. Общий курс слесарного дела: учеб. пособие / Н. И. Макиенко. - Москва: Высшая школа, 1980. - 192 с.

7. Переоснастка [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://pereosnastka.ru/articles/rastachivanie-tsilindricheskikh-otverstii.

8. Петраков, Ю. В. Моделирование процессов резания: учеб. пособие / Ю. В. Петраков, О. И. Драчёв. - Старый Оскол: ТНТ, 2011. - 240 с.

9. Приамурский гос. ун-т им. Шолом-Алейхема [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://search.rsl.ru/ru/record/01008537157.

10. Рмнт [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: https://www.rmnt.ru/story/metal/1202164.htm.

11. СовинТех [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://www.sovinteh-spb.ru/files/Sver_pl_dn.PDF.

12. Техинфор [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://tehinfor.ru/s_3/sverlenie.html.

13. Техносфера [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/180/1808501.html.

14. Технологии обработки металлов [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: https://www.metalcutting.ru/content/sherohovatost-i-volnistost-poverhnosti.

15. Технология сверления [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://gk-drawing.ru/line-module/metalworking/drilling-metal.php.

16. УрГЭУ [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://sei.usue.ru/o-kafedre/10-nauchnaya-rabota.

17. Юслс [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://usls.ru/spravochnik-53/31.htm.

Размещено на Allbest.ru