Анотація до роботи:

Бушля В.М. Підвищення продуктивності чорнової обробки плоских поверхонь чавунних деталей торцевими фрезами з надтвердих матеріалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.03.01 – Процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2007 р.

В дисертаційній роботі наведені результати досліджень, які створюють теоретичне і практичне підґрунтя для ефективної високопродуктивної чорнової обробки чавунних деталей торцевими фрезами з прогресивними схемами зняття припуску. Розроблено математичні моделі процесів одно- та багатоножового чорнового торцевого фрезерування, які дозволяють визначати раціональні конструктивні
параметри фрез, геометричні характеристики ножів та режими обробки. Запропоновано і виготовлено конструкцію фрези, яка дозволяє реалізовувати різні схеми зняття припуску. Проведено експериментальне визначення складових сили різання при обробці та періоду стійкості і характеру зношування фрез. Проведено узагальнення отриманих результатів та розроблено рекомендації щодо використовуваної геометрії ножів фрез, оснащених НТМ, схем зняття припуску та режимів експлуатації фрез з позиції підвищення продуктивності та стабільності обробки, забезпечення високої зносостійкості інструменту.

1. Вперше, за рахунок використання раціональних конструктивних параметрів торцевих фрез з надтвердих матеріалів та режимів їх роботи, визначених на основі розроблених математичних моделей та експериментальних досліджень, вирішена задача підвищення продуктивності чорнової обробки плоских поверхонь чавунних деталей.

2. На основі проведеного порівняльного аналізу особливостей конструкцій та геометричних параметрів фрез, характеристик процесу та інструментальних матеріалів виявлено доцільність використання чорнових торцевих фрез, оснащених НТМ, за умови застосування спірально-ступінчастих схем різання для розташування ножів фрез в межах зміни: подачі на зуб - 0,05...0,25 мм/зуб ( 800...1600 мм/хв), сумарних глибин різання - 4...12 мм, швидкості різання - 8…25 м/с та НТМ марки гексаніт-Р.

3. За допомогою розробленої аналітичної моделі чорнового торцевого фрезерування встановлений негативний вплив на динамічне перенавантаження ножів в процесі їх врізання у заготовку кута нахилу головної різальної кромки в діапазоні додатних значень та великих додатніх значень кута врізання (ексцентриситету осі фрези та заготовки). Позитивно впливають на вказану характеристику: збільшення подачі на зуб до 0,2...0,25 мм/зуб та зменшення радіуса при вершині ножа до 3...5 мм.

4. Експериментально встановлено, що при зміщенні діапазону глибин різання до 0,75...1,25 мм на один ніж та швидкості різання до 24,5 м/с силові залежності мають типовий характер, а саме: спостерігається тенденція до пропорційного
збільшення складових сили різання при зростанні величин подачі, глибини, переднього кута та їх зменшення при підвищенні швидкості різання.

5. Розроблено математичну модель процесу багатоножового чорнового торцевого фрезерування для проведення силового аналізу, яка, на відміну від існуючих, враховує похибки розташування ножів фрези і елементів режимів різання та
перехідні процеси при врізанні і виході ножів. Визначено, що збільшення подачі на зуб в межах 0,05...0,25 мм/зуб (630...1600 мм/хв) та сумарної глибини різання 6…12 мм призводить до зменшення коефіцієнта нерівномірності фрезерування на 15–20 %, а зростання відношення ширини заготовки до діаметра фрези від 0,4 до 0,8 у 2,5…3 рази. Також встановлено, що із зменшенням діаметра фрези перевага
повинна надаватися конструкціям з більшою кількістю спіралей, при кількості ножів в спіралі 6...12 перевагу має спіраль Архімеда, для вузьких поверхонь при малій кількості ножів у спіралі – параболічна спіраль, а для широких поверхонь – логарифмічна спіраль.

6. Експериментально доведено, що при заданих умовах проведення досліджень спостерігається рівномірний характер зношування різальної кромки з
подальшим осипанням кромки, що досягається за рахунок використання раціональної геометрії ножів фрез та режимів їх експлуатації.

7. На базі проведених теоретико-експериментальних досліджень розроблено рекомендації щодо практичного застосування чорнових торцевих фрез з НТМ із спірально-ступінчастими схемами різання при обробці чавунних деталей з наступними режимами: швидкість різання - 11,7...24,5 м/с, подача на зуб - 0,1...0,25 мм/зуб, сумарна глибина різання – 6...12 мм, що забезпечує підвищення продуктивності обробки в 2-4 рази.

