Введение к работе
Актуальность темы. Титановые сплавы используются в различных отраслях народного хозяйства, и области их применения постоянно расширяются. Из сплавов на основе титана изготавливают особо ответственные детали, к качеству поверхности которых предъявляют высокие требования. Поэтому вопросам формообразования таких деталей, в частности шлифованием, уделяется пристальное внимание.
К числу наиболее перспективных направлений формообразования относится глубинное шлифование (ГШ), сочетающее высокое качество поверхности детали с высокой производительностью. Особенно эффективным считается ГШ с непрерывной правкой круга. Тем не менее, влияние непрерывной правки и направления подачи заготовки при ГШ заготовок из титановых сплавов исследовано недостаточно.
Современные станки для ГШ представляют собой автоматизированные системы, отвечающие требованиям гибкого машиностроительного производства. Одной из главных задач обеспечения функционирования такого производства является создание критерия, с использованием которого управляющая программа проектирует процесс. Например, при резании и фрезеровании анализируется толщина срезаемого слоя и на этой основе с учётом априорной информации осуществляется управление процессом.
В связи с этим цель данной работы заключается в повышении эффективности плоского ГШ заготовок из титановых сплавов с использованием непрерывной правки абразивного инструмента и нового критерия управления процессом.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
с использованием объема удаляемого материала разработать критерий управления процессом ГШ кругом прямого профиля и установить связь предложенного критерия с показателями ГШ;
исследовать влияние непрерывной правки шлифовального круга на показатели процесса с учетом направления продольной подачи заготовки;
разработать методику и программное обеспечение для моделирования и управления ГШ с использованием нового критерия;
провести производственные испытания и разработать процессы плоского ГШ заготовок из сплавов на основе титана с непрерывной правкой абразивного инструмента.
Научная новизна работы.
Для плоского врезного ГШ кругом прямого профиля разработаны математические модели номинальной наработки V и номинальной мгновенной режущей способности q, характеризующие общий объём выполняемой работы и мгновенную производительность процесса. Установлена корреляционная связь q с силовыми показателями процесса ГШ заготовок из титановых сплавов кругами прямого профиля.
Разработана методика моделирования и управления ГШ с использованием номинальной мгновенной режущей способности и предельного значения силового показателя ГШ.
Определены особенности изменения составляющих силы резания, формирования шероховатости и состояния рельефа обработанной поверхности при
ГШ без правки и с постоянной правкой круга с учетом направления подачи заготовки.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования проводились на базе современных представлений о процессе резания материалов, теории математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, методах дифференциального и интегрального исчислений. Экспериментальные исследования выполнены на станках полуавтоматах, предназначенных для ГШ с непрерывной правкой круга. Качество обработанной поверхности анализировали с использованием современных методик определения шероховатости, состояния рельефа, остаточных напряжений, микротвёрдости и прижогов.
Практическая ценность и реализация работы.
Разработано программное обеспечение для автоматизации расчета показателей Vb и qh в соответствии с полученными математическими моделями.
Разработано программное обеспечение имитационного моделирования и управления процессом ГШ подачей правящего ролика.
Разработаны процессы ГШ заготовок из титановых сплавов с непрерывной правкой круга, обеспечивающие заданные параметры качества обработанной поверхности.
Разработанные процессы ГШ плоских поверхностей и пазов прошли производственные испытания на ОАО «Казанское моторостроительное ПО», ОАО «Металлист-Самара», приняты к расширенным производственным испытаниям и внедрению. Методика и программное обеспечение согласованы с ОАО «Металлист-Самара» и переданы для практического использования.
Результаты работы внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Технология абразивной обработки» в Волжском политехническом институте (филиал) ФГБОУ «Волгоградский государственный технический университет»
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научных конференциях: научно-практических конф. профессорско-преподавательского состава ВолгГТУ и ВПИ (филиал) ВолгГТУ (2010, 2011, 2012, 2013); II международной студенческой конф. «Научный потенциал студенчества - будущему России», Ставрополь, 2008; межвузовских научно-практической конф. молодых учёных г. Волжского (Волжский, 2010, 2011); XVI, XVIII международных научно-технических конф. «Машиностроение и техносфера XXI века» (Севастополь, 2009, 2011); всероссийской научно-технической конф. «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений» (Рыбинск, 2009); III международной научно-практической конф. «Молодёжь и наука XXI века» (Ульяновск, 2010); смотре-конкурсе научных, конструкторских и технологических работ ВолгГТУ (Волгоград, 2009, 2010); открытый конкурс на лучшую научную работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам (Москва, 2010, медаль Минобра «За лучшую научную работу»); всероссийских научно-практических конф. «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2008, 2010); XV международной научно-технической конф. «Фундаментальные проблемы техники и технологии "Технология - 2012» (Орёл, 2012); международной научно-технической конф. «Технологии и техника автоматизации»
(Ереван, 2012). В полном объеме диссертация доложена и одобрена на заседании кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВПО «ВолгГТУ» (Волгоград, 2013).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликована 21 работа, в том числе 7 статей в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ, 1 монография, 5 статей переизданы в зарубежных журналах на англ., 1 свидетельство о регистрации ПО.
Структура и объем работы. Диссертация состоит их введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Материал изложен на 219 страницах машинописного текста, из них 15 страниц приложений, 70 рисунков, 28 таблиц, 120 наименований литературы.
