Анотація до роботи:

Мелещик В.А. Обгрунтування та розробка науково-технічних умов високопродуктивного процесу точіння зносостійких чавунів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Донецький Національний технічний університет, Донецьк, 2003.

У дисертаційній роботі відображені дослідження, пов'язані з технологічним забезпеченням високої продуктивності механічної обробки (на її заключній стадії) зносостійких чавунів, широко використовуваних для виробництва гірничо-металургійного важкого устаткування. На підставі аналізу показано, що розширення обсягів застосування важкооброблюваних матеріалів у машинобудуванні та подолання проблем щодо їх механічної обробки можуть бути вирішені при використанні різального інструмента з полікристалічних надтвердих матеріалів, які за своїми основними властивостями значно перевершують інструмент з твердих сплавів.

Для досягнення зазначеної мети розроблено комплексну математичну модель у структурно-параметричному вигляді. Експериментально досліджено та визначено складові сили і температуру в зоні різання зносостійких чавунів інструментом з ПНТМ. Розглянуто питання експлуатаційних показників інструментів з твердих сплавів та ПНТМ. Досліджено вплив технологічних факторів, параметрів геометрії леза інструмента з ПНТМ, характеристик зносу інструмента і твердості матеріалу на шорсткість обробленої поверхні.

Ефективне застосування різальних пластин з нібориту та кібориту продемонстровано в умовах підприємства на прикладі чистової обробки прокатних валків, для яких оптимальні режими різання і геометрія інструмента – результат реалізації розробленої комплексної моделі обробки.

1. Аналіз порушеного питання виявив, що широкому застосуванню високотвердих зносостійких чавунів у машинобудуванні значною мірою перешкоджають труднощі, пов'язані з механічною обробкою цього матеріалу, обумовлені особливостями структури та її складових.

2. Інструментальне забезпечення чистової та напівчистової обробок зносостійких чавунів нині здійснюється з використанням твердосплавних різців, які, як підтвердили дослідження, мають обмежений ресурс стійкості, не забезпечують якість обробленої поверхні, мало ефективні при високих швидкостях різання.

3. Перспективний напрямок для механічної обробки зносостійких чавунів – застосування різального інструмента з надтвердих полікристалічних матеріалів, які за комплексом основних фізико-механічних та експлуатаційних характеристик значно перевершують тверді сплави, забезпечують високу швидкість різання з гарантованою якістю поверхні. Установлено, що для умов важкого машинобудування найбільш ефективне застосування габаритних пластин з нових марок ПНТМ – кібориту та нібориту.

4. Експериментально визначені та досліджені діючі зусилля і температури, що виникають у зоні різання при обробці зносостійких чавунів різцями з ПНТМ. Завдяки систематизації та обробці експериментальних даних уперше одержано комплексні залежності в структурно-степеневому вигляді, які дають наочне уявлення про вплив кожного параметра процесу точіння на його енергетичні показники.

Уперше для визначення температур у зоні різання зносостійких чавунів при обробці інструментом з ПНТМ використано безконтактний метод виміру приладом інфрачервоного випромінювання.

5. У міру збільшення твердості чавунів зростає величина зносу інструмента, різко знижуються стійкість та ймовірність неруйнування, а розрив ліній функції при НВ=500 є наслідком більш низької оброблюваності високохромистого чавуну із значним вмістом складних карбідів.

6. Для збільшення ймовірності неруйнування інструмента з ПНТМ доцільно поряд із захисною фаскою по передній поверхні додатково виконати захисну фаску і по задній.

7. Здатність протистояння зношуванню та руйнуванню в процесі різання леза різального інструмента залежить від трьох факторів:

– експлуатаційних характеристик інструментального і оброблюваного матеріалу;

– кінематичної точності, твердості та вібростійкості системи різання і якості виконання різального інструмента;

– рівня сприйманих силових і теплових навантажень та захисної опірності самої геометрії інструмента.

8. Унаслідок математичної обробки кривих зносу отримано залежності у вигляді полінома, що дали можливість визначити період стійкості композитів при змінній величині допустимого зносу.

