Введение к работе
Актуальность темы. В современном машиностроении особое внимание уделяется совершенствованию методов окончательной обработки, как определяющего фактора качества получаемой поверхности высокоточных деталей. Для прецизионных деталей: шпинделей высокоточных станков, шеек коленчатых валов, желобов колец шарикоподшипников, удовлетворяющих современному спросу на рынке, заключительная операция суперфиниширования имеет особое значение. Именно на заключительных стадиях технологического процесса изготовления детали, достигаются требования по шероховатости поверхностей и качеству геометрии ответственных деталей, происходит упрочнение поверхностного слоя и повышение долговечности деталей.
Проблемой повышения эффективности обработки и качества поверхностей ответственных деталей путем совершенствования суперфинишных операций занимались такие видные ученые как: Брозголь И.М., Королев А.В., Кремень З.И., Редько С.Г., Стратиевский И.Х., Фрагин И.Е., Худобин Л.В., Ящерицин П.И. и другие. Но, несмотря на это, некоторые вопросы, связанные с повышением эффективности суперфиниширования таких деталей как кольца шарикоподшипников с многоточечным контактом остаются нерешенными. В частности, неполно выполнены исследования формирования геометрии дорожки качения шарикоподшипников с многоточечным контактом на операции суперфиниширования. Поэтому, тема работы по повышению эффективности изготовления колец шарикоподшипников с многоточечным контактом на основе совершенствования операции суперфиниширования является актуальной.
Целью данной работы является повышение эффективности изготовления колец шарикоподшипников с многоточечным контактом путем совершенствования операции суперфиниширования.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования процесса суперфиниширования осуществлялись с применением методов технологии машиностроения. Исследования по суперфинишированию желобов колец подшипников проводились с использованием методики планирования многофакторного эксперимента. В обработке полученных данных применены методы математической статистики. В качестве средств исследования по обработке колец шарикоподшипников использовалось современное оборудование ООО «Научно-производственного предприятия нестандартных изделий в машиностроении» (НПП НИМ) и ОАО «Саратовского подшипникового завода» (ОАО «СПЗ»), в частности, суперфинишные автоматы МСА-2001 при обработке колец подшипников серии 176 220, прибор Роквелла ГОСТ 13407-87, прибор для измерения параметров точности TAYLOR-HOBSON и другие.
Научная новизна работы:
-
Построена математическая модель формирования рациональной геометрии дорожки качения шарикоподшипников с многоточечным контактом на операции суперфиниширования и предложен способ и устройство для суперфиниширования с угловой осцилляцией бруска обеспечивающее возможность повышения частоты осцилляции, а, следовательно, увеличение производительности и качества обработки.
-
Установлены регрессионные зависимости, отражающие влияние зернистости бруска, времени обработки, давления бруска и частоты осцилляции на основные показатели обработки колец шарикоподшипников: шероховатость, волнистость поверхности и отклонение от круглости, позволяющие уточнить механизм формирования геометрии поверхности при предложенном способе суперфиниширования с угловой осцилляцией бруска.
-
Разработана методика выбора рациональных режимов обработки на операции суперфиниширования с угловой осцилляцией бруска, позволяющая оптимизировать условия ее осуществления при обеспечении максимальной производительности процесса и требуемых показателей качества поверхности.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
предложено устройство абразивной обработки дорожки качения колец шарикоподшипника с многоточечным контактом, обеспечивающее высокую производительность и качество обработки изделий;
разработана программа расчета на ЭВМ с использованием программного продукта MathCAD 13 PRO оптимальных технологических параметров процесса и геометрических параметров заготовок;
предложены рациональные условия осуществления процесса суперфиниширования с угловой осцилляцией дорожек качения колец шарикоподшипников с многоточечным контактом 176220;
разработана технология суперфиниширования шарикоподшипников с многоточечным контактом серии 176 220, которая внедрена на предприятии – OOO «Научно-производственное предприятие нестандартных изделий машиностроения» (НПП НИМ). Экономический эффект от внедрения технологии составил для ООО «НПП НИМ» 496 062 руб.
Положения, выносимые на защиту:
1. Перспективная технология обработки суперфинишем дорожек качения колец шарикоподшипников с использованием разработанного устройства абразивной обработки, обеспечивающего высокочастотную угловую осцилляцию брусков.
-
Математическая модель процесса формообразования дорожки качения кольца шарикоподшипника на операции суперфиниширования с угловой осцилляцией бруска.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния характеристик абразивного инструмента и режимов обработки на шероховатость, волнистость поверхности и отклонение от круглости.
-
Практические рекомендации по использованию суперфиниширования с угловой осцилляцией в технологическом процессе обработки колец подшипников серии 176 220.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается опытно-производственными исследованиями, выполненными с применением научно обоснованных средств измерений и обработки экспериментальных данных, а также соответствием результатов исследований современному уровню.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях различного уровня:
- международной научно-практической конференции «Индустриально-инновационная политика: состояние и перспективы» Зап.-Каз. аграрн. техн. ун-т им. Жангир хана, г. Уральск. 2006;
- международной научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (г. Тольятти), 2008;
- Всероссийской научно-технической интернет-конференции с международным участием «Высокие технологии в машиностроении»: Самар. Гос. Техн. ун-т, 2008;
- международной научно-практической конференции посвященной 70-летию проф. Дубинина В.Ф. г. Саратов, 2010;
- международной научно-практической конференции «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», 2011г. Санкт-Петербург;
- научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» СГТУ 2009-2012 г..
Публикации. По результатам исследований опубликованы 10 работ, среди которых 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы из 118 наименований. Основная часть работы изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 35 рисунков.
