ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию технологии механической обработки, повыше-нию производительности и точности обработки деталей машин, повышению стойкости инструмента.

СОЖ представляют собой сложные системы, качество которых оценивается по большому количеству параметров. В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей многочисленные аспекты механизма действия СОЖ, не разработаны научные основы синтеза и подбора состава эффективных СОЖ. Выбор СОЖ выполняется, в основном, эмпирическим путем - на основе личного опыта специалистов или по результатам станочных испытаний. Такой метод подбора оптимального состава требует больших временных и материапьных затрат и не гарантирует получения наилучших результатов.

Номенклатура СОЖ постоянно изменяется в связи с возрастающими требованиями по производительности и качеству обработки. Результаты испытаний различных СОЖ, проведенные с разными инструментальным и обрабатываемым материалами, трудно сопоставимы. Если при под-боре инструментальных материалов достаточно учитывать два - три показателя (например, теплостойкость, твердость), то для СОЖ такие критерии не найдены.

Исследование сложных и многообразных процессов, происходящих в зоне резания, затрудняют большие градиенты температур и давлений в тонких поверхностных слоях, высокие скорости деформаций. Повышение технологической эффективности СОЖ является комплексной многокритериальной проблемой и выбранное направление исследования является актуальным.

Объектом исследования является СОЖ, используемые на машиностроительных заводах при обработке металлов резанием.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием научных основ процесса резания металлов, технологии машиностроения, физической химии и трибологии.

Экспериментальные исследования проводились на модельных установках, натурных стендах и металлорежущих станках. Достоверность результатов, полученных при проведении исследований, подтверждена теоретическими разработками и экспериментальными данными лабораторных и производственных испытаний.

Научная новизна работы заключается в следующем:

на основе системного подхода в работе выполнен комплексный анализ механизма действия СОЖ в процессе резания;

предложена теоретическая модель, объясняющая механизм действия СОЖ в процессе резания;

выполнены теоретические и экспериментальные исследования, позволяющие дифференцированно оценить режущие и смазочные свойства СОЖ.

Практическая значимость работы состоит в том, что предложена методика и разработаны методы комплексных испытаний, позволяющих разработчикам создавать новые эффективные составы СОЖ. Применение этих разработок позволяет существенно сократить время и материальные затраты на создание новых составов СОЖ.

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методики прошли проверку на АМО ЗИЛ и ОАО «ЭНИМС». Теоретические результаты работы используются в учебном процессе МГИУ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на конференции аспирантов и ученых МГИУ в Москве 2002 года и на 11 Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» в г. Пензе в 2002 году.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 4-х работах, общим объемом более одного пл. (объем авторского текста - более 0,8 п.л.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и изложена на 118 страницах машинописного текста, включая 12 таблиц и 18 рисунков.

Содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, представлены основные проблемы подбора эффективных СОЖ без проведения дорогостоящих станочных испытаний.

В первой главе рассмотрены различные смазочно-охлаждающие технологические средства, используемые при обработке металлов резанием, указаны области применения различных марок СОЖ на водной и мас-ляной основе, составлено уравнение теплового баланса в процессе резания. Обзор показывает, что опубликовано большое количество работ, посвященных исследованию и внедрению серийно выпускаемых марок СОЖ на определенных операциях механической обработки. Эффективно ли применение этих составов на других операциях обработки металлов резанием, при использовании других инструментальных или обрабатываемых материалов, прогнозировать трудно, так как не предложены научно обоснованные универсальные критерии, позволяющие прогнозировать эффективность СОЖ. На основании выполненного обзора формулируются цель и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены теоретические основы повышения эффективности процесса резания за счет применения оптимальных составов СОЖ. Предложено уравнение, устанавливающее связь между заданной стойкостью режущего инструмента Ти, допустимым износом h и шероховатостью контактирующих поверхностей С = /(Л2,,Л22). Отмечается целесообразность подбора компонентов по их функциональным свойствам, что позволит привлечь к разработке СОЖ больший контингент специалистов, занимающихся синтезом новых присадок для автомобильных, авиационных масел, для гидравлических жидкостей. СОЖ с хорошими режущими свойствами (эффект Ребицдера) обеспечивает уменьшение прочности тончайших поверхностных слоев обрабатываемого металла, сопротивление сдвигу и уменьшение силы резания.

В третьей главе предложена методология подбора и разработки новых составов СОЖ. Приведены результаты количественной оценки на модельных установках (по ГОСТ 9490-75*) смазочных свойств СОЖ и некоторых присадок, отобранных для использования в новых составах СОЖ. Понижение температуры на площадке контакта стружки и плоской поверхности резца рекомендуется рассчитать по формуле Релся, а конвективный теплообмен между поверхностью инструмента и СОЖ - по числу Нуссельта.

В четвертой главе описываются методы экспериментального ис-следования СОЖ на металлорежущих станках, которые проводились с использованием методики полного факторного эксперимента. Для дифференцированной оценки режущих и смазочных свойств СОЖ в МГИУ был разработан и изготовлен стенд, позволяющий проводить эксперименты, используя меньше одного литра СОЖ. Для перевода эмульсии в мстаста- бильное состояние и повышения ее стабильности разработана конструкция механического активатора.

Работа выполнена на кафедре «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный индустриальный университет (ГОУ МГИУ).