Одной из актуальных задач современного автоматизированного механообрабатывающего производства является своевременная эвакуация металлической и неметаллической стружки из зоны резания. Отсутствие эффективных средств решения этой задачи во многих случаях определяет значительное снижение потенциальной производительности и точности обработки заготовок.

Значительную актуальность имеет вопрос эвакуации стружки при фрезеровании пазов, фигурных лабиринтов и т.д. Так как отделённая стружка может иметь твёрдость, значительно большую по сравнению с твёрдостью обрабатываемого материала вследствие наклёпа и закалки, то при затягивании её в зону резания в результате циркуляции появляется высокая вероятность затупливания и разрушения режущих кромок лезвий фрезы. Это приводит к потере работоспособности инструмента, снижению его ресурса, точности обработки, повышению шероховатости и увеличению затрат энергии. Решение проблемы обеспечивается своевременной эвакуацией стружки из зоны резания.

Несмотря на наличие значительного числа фундаментальных работ в области триботехники [1] и др., закономерности влияния параметров технологических систем (параметра шероховатости, давления в перемещаемом объёме стружки и влажности) на сопротивление перемещению стружки практически не установлены (в наименьшей мере исследовано совместное влияние этих параметров).

Изложенное определяет необходимость проведения специальных исследований, направленных на определение коэффициента трения стружки в области возможного изменения параметров (режимных и состояние поверхностного слоя рабочих элементов) механо-гидродинамических и гидродинамических систем транспортирования стружки и установление закономерностей его изменения методами регрессионного анализа. (Поскольку механизм процессов, протекающих в зоне контактирования металлической стружки с рабочими поверхностями и её перемещении, исследован недостаточно, в дальнейшем будем говорить о коэффициенте сопротивления движению стружки).

Вопросами в области удаления стружки высоконапорными струями СОТС, исследованиями коэффициента перемещения стружки никто до этого не занимался. Новизна вопросов делает исследования более интересными.

На практике важными вопросами являются качество и себестоимость изделия. Предлагаются также новые направления использования в автоматизированном производстве СОТС, подаваемой в рабочую зону в виде напорных струй:

- очистка режущего инструмента от налипшей стружки (метчиков, пазовых и червячных фрез и др.) с целью исключения ее попадания в зону резания;

- очистка инструмента при обработке вязких материалов;

- очистка поверхностей шлифовальных кругов;

- защита от шаржирования поверхностей обрабатываемых заготовок;

- удаление стружки из труднодоступных полостей деталей при сборке;

- транспортирование мелких деталей к месту сборки;

- относительная ориентация и сборка деталей в струйных сборочных автоматах. Преимуществом такого варианта ориентации и сборки является отсутствие жесткого кинематического замыкания между ориентируемой деталью и ориентирующим устройством.

Установка для удаления стружки, жёстко связанная с движущимся инструментом станка и располагающаяся вблизи зоны резания, является результатом работы. Другими результатами являются: математическая модель для процесса перемещения стружки вдоль Т-образного паза, экспериментальные исследования коэффициента сопротивления перемещению стружки, определение параметров гидравлической установки (давление и расход).

Методы исследования – математический аппарат, экспериментальные исследования.

Основными пунктами магистерской работы являются:

1.Моделирование процесса транспортирования стружки напорными струями СОТС;

2.Задачи экспериментальных исследований, методика и техника их проведения;

3.Результаты экспериментальных исследований;

4.Общие итоги работы, основные выводы и рекомендации.

Структурная и параметрическая оптимизации рассматриваемых технологических систем предполагает использование зависимостей, отражающих связь между параметрами (состояния поверхностного слоя, режимными и др.) и коэффициентом сопротивления перемещению стружки. Наиболее удобной для практического использования формой представления такой связи являются зависимости вида

, (1)

Необходимое давление струи на преграду в виде насыпного массива стружки можно определить из выражения

(2)

(3)

(4)

.(5)

Однако возможности такой установки достаточно ограничены – она предназначена для решения конкретных локальных задач. Поэтому для определения зависимости коэффициента трения от параметра шероховатости, нагрузки в зоне контакта и скорости скольжения при транспортировании стружки напорной струей СОТС, т.е. для пары стружка – сталь, схема проведения эксперимента и самой установки должны быть изменены (см. рис.2).

На токарном станке 1 изменяется частота вращения патрона 2 (n=var) с закрепленным в нем барабаном 3. На барабан наматывается трос 4, соединенный с ящиком 8, в котором находится стружка 14. Ящик имеет боковые стенки, и не имеет дна и крышки. Он прижимается плитой 9 с грузом 10 (P=var).