Підвищення ефективності механічної обробки деталей гідравлічних систем шляхом вибору раціональних параметрів операцій за критерієм собівартості

Abstract

Диссертация посвящена разработке эффективных операций механической обработки деталей гидравлических систем на основе применения прогрессивных конструкций инструментов и выбора рациональных режимов резания. В связи с этим в работе получила дальнейшее развитие математическая модель определения себестоимости обработки, что позволило установить условия ее уменьшения и научно обоснованно подойти к выбору рациональных параметров механической обработки по критерию наименьшей себестоимости обработки. Доказано, что основным условием уменьшения себестоимости и повышения производительности обработки является обеспечение постоянства произведения скорости резания и стойкости инструмента с увеличением скорости резания. Установлено, что в случае уменьшения произведения скорости резания и стойкости инструмента с увеличением скорости резания себестоимость обработки изменяется по экстремальной зависимости, проходя точку минимума. В этом случае уменьшить себестоимость обработки можно за счет применения высокопроизводительных, хотя и дорогостоящих сборных твердосплавных инструментов с износостойкими покрытиями, поскольку увеличение производительности обработки с избытком компенсирует затраты на их приобретение. Произведено сравнение расчетных и экспериментальных значений стойкости инструмента и затрат, связанных с заработной платой рабочего и потреблением инструмента, и установлено их незначительное расхождение (в пределах 15%). Это свидетельствует о достоверности полученных теоретических решений и позволяет расчетным путем установить оптимальную (экономичную) стойкость инструмента, а по ней определить рациональные параметры режима резания и другие технологические параметры для различных методов механической обработки. Разработана математическая модель определения теплового баланса и температуры, возникающей при резании в условной плоскости сдвига материала, на передней и задней поверхностях инструмента. Доказана определяющая роль скорости резания в увеличении температуры резания и снижении стойкости инструмента. Это позволило обосновать экстремальный характер зависимости себестоимости обработки от скорости резания. Расчетами установлено, что наибольшая температура при резании возникает на задней поверхности инструмента вследствие образования на ней площадки износа. Поэтому, обеспечивая высокую остроту режущего лезвия (за счет применения инструментальных материалов с повышенными физико-механическими свойствами) и снижая интенсивность трения в зоне резания, появляется возможность повышения стойкости инструмента и производительности обработки. Экспериментально установлено, что применение сборной твердосплавной концевой фрезы с износостойким покрытием взамен монолитной концевой фрезы позволяет в 6,7 раза уменьшить себестоимость и в 8,6 раза повысить производительность обработки, несмотря на ее более высокую стоимость. Это связано с тем, что доля затрат на инструмент в себестоимости обработки небольшая (5–7 %), а эффект уменьшения себестоимости обработки от применения сборной концевой фрезы достигается за счет многократного увеличения производительности обработки. Экспериментально установлено, что применение прогрессивных сборных твердосплавных резцов с износостойкими покрытиями на операциях точения деталей гидравлических систем (плунжера, пяты, втулки сферической) позволяет в 5 и более раз повысить производительность и примерно в такое же количество раз уменьшить себестоимость обработки. Также экспериментально доказана возможность снижения себестоимости обработки за счет универсализации оборудования с ЧПУ путем использования нестандартных режущих инструментов и специальной оснастки, нестандартных подходов к контролю качества − внедрение САМ системы ESPRIT, что исключает промежуточные измерения в процессе обработки детали. Внедрение разработанных эффективных операций механической обработки деталей гидравлических систем, а также других деталей из труднообрабатываемых материалов, обеспечило многократное снижение себестоимости и повышение производительности обработки.

The thesis is devoted to the development of efficient processing operations de-hoists the hydraulic systems on the basis of the progressive construction tools and rational choice of the cutting. Therefore theoretically the optimal processing parameters for least-cost and proven efficacy of high-performance, albeit expensive teams of carbide tools with wear-resistant coatings, as the increase in processing performance with an excess of the costs for their purchase. Shown little difference (within 15%) of the calculated and experimental values of tool life and cost of treatment. A mathematical model for determining those pilaf-balance and temperature that occurs when cutting in the conventional shear plane of the material on the front and back surfaces of the tool that will allow physically-lo justify the extreme nature of the dependence of the cost of processing speeds and conditions of performance and reduce costs-tion treatment. Based on research-Developm HN and implemented in the production of effective technological machining operation of hydraulic systems, providing a reduction in the multiple-cost and increase productivity and quality of processing.

Дисертація присвячена розробці ефективних операцій обробки деталей гідравлічних систем на основі застосування прогресивних конструкцій інструментів і вибору раціональних режимів різання. У зв'язку із цим теоретично визначені оптимальні параметри обробки за критерієм найменшої собівартості й доведена ефективність застосування високопродуктивних, хоча й дорогих збірних твердосплавних інструментів зі зносостійкими покриттями, оскільки збільшення продуктивності обробки з надлишком компенсує витрати на їхнє придбання. Показано незначну розбіжність (у межах 15%) розрахункових і експериментальних значень стійкості інструмента й собівартості обробки. Розроблено математичну модель визначення теплового балансу й температури, що виникає при різанні в умовній площині зсуву матеріалу, на передній і задній поверхнях інструмента. Це дозволило обґрунтувати екстремальний характер залежності собівартості обробки від швидкості різання й виявити умови підвищення продуктивності й зниження собівартості обробки. На основі результатів досліджень розроблені й впроваджені у виробництво ефективні операції механічної обробки деталей гідравлічних систем, що забезпечують багаторазове зниження собівартості й підвищення продуктивності обробки.