Введение к работе
Актуальность исследования.
Научно-технический прогресс в современном машиностроении неразрывно связан с развитием и совершенствованием процессов абразивной обработки, во многом определяющих трудоёмкость изготовления и качество готовой продукции. Постоянное повышение требований к качеству деталей машин, снижение общих припусков на обработку, тенденция к использованию труднообрабатываемых легированных сталей и жаропрочных сплавов обеспечивают процессам абразивной обработки важную роль в выборе способов финишной обработки деталей. Дальнейшее совершенствование процессов шлифования и доводки абразивным инструментом во многом определяется развитием теории этих процессов, на базе которой эффективно осуществляется поиск новых внутренних резервов повышения производительности и качества обработки деталей.
Большое количество научных работ ориентировано на интенсификацию процессов шлифования, направленную на повышение производительности обработки. Однако при этом не всегда в полной мере решаются вопросы обеспечения эксплуатационных показателей качества обрабатываемых поверхностей деталей. Именно поэтому комплексный подход к совершенствованию процессов абразивной обработки поверхностей деталей становится наиболее востребованным, экономически оправданным и технологически обоснованным в современном машиностроении.
В связи с этим разработка мероприятий по повышению эффективности шлифования поверхностей деталей машин из легированных сталей и жаропрочных сплавов является актуальной, требует теоретических и экспериментальных исследований, включая изменения конструкции и состава абразивного инструмента, а также уточнения в методику назначения режимов обработки.
Степень разработанности проблемы.
Вопросами разработки новых конструкций шлифовальных кругов и их составов занимаются научные школы профессоров: В.М. Шумячера, А.В. Королёва, Д.Г. Евсеева, Л.В. Худобина, П.И. Ящерицына, З.И. Кремня, А.Н. Резникова, А.В. Якимова, В.К. Старкова и др.
Целью работы является повышение эффективности процесса шлифования поверхностей деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов за счёт изменения конструкции и состава абразивного инструмента.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Аналитическое исследование влияния толщины срезаемого слоя многосекторным шлифовальным кругом разной зернистости и коэффициента трения в зоне обработки на эффективность процесса шлифования.
2. Определение конструктивных параметров шлифовальных кругов, обеспечивающих эффективную обработку высоколегированных и жаропрочных материалов по производительности и качеству получаемого поверхностного слоя детали.
3. Разработка состава абразивной массы для шлифовальных кругов с добавлением дийодида хрома и ферритного чугуна, используемых при обработке высоколегированных и жаропрочных материалов.
4. Проведение экспериментальных исследований конструктивно-технологических разработок по повышению эффективности шлифования поверхностей деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов.
5. Разработка практических рекомендаций по повышению эффективности процесса шлифования поверхностей деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов.
Предметом исследования является эффективность процесса шлифования по производительности и качеству получаемого поверхностного слоя детали.
Объект исследования – технологический процесс в части финишной обработки поверхностей деталей машин шлифованием.
Методологической базой исследования являются известные подходы и методы, применяемые для проведения исследований в области технологии машиностроения: металлографические, статистические, расчётно-аналитические.
Теоретической базой исследования являются работы учёных в области обработки материалов шлифованием: А.В. Королёва, Д.Г. Евсеева, Е.С. Киселева, Е.Н. Маслова, Г.Б. Лурье, Н.И. Веткасова, В.М. Шумячера, В.Ф. Безъязычного и др.
Эмпирической базой явились исследования производительности шлифования и качества получаемого при этом поверхностного слоя деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов.
Научные результаты, выносимые на защиту:
эффективность процесса шлифования многосекторным кругом разной зернистости;
аналитическое обоснование предлагаемой конструкции многосекторного шлифовального круга разной зернистости;
теоретическое обоснование снижения коэффициента трения в зоне обработки при наличии плёнкообразующих материалов;
разработанный состав массы для изготовления абразивного инструмента с наличием плёнкообразующего вещества – дийодида хрома;
алгоритм для расчёта поправочных коэффициентов на продольную подачу и скорость вращения детали с учётом соотношения диаметра круга к диаметру обрабатываемой детали.
Научная новизна результатов исследования заключается в том, что разработано, теоретически обосновано и экспериментально проверено направление повышения эффективности шлифования деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов, отличающееся тем, что для повышения производительности процесса шлифования предложен многосекторный круг разной зернистости, а в состав абразивной массы вводится плёнкообразующее вещество – дийодид хрома.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретически обоснована, экспериментально подтверждена эффективность процесса шлифования за счёт использования конструкции многосекторного шлифовального круга разной зернистости и введения в состав абразивной массы плёнкообразующего вещества, обеспечивающие увеличение съёма металла с обрабатываемой поверхности, снижение температуры в зоне обработки и коэффициента трения, числа и площади прижогов на обработанной поверхности, снижение шероховатости детали.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Выполненная диссертационная работа соответствует паспорту специальности 05.02.08 – «Технология машиностроения» по следующим областям исследований:
совершенствование существующих методов обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска;
технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин.
Апробация и реализация результатов диссертации.
Основные положения и результаты выполненной работы докладывались и обсуждались на следующих семинарах и конференциях: Международный науч.-практ. семинар «Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы» (г. Таганрог – 2008 г., 2010 г.; г. Донецк, Украина – 2009 г., 2011 г.), Всероссийская научная конференция «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (г. Таганрог – 2008 г.); Международная науч.-практ. конференция «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2009» (г. Одесса – 2009 г.); III Всероссийская научная конференция молодых учёных «Роль системотехники в инженерных исследованиях» (г. Таганрог – 2009 г.); Международная науч.-техн. конференция «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь 2011 г.); Международная науч.-техн. конференция «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив-2011» г. Волжский, 2011 г.
Результаты диссертации внедрены в учебный процесс Технологического института ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» на следующих специальностях: 160201 «Самолёто- и вертолётостроение», 160901 «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей», 261001 «Технология художественной обработки материалов» и использованы при выполнении х/д работы № 14222 «Исследование и разработка эффективных конструкций и составов шлифовальных кругов».
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается корректным использованием теоретических и научных разработок, проведённых при исследовании эффективности процесса шлифования, и применением современных методик и средств.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, из них 4 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; получено 3 патента РФ на изобретения и 4 патента РФ на полезную модель (всего 5,64 п.л., лично автором – 3,03 п.л.).
Структура и объём работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, списка литературы из 120 наименований и приложения. Объём работы – 187 страниц машинописного текста, включающего 79 рисунков, 22 таблицы, 75 формул.
Личный вклад автора.
Все основные научные положения и результаты исследований, составившие содержание диссертационной работы и определившие теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение повышения эффективности шлифования за счёт применения предложенной конструкции абразивного инструмента и разработанной абразивной массы, получены автором лично. Экспериментальная проверка полученных в диссертации зависимостей, положений и принципов осуществлялась либо автором самостоятельно, либо при его непосредственном участии.
Результаты совместных исследований, опубликованные в научно-технических журналах и трудах институтов при непосредственном участии автора, используются на предприятиях: ОАО «Ейский станкостроительный завод» (г. Ейск, Краснодарский край), ООО «МеталлПром-инвест» и ОАО «Завод Югмашдеталь» (г. Таганрог, Ростовская обл.).
Похожие диссертации на Повышение эффективности шлифования поверхностей деталей из высоколегированных и жаропрочных материалов изменением конструкции и состава абразивного инструмента
