он Ш
advertisement
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «П ерм ский н ациональны й исследовательский поли гсхнический университет» Комсомольский проспект, д.29, г.Пермь, 614990 Тел.: (342) 219-80-67, 212-39-27. Факс: (342) 212-11-47. E-mail: rector(^pstu.ac.ru УТВЕРЖДАЮ: •р по науке и инновациям ГБОУ ВПО «Пермский ый исследовательский ический университет», к, профессор В.Н. Коротаев / / . 2015 г отзыв ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» на диссертационную работу Елкина Михаила Сергеевича «Исследование влияния износостойких покрытий режущего инструмента на параметры качества обработанной поверхности при фрезеровании концевыми фрезами лопаток и моноколес ГТД», представленную к защите в диссертационный совет Д212.210.01 на соискание учёной степени кандидата технических наук, специальность - 05.02.08 «Технология мащиностроения» Актуальность темы. Диссертационная работа Елкина Михаила Сергеевича направлена на решение задачи расчетного определения параметров качества поверхностного слоя деталей, обработанных концевыми фрезами с покрытиями. Детали проточной части лопаточных машин, типичными представителями которых являются лопатки и моноколеса, зачастую изготавливаются с использованием метода концевого фрезерования. Как и любой другой метод обработки, концевое фрезерование формирует определенные параметры качества поверхностного слоя, такие как шероховатость, остаточные напряжения и наклеп. Обеспечение заданных параметров качества поверхностного слоя деталей является гарантированным способом повысить их эксплуатационный ресурс. Параметры качества поверхностного слоя, сформированные на этапе фрезерования, зачастую далеки от требуемых и доводятся на последующих операциях, таких как виброупрочнение, виброполирование и других. В настоящий момент доводочные операции, а также используемые на них режимы назначаются без учета уже имеющихся параметров качества поверхностного слоя. Это обусловлено как отсутствием метод-ижт^ позволяющей рассчитывать параметры качества поверхностного ,-слоя ■тгоелв’^ он ^ Ш 1Ш1 20 г. концевого фрезерования, так и отсутствием методики позволяющей учесть данные параметры качества при проектировании последующих операций. Автором рещена первая проблема. Широкое распространение инструментов с покрытием в современных производственных условиях обуславливает необходимость учета их влияния на параметры качества поверхностного слоя. Учитывая выщеизложенное, работа представляет практический и теоретический интерес, а ее тема актуальна. Общая характеристика работы. Во введении автор дает краткую оценку поднимаемой проблемы. В первой главе автором рассматриваются работы, выполненные ранее, дается оценка зависимостям для расчета сил и температур в зоне резания, щероховатости поверхности. На основе анализа и выполненных работ автором сделан вывод о том, что отсутствует методика комплексного расчетного определения остаточных напряжений, щероховатости и наклепа поверхностного слоя при обработке концевыми фрезами с одновременным учетом теплового и силового воздействия на поверхность детали. Проведенные всесторонний анализ научных работ показал возможность использования ранее известных зависимостей, разработанных для других видов лезвийной обработки применительно к концевому фрезерованию при условии их адаптации к специфике данного процесса. Среди множества различных зависимостей автор использовал те из них, которые учитывают степень пластической деформации материала в зоне резания. Через изменение этого параметра автор учитывает влияние покрытия инструмента на параметры качества поверхностного слоя. Уровень проведенного обзора научных работ, выполненный автором, позволяет сделать вывод о высокой степени проработанности автором предмета и области исследования. Во второй главе автором производится адаптация ранее известных зависимостей по определению сил и температур в зоне резания применительно к процессу концевого фрезерования, которая заключается в расчете параметров, определяющих геометрию срезаемого слоя для процесса концевого фрезерования. Автором показана необходимость использования объемных источников тепла в зоне резания, вместо плоских источников тепла. Проведен расчет подтверждающий выводы, высказываемые в других работах касательно необходимости использования объемных источников тепла при малых скоростях резания. Автором предложена поправка, учитывающая переменную интенсивность источника тепла, обусловленного напряжениями в материале детали, возникающими под задней поверхностью инструмента. Также автором предложен способ перевода функции распределения температур от двух переменных в функцию одной переменной. Использование поправки, а также способа перевода предложенного автором позволяет уточнить расчет температуры в поверхностном слое детали. Третья глава посвящена расчетному определению параметров качества поверхностного слоя при фрезеровании концевыми фрезами с покрытиями. Учет покрытий и специфики концевого фрезерования производится через учет влияния геометрии сечения среза и степени пластической деформации в зоне резания на силы температуры в зоне резания. Автором используются интегральные формулы для определения напряжений в пластических и упругих областях при расчете температурных напряжений. Широко задействован метод итерации при расчете границ раздела упругих и пластических зон деформации. При расчете остаточных напряжений от температурного фактора автор учитывает упрочнение материала детали, вызванное достижением им предела текучести при нагревании. Автором показано, что при типичных режимах обработки, соответствующих чистовому концевому фрезерованию, температурные остаточные напряжений могут возникнуть при фрезеровании сплавов на никелевой основе. Показано, что учет упрочения материала приводит к снижению температурных остаточных напряжений. Покрытия инструмента также снижают величину