Введение к работе
Актуальность темы. Повышение эффективности технологий в механообработке связано с совершенствованием наиболее трудоемких и энергозатратных операций. К таким относится получистовое и чистовое внутреннее шлифование с продольной подачей (ВШ с 1111) в условиях малой и пониженной жесткости технологической системы (ТС). Процесс ВШ с 1111 вполне конкурентоспособен при изготовлении и восстановлении ряда ответственных деталей, когда требуется шлифование с положительным просветом (т>0, где т - расстояние между крайними положениями круга в отверстии).
Основные недостатки ВШ с 1111 при обработке глубоких отверстий -значительные деформации в технологической системе(ТС), уменьшающие площадь контакта круга с заготовкой, высокие частоты вращения круга, наличие реверсирования продольной подачи, трудности с подачей смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания и другие существенно ограничивают производительность процесса, затрудняют обеспечение требуемых параметров поверхностного слоя отверстий, приводят к локальному износу круга и уменьшению его стойкости, увеличивают затраты, связанные с правкой. Наиболее сложно и трудоемко обеспечить точность продольного сечения глубокого отверстия -цилиндричность и отсутствие царапин на поверхности. Требуемые параметрыобеспечиваютсяуправлением величиной перебега круга за края отверстияпри многократном замере размеров по сечениям отверстияи длительным выхаживанием.Теоретические исследования по определению перебега, учитывающие длину отверстия, форму круга и условия его нагружения за двойной ход, а также повышенную теплонапряженность процесса в зонах реверсирования, отсутствуют. Имеющиеся исследования без убедительного объяснения содержат рекомендации выбиратьперебег в пределах- от 0,2 до 0,5 от высоты круга.
Исходя из сказанного, процесс ВШ с 1111 глубоких отверстий нуждается в совершенствовании.
Цель работы - повышение производительности шлифования и обеспечение требуемых геометрических параметров поверхностного слоя глубоких и относительно глубоких отверстий путем управления перебегом и формой круга при учете теплонапряженности процесса.
Для достижения поставленнойцели решены следующие основные задачи:
Сделан анализ особенностей силовой и тепловой напряженности процесса в зонах реверсирования продольной подачи.
Разработаны математические модели по определению величины перебега круга при различных условиях его нагружения итеплонапряженности процесса.
Исследовано влияние жесткости технологической системы на положение круга в пространстве.Установлена зависимость между величиной натяга в ТС и формой круга.
Установлена связь между натягом и углом поворота торца круга при отжатии его от заготовки.
Исследованаправка кругов при невысокой жесткости ТС.
Выявлена специфика выбора циклов обработки конусообразными кругами при ВШсПП.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием научных положений технологии машиностроения, сопротивления материалов, теплофизики резания, статистики и теории вероятности. Обработка результатов осуществлена с помощью программных пакетов MathCAD и MicrosoftExcel. Экспериментальные исследования выполнены на модернизированном оборудовании с использованием аттестованных приборов и средств измерения.
Научная новизна работы:
установлено различие условий нагружения круга по сторонам отверстия в зонах реверсирования;
разработаны математические модели по расчету величины перебега круга за края отверстия при различных условиях его нагружения и тепловой ситуации в зоне обработки;
найдена физико-математическая зависимость по определению вероятности снятия металла абразивными зернами, учитывающая прочностные свойства материала в процессе его сошлифовывания и степень потери кругом работоспособности.
определен диапазон колебаний угла поворота торца круга, в пределах которого в шлифовании участвует вся рабочая поверхность круга.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
увеличение производительности процесса и запаса технологической надежности;
повышение стойкости круга, уменьшение затрат, связанных с правкой;
методика правки конусообразных кругов при нежесткой ТС;
рекомендации по выбору цикла работы, обеспечивающего эффективное использование кругов конусообразной формы.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены на предприятии ОАО «ЦАРЗ №487», г. Уфа, в ООО Научно - производственном предприятии «ИННОТЕХ» и ЗАО «Чебокомплект», г. Чебоксары, а также в учебный процесс Чебоксарского политехнического института (филиала) МГОУ
Положения, выносимые на защиту:
-
Математические модели по расчету величины перебега круга при различных условиях нагружения круга и глубины отверстия.
-
Различие условий нагружения круга в зонах реверсирования.
-
Определение диапазона колебаний угла разворота торца круга при отжатии его от заготовки, в пределах которого в шлифовании участвует вся периферия круга.
-
Экспериментальные исследования по определению жесткости ТС, а также зависимости между углом поворота торца круга и натягом в ТС круга.
-
Методика правки конусообразных кругов при нежесткой ТС.
-
Рекомендации по выбору цикла работы, обеспечивающего эффективное использование кругов конусообразной формы.
-
Научно-обоснованные рекомендации по внедрению результатов исследований.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Резниковские чтения» (Тольятти 2008г.); «Высокие технологии в машиностроении» (Самара 2009, 2010, 2012гг.); «Первое исконно русское слово - в начале машиноведения» (Чебоксары 2008г.);«В мире техники и технологий» (Чебоксары 20Юг); «Механики -XXI веку» (Братск 2013г.); «Технология упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика» (С-Петербург 2013г.).
В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на расширенных заседаниях кафедр «Технология машиностроения» Чебоксарского политехнического института (филиала) МГОУ имени В.С.Черномырдина, Самарского государственного технического университета, на научных семинарахв Чувашском государственном университете имени И.Н.Ульянова и Ульяновском государственном техническом университете.
Публикации. По теме диссертацииопубликовано 19 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикаций материалов докторских и кандидатских диссертаций; 15 статей - в сборниках научных трудов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы из 108 наименований и приложений, основная часть содержит 162 страниц текста, 44 рисунка и 14 таблиц.