9. З аналізу випливає, що наявні дані про вплив технологічних факторів на висотні параметри шорсткості обробленої поверхні мають несистемний, неповний і часто суперечливий характер.

10. Після обробки експериментальних даних одержано емпіричну залежність висоти мікронерівностей від досліджуваних факторів у структурно-степеневому вигляді, що є однією із складових математичної моделі, пов'язаної з оптимізацією режимів чистового точіння та параметрів геометрії різальної частини інструмента з ПНТМ.

11. Для чотирьох операцій точіння валків розраховані оптимальні режими різання ніборитом.

12. Ефективне застосування щодо дорогого різального інструмента з нібориту забезпечується як мінімум при 4-разовому переточуванні багатогранних пластин та 8-разовому – напайних вставок. Із збільшенням твердості чавунів та вартості верстатів ефективність впровадження оснащених ніборитом різців зростає.

13. Порівняно з твердими сплавами на операціях чистового точіння ніборитом чавунних високотвердих валків "після кірки" досягається підвищення інтенсивності знімання припуску на 2,4 раза та стійкості різальних пластин на 2,9 раза.

14. Спираючись на теоретичні та експериментальні дослідження, аналіз і практичну реалізацію результатів зазначених вище досліджень, вирішено важливе завдання технологічного забезпечення високопродуктивної механічної обробки зносостійких високотвердих чавунів. Економічний ефект від упровадження результатів досліджень складе до 100000 грн на одне підприємство.

Основні положення дисертації опубліковані в таких працях:

1. Мелещик В.А. Шероховатость поверхности износостойких чугунов, обработанных резцами из композитов // Системні технології. – 2002. – № 1 (18). – С. 52-59.

2. Эксплуатационные показатели композитов при точении отбеленных чугунов / Р.П. Дидык, В.А. Мелещик, Ю.Г. Кравченко, Л.В. Грязнова

// Междунар. сб. науч. тр. – Донецк, 2001. – Вып. 16. – С.182-186.

3. Дидык Р.П., Кравченко Ю.Г., Мелещик В.А. О влиянии контактных напряжений на работоспособность композитов при точении отбеленных чугунов // Системні технології. – 2001. – № 3 (14). – С. 53-59.

4. Мелещик В.А., Кравченко Ю.Г. Опыт применения композитов при точении чугунных прокатных валков // Металлург. и горноруд. пром-сть. – 2003. – № 1. – С.81-84.

5. Мелещик В.А. Рыночная стратегия // Металлург. – 1998. – № 8. – С.3-7.

6. Дидык Р.П., Кравченко Ю.Г., Мелещик В.А. Силы и температура резания при точении композитами износостойких чугунов // Зб. наук. праць НГУ. – Дніпропетровськ, 2002. – С.64-69.

7. Дідик Р.П., Кравченко Ю.Г., Мелещик В.А. Різець для контурного точіння. Патент на винахід № 46312А Україна МПКВ2327/ОУ. Бюл. № 5 15.05.2002 р. № 2001064084.

8. Інструменти для механічної обробки матеріалів: Навч. посібник

/ Г.М. Стискін, М.П. Ревнівцев, М.М. Берізко, В.А. Мелещик. – Львів: Оріяна-Нова, 2002. – 248 с.

Особистий внесок здобувача у роботи, опубліковані у співавторстві: [2] – дослідження стійкості та ймовірності неруйнування різців з ПНТМ залежно від технологічних факторів обробки, геометрії та спрацювання інструмента, властивостей оброблюваного матеріалу; [3] – теоретичні дослідження та визначення величини контактних напруг для їх впливу на працездатність ПНТМ при точінні високотвердих чавунів; [4] – розробка окремих блоків структурно-параметричної моделі оптимізації параметрів процесу точіння зносостійких чавунів інструментом з ПНТМ на прикладі обробки прокатних валків; [6] – розробка методики, вимірювання складових сил та температури в зоні різання зносостійких чавунів інструментом з ПНТМ та аналіз результатів експерименту; [7] – розробка конструкції та випробування різців для контурного точіння прокатних валків; [8] – написання розділу з конструкції та класифікації токарних різців.