и глубину залегания остаточных напряжений. Автор при расчете глубины и степени наклепа учитывает совместное действие теплового и силового фактора. Покрытия снижают глубину и степень наклепа. Расчет шероховатости проводится на основе моделирования траектории движения зуба концевой фрезы - удлиненной циклоиды. Учет покрытия учитывается через составляющую упругого восстановления подминаемого слоя. В четвертой главе автор проводит экспериментальные исследования по определению параметров качества поверхностного слоя деталей, обработанных концевыми фрезами с различными покрытиями. Использованы режимы соответствующие чистовому концевому фрезерованию лопаток и моноколес ГТД, определялись силы и температуры в зоне резания и параметры качества поверхностного слоя обработанных образцов: остаточные напряжения, шероховатость поверхности, а также степень наклепа поверхностного слоя. Из полученных результатов следует, что покрытия инструмента снижают величины шероховатости и наклепа. На величину остаточных напряжений влияют незначительно. В пятой главе автором проведено сопоставление расчетных и экспериментальных значений параметров качес тва поверхностного слоя. Расчетные и экспериментальные значения расходятся от 10 до 30%, что является допустимым для технических расчетов результатом. В шестой главе автор описывает методику расчета параметров качества поверхностного слоя после концевого фрезерования инструментами с покрытиями. Научная новизна и практическая ценность работы. Исследование, выполненное автором, позволяет приблизиться к решению вопроса обеспечения требуемых параметров качества поверхностного слоя в деталях лопаточных машин, таких как лопатки и моноколеса ГТД. Использование результатов исследования автора в дальнейших работах по влиянию технологической наследственности параметров качества позволит назначать доводочные операции более точно. Отдельные результаты работы могут быть использованы в других исследованиях, связанных, с процессами резания и формирования поверхностного слоя. Научная новизна работы заключается в разработке теоретических положений по определению параметров качества поверхностного слоя после чистового концевого фрезерования с учетом влияния покрытий режущего инструмента, объемных источников тепла в зоне резания и упрочнения материала детали в процессе обработки. В часгности автором при расчете температуры в поверхностном слое детали учтена переменная интенсивность источника тепла обусловленного деформацией инструмента по задней поверхности. При расчете остаточных напряжений в поверхностном слое детали —учитывается упрочнение обрабатываемого материала. Предложен способ перевода температурного поля в поверхностном слое материала в плоский график распределения температуры по сечению с максимальными значениями температуры. Программа, основанная на методике автора, позволяет расчетным путем без проведения экспериментов получить значения параметров качества поверхностного слоя. Степень обоснованности и досговерности работы. Методологическое построение работы подчинено решению основных задач исследования. Отдельные части исследования согласуются друг с другом. Результаты, полученные автором, согласуются с результатами ранее выполненных работ и не противоречат им. Это во многом объясняется тем, что фундамент работы основан на положениях теории резания металлов, теплофизики резания, теории пластичности. В работе широко использованы численные методы расчета с привлечением современного программного обеспечения. Достоверность полученных данных подтверждена сопоставлением расчетных и экспериментальных зависимостей. Анализ основных выводов по работе Выводы, даваемые автором в заключении в достаточной степени отражают решение поставленных задач. Содержание автореферата соответствует содержанию диссертации. Замечания по работе 1) В работе не указано, как влияет СОЖ на изменение условий трения, температуру, силу резания и на формирование параметров качества поверхностного слоя. 2) В работе рассматриваю гея фрезы с радиусной режущей кромкой. Не ясно, возможно ли использование методики, предложенной автором для расчета параметров качества поверхности деталей, обработанных фрезами с прямолинейной режущей кромкой инструмента. 3) в настоящее время все большее распространение получает метод высокоскоростного фрезерования, однако автор упоминает о нем лишь в обзоре научной литературы. Каковы границы применимости методики предложенной автором и затрагивает ли она область высокоскоростного фрезерования. 4) Важнейшим свойством покрытий режущего инструмента является увеличение стойкости инструмента, однако автором данная сторона вопроса затронута только в ходе обзора ранее выполненных работ, и не отражена в теоретической и практической части диссертации. Заключение Представленная Елкиным Михаилом Сергеевичем диссертационная работы является законченным исследованием соответствующим паспорту научной специальности 05.02.08 «Технология машиностроения»: пункту 5 «Методы проектирования и оптимизации технологических процессов», пункту 7 «Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей маши», а результаты работы могут быть напрямую использованы в исследованиях, относящихся к пункту 6 «Технологическая наследственность в машиностроении». Работа соответствует требованиям, предъявляемым к диссертациям по техническим наукам, а ее автор Елкин Михаил Сергеевич заслуживает присуждения ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - Технология машиностроения. Материала диссертации рассмотрены на заседании кафедры « Инновационные технологии машиностроения» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», протокол № 3 от 17. И. 2015 г. Макаров Владимир Фёдорович машиностроения» ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 614600, Россия, г. Пермь, Комсомольский пр., 29. Тел.: (342) 2198236, адрес электронной почты makarovv(^pstu.ru
