В ходе эксперимента проведем исследования влияния частоты вращения фрезы на производительность фрезерования и качество поверхности заготовки.

7. Формирование исходной гипотезы.

На основании выработанной теории предположим, что при увеличении скорости резания в 15 раз производительность увеличится соответственно, при этом качество поверхности заготовки не изменится.

8. Анализ результатов проведенных исследований.

Результаты высокоскоростного фрезерования показали, что ранее выдвинутая гипотеза подтвердилась, т. е. увеличение производительности фрезерования не ухудшает качество обработки.

9. Объяснение результатов.

М → Ф = Г

Обнаружен механизм, который объясняет полученные факты, а эти факты соответствуют выдвинутой ранее гипотезе. Этот вариант свидетельствует о высокой квалификации исследований и высоких полученных результатов.

10. Формирование выводов.

Для устойчивой и надёжной работы на высоких частотах фрезы должны изготавливаться кассетными, как показано на рисунке. При высокоскоростном фрезеровании подача на зуб и на оборот фрезы не изменилась, поэтому резкое увеличение производительности не сказалось на качестве обработки. Предложенная конструкция фрезы позволяет использовать один и тот же корпус для фрез разного назначения, применяемых на специальных скоростных станках, автоматических линиях, станках с ЧПУ, многоцелевых станках, входящих в состав ГПС. Использование таких фрез позволяет унифицировать режимы резания чугунов и термически необработанных сталей, что важно на обработки на станках с ЧПУ.

4 Описание усовершенствованного объекта

Для устранения одновременно нескольких недостатков необходимо совершенствование конструкции торцовой фрезы.

Фреза отличается тем, что имеет конструкцию кассетной регулируемой торцевой фрезы оснащенной пластинами круглой и квадратной формы с многослойным покрытием TiN - TiCN – TiN и обработка ведётся на скоростях в 10-20 раз больших, чем применялись ранее для увеличения стойкости инструмента и производительности; для устранения вынужденных автоколебаний системы, зубья фрезы имеют равномерный шаг, но различную жесткость в направлении, перпендикулярном к их опорным поверхностям (см. рисунок).

Предложенная конструкция торцевой фрезы позволяет существенно повысить производительность фрезерования, обеспечивается уменьшение шероховатости обработанной поверхности, силы резания и повышение точности обработки. При этом снижается уровень крутильных колебаний, существенно меньше становится влияние механического удара на процесс изнашивания режущих пластин, резко сокращается число сколов и выкрашиваний, износ стабилизируется, стойкость и надежность фрезы возрастает. Кроме того, существенно уменьшается тепловое циклическое воздействие на режущие кромки, так как за период холостого пробега спад температуры приконтактного слоя режущего клина незначителен, что также способствует уменьшению интенсивности и стабилизации процесса изнашивания режущих кромок.

Все это позволяет использовать такие фрезы в автоматизированном производстве и значительно уменьшает себестоимость механической обработки.

1. Совершенствование торцовой фрезы

Благодаря изучению большого объёма литературы по фрезам, в частности по торцовой фрезе, нам стали ясны главные недостатки процесса фрезерования, мы ознакомились с направлениями совершенствования этого процесса. В этой части исследовательской работы попытаемся применить полученные знания для модернизации фрезы, устранения её главных недостатков.

Алгоритм выявления противоречий

1. Выявление административного противоречия.

Описание технической системы дано ранее.

Главным недостатком ТС является низкая стойкость зубьев фрезы.

Проблема: необходимо увеличить стойкость зубьев.

Административное противоречие: низкая стойкость зубьев фрезы; стойкость необходимо увеличить.

2. Выявление технического противоречия.

Конфликтующей парой в данной ТС являются: изделие – обрабатываемый материал, и инструмент – зуб фрезы, который осуществляет обработку.

Полезное свойство ТС: система обеспечивает большой съём материала – высокая производительность. При решении ТЗ напрямую (например уменьшить глубину резания), ПС ТС теряется.

Техническое противоречие: изделие должно обладать полезным свойством: значительной глубиной снимаемого слоя; при этом зубья фрезы активно изнашиваются.

3. Выявление физического противоречия.

В качестве изменяемого объекта выберем зуб фрезы, так как его изменить легче, чем обрабатываемый материал.

ИКР: зуб фрезы в процессе работы должен снимать большой слой материала, при этом изнашивающее воздействие на него должно быть незначительным.

Дефектным элементом изменяемого объекта – зуба является режущая кромка, которая не соответствует требованиям ИКР и изнашивается.

Для уменьшения износа зуба удельная нагрузка на режущую кромку должна быть небольшой, т.е. длина кромки должна быть увеличена.

Для обеспечения большой глубины резания при сравнительно малых силах сопротивления режущая кромка должна быть малой длины.