8. Розроблені конструкції чорнових торцевих фрез з надтвердих матеріалів, керівні матеріали щодо вибору умов їх ефективної експлуатації та узагальнені результати досліджень передані для впровадження у виробництво на ВАТ “Верстатуніверсалмаш” (м. Житомир) та ВАТ “Вібросепаратор” (м. Житомир) для чорнової обробки ряду корпусних чавунних деталей з очікуваним річним економічним ефектом 14426,38 грн./рік та 11372,06 грн./рік відповідно.

Публікації автора:

1. Бушля В.М. Особливості глибинної обробки торцевими фрезами, оснащеними надтвердими матеріалами // Вісник ЖДТУ. – 2003. – № 2 (26). – Т.2 / Технічні науки. – С. 15–28.

2. Бушля В.М. Вплив геометричних та кінематичних параметрів торцевого фрезерування на площу контакту передньої поверхні безвершинного косокутного ріжучого елементу // Вісник ЖДТУ. – 2007. – № 2 (41). – Т.2 / Технічні науки. – С. 3–11.

3. Бушля В.М., Виговський Г.М., Громовий О.А., Мельничук П.П. Комп’ютерне моделювання процесу обробки ступінчатими торцевими фрезами // Резание и инструмент в технологических системах. НТУ “ХПИ”. – 2001. – Вып. 60. – С. 144–153. Запропоновано методику визначення кількості ножів, що одночасно приймають участь в різанні

4. Виговський Г.М., Мельничук П.П., Бушля В.М. Напрямки удосконалення чистових торцевих фрез для обробки плоских поверхонь деталей // Вісник СумДУ (Технічні науки) – Суми, СумДУ. 2002. – № 2 (35), – С. 19–23. Досліджено вплив конструктивних параметрів фрез на сумарну силу різання

5. Виговський Г.М., Бушля В.М. Характеристики процесу врізання для глибинної обробки торцевими фрезами // Вісник СумДУ (Технічні науки) – Суми, СумДУ. 2003. – № 2 (48), – С. 12–18. Розроблено модель врізання косокутного гостровершинного ножа фрези в заготовку

6. Виговський Г.М., Бушля В.М. Моделювання миттєвих значень сил різання при глибинному торцевому фрезеруванні інструментом оснащеним надтвердими матеріалами // Процеси механічної обробки в машинобудуванні – Житомир: ЖДТУ, 2005. – Вип. 2. – С. 197–202. Розроблено математичну модель багатоножового фрезерування інструментом з надтвердих матеріалів

7. Виговський Г.М., Громовий О.А., Бушля В.М. Обробка плоских поверхонь деталей ступінчатими фрезами з косокутною геометрією // Современные проблемы механики и физико-химии процессов резания, абразивной обработки и поверхностного пластического деформирования: Материалы Международной научной конференции. – Киев. – 2002. – С. 25–27. Проведено аналіз конструктивних параметрів фрез для чистової і чорнової обробки плоских поверхонь

8. Виговський Г.М., Мельничук П.П., Бушля В.М. Peculiarities of removal of big allowances by spiral and stepped milling cutters // Proceedings of the International Scientific Conference MECHANICS 2002. – Rzeszow. – Poland. – 2002. – P. 321–330. Розроблено аналітичні залежності для силового аналізу перехідних процесів фрезерування спірально-ступінчастими фрезами

9. Виговський Г.М., Громовий О.А., Бушля В.М. Особенности глубинного торцового фрезерования инструментами, оснащенными сверхтвердыми материалами // ZBORNIK RADOVA PROCEEDINGS 32^th Jupiter conference with foreign participants. – Beograd, 2006. – P. 3.63–3.68. Запропоновано методику визначення динамічних характеристик обробної системи при чорновому торцевому фрезеруванні НТМ

10. Melnychuk P.P., Bushlia V.M., Vigovskiy G.M., Gromovyy O.A. Extending of the field of using of face milling cutters equipped by polycrystalline super firm materials (psfm) // Tools 2002, Proceedings of the International Conference. – Bratislava. –Slovakia. – 2002. – P. 36. Проаналізовано шляхи розширення областей використання надтвердих матеріалів