Введение к работе
Актуальность работы.
Обеспечение заданной высокой точности является важнейшей задачей современного машиностроения. Одной из сложнейших технологических задач сегодня является обеспечение высокой точности обработки глубоких отверстий, в.т.ч. глухих. Несмотря на достаточно хорошо разработанную технологию обработки отверстий, при увеличении их длины значительно снижается точность.
На сложность процесса формообразования глубоких отверстий указывает тот факт, что более, чем 10 развитых стран (США, Германия и др.) создали специальную ассоциацию «Boring and Trepanning Associating» (ВТА), владеющую монополией в области разработки, изготовления и освоения производств специального оборудования, оснастки и технологии для обработки глубоких отверстий. Деятельность ВТА подтверждает целесообразность ее создания и указывает на широкий рынок сбыта продукции.
Наиболее распространенным способом получения глубоких, глухих отверстий большого диаметра является метод консольного растачивания.
При глубоком консольном растачивании возникающие нагрузки приводят к упругой деформации шпинделя расточного станка, что значительно ухудшает точность получаемого отверстия, а именно: увод оси и погрешности формы. Поэтому совершенствование процесса растачивания глубоких глухих отверстий требует проработки и научного обоснования, реализующихся при этом механизмов формообразований.
Цель работы.
Целью работы является повышение точности обработки глубоких отверстий методом консольного растачивания на станках горизонтально расточной группы.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Провести анализ литературных источников по способам и методам обработки глубоких отверстий.
Разработать компьютерную модель шпиндельного узла станка, позволяющую оценить возникающие упругие деформации при изменении условий консольного растачивания.
Исследовать влияние жесткости шпиндельного узла горизонтально-расточного станка на точность получаемых глубоких отверстий.
Разработать способ повышения точности консольного растачивания глубоких отверстий.
Провести аналитическое исследование данного способа методами компьютерного моделирования.
Провести промышленную апробацию разработанного способа повышения точности консольного растачивания глубоких отверстий.
Методы исследования.
В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. При решении задач, поставленных в работе, были использованы метод подобия при резании материалов, методы компьютерного моделирования сложных систем, метод конечных элементов, реализованный в пакетах программ инженерного анализа. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью современных методов описательной статистики и компьютерных программ.
Научная новизна представленной работы состоит в следующем:
Выявлены закономерности упругих деформаций шпиндельного узла расточного станка, возникающих при глубоком растачивании, а также их влияние на точность получаемых отверстий.
Разработана компьютерная модель шпиндельного узла, позволяющая исследовать влияние технологических параметров резания на его упругие деформации при растачивании.
Предложена рациональная схема устройства повышенной жесткости, значительно уменьшающая упругие деформации шпиндельного узла при растачивании глубоких глухих отверстий. Разработана компьютерная модель данного устройства, позволяющая оценить уровень возникающих упругих деформаций при обработке.
Практическая ценность.
Проведя анализ аналитических и экспериментальных данных, полученных в ходе работы, было спроектировано оптимальное устройство для консольного растачивания, повышающее точность обработки глубоких отверстий.
Проведенные производственные испытания доказали эффективность применения устройства для консольного растачивания как средства, повышающего точность обработки глубоких отверстий. Оформлена и отправлена на экспертизу заявка на получение патента Российской Федерации (№ от 27.02.2012).
Личный вклад автора. Все результаты, полученные в ходе экспериментальных и аналитических исследований получены при непосредственном участии автора.
Апробация работы. Наиболее значимые положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2010)». Иваново, ИГТА, 2010г.
III Научно-образовательная конференция «Машиностроение и инновации» (МТИ-2010). Москва, МГТУ «Станкин», 2010г.
Научно-техническая конференция Инженерного факультета РУДН, 2011г.
The 6- International Congress of Precision Machining ICPM 2011. Liverpool, John Moores University (LJMU), 2011.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них 1 статья в изданиях, аккредитованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложения. Содержит 130 страниц машинописного текста, 28 иллюстраций, 15 таблиц и 130 литературных источников.
