Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Повыаение производительности труда при обработке нежестких деталей, имеющих высокую твердость материала, является одной из актуальных задач машиностроительного производства.
Эффективным путем решения этой задачи является алмазное выглаживание. При этом на рабочей поверхности детали образуется своеобразный микрорельеф с бальними радиусами выступов верыкн и кия дин, что благоприятно влияет на повышение контактной жесткости и прочности сопрягаемых поверхностей. Вознккаюэие в поверхностном слое остаточные напряжения сжатия способствуют повыщекию надел пости и долговечности деталей. Тем не менее, процесс алмазного ііьіглаживания, несмотря на свои преимуоества. имеет существенные недостатки, ограничивающие его иирокое использование - относи те ль но низкая производительность и повызенные требования к лест кости и точности технологической системы. Кроме того, алмазы имс ют высокую стоимость, а в процессе обработки осязательно примени кие сиазочно-охлаждаздей жидкости, приводяяее к необходимости очистки обработанной детали от масла.
В 1986г. авторы П. И. Ящерицын и А. П. Мккаков предложили способ отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием деталей средней твердости, позволивши устранить недостатки, присущие алмазному выглаживанию.
Известны также процессы отделочной обработки, например, по дкрдвакня каеестіод дгтааай. обработка, СЕОбодаъа* абразивом тин. лей высокой твердости и другие. Однако эти процессы облажают относительно низкой производительностью, а оборудование громоздко
изложенное явилось основанием для создания, разработки и исследования нового процесса, который по многим параметрам смог оы превосходить суцествуюдие.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является повьшение качества и производитель нести отделочно-упрочняющей и абразивной обработки нежестких до талей с высокой твердостью материала. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Создание способа пневмовибродннамической отделочно-упрочняющей и тонкой абразивной обработки внутренних цилиндрических
-2.-
поверхностей нежестких деталей с твердостью материала 62... 64 HRCa.
-
Разработка установки для реализации данного способа обработки внутренних цилиндрических поверхностей при неподвижной заготовке.
-
Разработка и опробирование инструмента - пневматического парикового раскатника центробежного действия с наклонной камерой расширения.
-
Разработка специальных методик и устройств для исследования инструмента и условий его эффективного применения.
-
Моделирование процессов пкевмовибродинамической и тонкой абразивной обработки внутренних цилиндрических поверхностей подшипников, имеющих высокую твердость материала, -. при неподвижной заготовке и ее вращении.
-
Исследование закономерностей формирования микрорельефа и топографии поверхности пневматическим шариковым раскатником с наклонной камерой расширения.
-
Определение маслоемкости рабочих поверхностей колец подшипников после чистового шлифования и пневмовибродинамической от-делочно-упрочняищей обработки.
-
Корреляционный анализ шероховатости поверхностей, полученных после пневмовибродинамической отделочно-упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей.
9. Внедрение в производство результатов исследований.
Научная новизна полученных ре
зультатов состоит в следующем:
-
Впервые создан и осуществлен способ пневмовибродинамической отделочно-упрочняющей обработки поверхностей деталей (колец подшипников) высокой твердости инструментом оригинальной конструкции, оснащенным шарами из твердого сплава, позволившим обеспечить низкую шероховатость (Ra=0,2...0,4 мкм) и высокую маслоем-кость поверхности (на 30-351 выше, чем после чистового шлифования), а также повысить производительность в 2 раза по сравнения с алмазным выглаживанием.
-
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден механизм формирования микрорельефа и топографии поверхностей при пневмовибродинамической стделочно-упрочняющей обработке заготовок pacndxKmiuM с наклонном камерой расвхредош.
а. Разработаны математические модели процессов пневмовибро-
- З -динамической отделочно-упрочняющей обработки внутренних цилиндрических поверхностей нежестких деталей с твердостью материала 50...64 НкСэ, позволившие выполнить оптимизацию режимов процесса обработки и рекомендовать процесс для использования в производстве.
4. Впервые осуществлена пневмовибродинамическая отделочая
обработка внутренних цилиндрических поверхностей колец подшипни
ков керамическими шарами при осевом перемещении инструмента и
наличии у каждого шара шести степеней свободы. Обработка может
осушествляеться как с вращением, так и без вращения заготовки, а
сами процессы существенно превосходят аналоги по деюевнэне мате
риала рабочих тел - шаров.
Новые технологические процессы относятся к процессам высоко -" го класса и легко поддаются комплексной автоматизации с использованием современных высокопроизводительных роторных машин и линии.
-
Впервые выполнен, в автоматизированном режиме, с использованием ЭВМ, корреляционный анализ шероховатости поверхностей деталей после пневмовибродикамической отделочло-упрочнявшей И км пульсно-ударной обработки, позволивший определить качество по верхности по 18 параметрам шероховатости и волнистости.
