Введение к работе
Актуальность темы.
Перед отечественным машиностроением стоит задача разработки принципиально новых эффективных технологий, высокопроизводительного оборудования и инструмента, позволяющих выпускать изделия с минимальными затратами и высокого качества, конкурентоспособных на мировом рынке
Качество поверхностного слоя деталей, определяющее многие эксплуатационные показатели машин и механизмов, окончательно формируется на финишных операциях, 80% которых в настоящее время производится абразивным инструментом Объем шлифовальных работ постоянно возрастает, доходя в отдельных отраслях до 70% всех станочных работ
Среди других видов механической обработки шлифование является
одним из самых точных и производительных, в том числе и для деталей с
криволинейными поверхностями Такие поверхности используются в
авиационной, энергетической, автомобильной, металлургической,
станкостроительной, легкой, пищевой и других отраслях промышленности, являются наиболее ответственными в узлах механизмов и оборудования, часто определяя их служебное назначение и ресурс работы Это в полной мере относится и к подшипникам качения - одних из самых распространенных и ответственных элементов многих изделий
Проектирование контактирующих поверхностей сложной конфигурации, обеспечивающих требуемые эксплуатационные показатели, подразумевает проведение большого количества инженерных расчетов При этом часто для достижения тех или иных показателей изменяют форму контакта тел через модификацию их профилей, проводя большое количество лабораторных и промышленных экспериментов и испытаний Такой подход к решению задачи проектирования нового изделия с повышенными характеристиками, несомненно, является наиболее точным, являясь в то же самое время самым трудоемким и дорогим
При изготовлении подшипников точность и качество поверхности качения в основном обеспечивается операцией шлифования желоба Сферические двухрядные роликоподшипники имеют сравнительно низкие показатели по надежности и долговечности в значительной степени из-за больших геометрических погрешностей и низкого качества изготовления внутренних сферических поверхностей наружного кольца Они применяются в буровых установках, ходовых частях подвижного состава железнодорожного транспорта, устройствах специального назначения и др Одним из самых
4 прогрессивных методов окончательной обработки таких поверхностей является шлифование методом пересекающихся осей
Однако отсутствие научно-обоснованных рекомендаций по способам и условиям наладки, выбору оптимальных характеристик абразивных инструментов и режимов шлифования, отсутствие данных о закономерностях исправления исходной погрешности и достижимой точности формы и положения обрабатываемой поверхности при шлифовании методом пересекающихся осей не позволяет обеспечивать требуемые точность и качество внутренних поверхностей колец подшипника
Таким образом, актуальной является задача разработки и внедрения в производство новых, производительных методов обработки внутренних криволинейных поверхностей на основе методологии прогнозирования взаимосвязей элементов технологической системы шлифования и параметров обработанной поверхности в целях повышения точности и качества поверхности при одновременном снижении затрат на производство
Целью работы является повышение эффективностЫ шлифования криволинейных поверхностей путем моделирования и оптимизации многофакторного взаимодействия элементов технологической системы
Научная новизна работы состоит
- в создании граф-модели взаимосвязей групп геометрических элементов, параметров качества и эксплуатационных показателей со структурой техпроцесса и режимами обработки криволинейной поверхности как методологической основы исследования и управления процессом проектирования и изготовления внутренних поверхностей колец подшипников, позволившей установить повышенные требования к качеству изготовления, обеспечивающих увеличение долговечности подшипников,
в разработке теоретических основ шлифования внутренних криволинейных поверхностей методом пересекающихся осей, обосновании технологических параметров обработки колец самоустанавливающихся подшипников, обеспечивающих повышение их долговечности в 1,5 раза при повышении производительности финишной обработки в 1,8 раза.
Методы исследования. Все разделы работы выполнены с единых методологических позиций с использованием основных положений технологии машиностроения, теории резания, теории шлифования материалов, теории графов и теории множеств, теории построения сложных системы, сопротивления материалов, дифференциального и интегрального исчислений, с использованием численно-аналитических методов вычислительной математики, имитационного моделирования, теории вероятности и математической статистики, основ математической теории эксперимента.
5 Практическая ценность работы состоит в
практических рекомендациях по выбору параметров элементов технологической системы шлифования методом пересекающихся осей,
понижении шероховатости поверхности до Ra=0,08-0,063 мкм и повышении точности обработки путем уменьшения овальности до 6 мкм, волнистости до 0,15 мкм, гранности до 0,2 мкм при шлифовании дорожек качения наружных колец подшипников методом пересекающихся осей,
повышение долговечности самоустанавливающихся подшипников в 1,5 раза и производительности финишных операций в 1,8 раза.
Реализация работы Разработанные технологии и технологическая оснастка используются на ЗАО «1 Государственный подшипниковый завод», ЗАО «7 Государственный подшипниковый завод»^ ОАО "Ґ/ІЗ'Ї?,, А/7/7 *
В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседаниях кафедр «Автоматизированные станочные системы и инструменты» Московского государственного технического университета «МАМИ» и «Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика» Орловского государственного технического университета
Апробация работы Основные научные и практические результаты диссертации докладывались на международных научно-технических конференциях посвященной 50-летию МАМИ (Москва, 1989 г ), «Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного проектирования машиностроении» (Казань, 1995 г), «100 лет Русского автомобиля Производство - Высшая школа» (Москва, 1996 г), «Системные проблемы надежности математического моделирования и информационных технология» (Москва-Сочи, 1998 г), «Наука о резании материалов в современных условиях», посвященной 90-летию со дня рождения В Ф Боброва (Тула, 2005), «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения - «Technology-2005, 2006» (Орел, 2005-2006), Международном научном симпозиуме, посвященном 135-летию МГТУ «МАМИ» (Москва, 2000 г), 5-м Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика» КТИ-2005 (Москва, 2005 г )
Публикации По материалам диссертации опубликовано 58 печатных работ, в том числе 4 монографии
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка литературы из 208 наименований и 7 приложений Основной материал изложен на 360 страницах машинописного текста, содержит 103 рисунка и 19 таблиц