-
Техническая новизна разработанных м исследованных процессов защищена патентом Российской «едерации (а.с. 1598375 КЛ. В24 В 39/00. 1993Г.)
Практическая значимость полученных результатов определяется следующим:
разработан пригодный для использования в производстве эффективный способ пневмовибродинамическая отделочном аораамннон обработки внутренних твнивдркчееккх поверхностей заготовок с твердостью материала 62... 64 НВСз и простой инструмент примени тельно к различным моделям универсальных металлорежущих станков, отдельным устройствам иди прмслособлениям. а также роторным маши нам и автоматическим линиям-.
разработан способ тгедшакородимндмической отделочно-уп-рочняюзей деформирующей обработки внутренних цилиндрических по верхностей заготовок с твердостью материала 62...64 НКСэ и соот-ветствуххзий инструмент для его осуществления.
выполнена опытно-промышленная проверка и внедрено способа пневмовибродхкамической отделочно-упрочняющей обработки внутренней поверхности сферы кольца наружного (шарнирного подшипника
скольжения) седельно-сцепного устройства машины НоАЗ-7405-9586 с твердость» материала 61... 62 HRCa. Получены положительные результаты, характеризующиеся сокращением машинного времени: в 2 раза по сравнению с чистовым шлифованием, что позволяет реализовать новую технологию для использования в подшипниковой промышленности.
Экономическая значимость полученных результатов. Предложенные способы отделоч-но-упрочняющей и абразивной обработки могут быть использованы не только для получения рабочих поверхностей нежестких деталей, но и деталей нормальной жесткости в различных областях машиностроения, обеспечивая повышение качества поверхности и производительность обработки за счет комплексной автоматизации с применением роторных машин и автоматических линий.
Доказана возможность использования предложенного способа обработки^ подшипниковой промышленности.
Основные поло же ния диссертации, выносимые на защиту:
-
Механизм осуществления комбинированной окончательной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей, заключающийся в последовательности выполнения технологических операций, и диапазон режимов процесса обработки, механика перемещений рабочих тел, позволяющая осуществлять эффективную пневмовибро-динамическу» обработку (патент Российской Федерации N 1509375, кл. В 24 В. 1993г).
-
механизм формирования топографии и микрорельефа поверхности, полученной в результате пневмовибродннамической отделоч-но-упрочняющей обработки внутренней цилиндрической поверхности пневматическим шариковым раскатникоы центробежного действия с наклонной камерой расширения, заключающийся в движении рабочих тел с преобладанием эффекта сглаживания микронеровностей, благодаря чему интенсифицируется процесс обработки. Это в свою очередь позволило определить область применения способа для обработки рабочих поверхностей подшипников скольжения, качения и других деталей, имеющих высокую твердость, обеспечив при этом качественную к производительную их обработку.
-
Реж»ы процесса пневмоцентробекном отделочно- упрочняющей и абразивной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей типа колец подвкпккков с твердостью материала С2... 64 ННСэ, позволнвяне производить их качественную обраОоткуі более
- 5 -простыми, чем алмазное выглаживание и другие процессы способами, с применением технологического оборудования без ограничений по параметру жесткости, точности, необходимости смазочно-охлахдаювей жидкости, что ранее являлось проблемой.
-
Новый процесс тонкой абразивной обработки рабочими тела ни, находящимися в вихревом потоке сжатого воздуха, получившего адиабатическое расяирение, в котором тела имеют весть степеней свободы, что способствует их интенсивному автоколебательному движению в разных направлениях и интенсифицирует процесс обработки, снимает ограничения по жесткости и точности применяемого оборудования, устройств, приспособлений, обеспечив качество и девевизну процесса обработки.
-
Высокий класс разработанных технологии, позволяющей легко осуществлять комплексную автоматизацию ввиду отсутствия жестких требований по точности центрирования осей инструмента и обраОаты ваемой поверхности, характерных для больиинства традиционных про цеесов отделочной абразивной обработки и, что являлось сдерживаю ним фактором в применении для них более совершенного высокопроин водительного оборудования - роторных мавин и линии.
Личный вклад соискателя. Теоретически разработал способ комбинированной окончательной обработки поверхностей вращения нежестких деталей, предложив идее его осуществления в соавторстве с IL И. Ящернцыным, А. П. Минаковым. Выполнил экспериментальные и теоретические исследования, раскрыв механизм осуществления способа комбинированной окончательной обработки внутренних поверхностей вращения нежестких деталей. Разработал математические модели процессов гаювмоцентробеккон от нолочно-упрочннвцей и їонкой ац>ааквной оораооткк внутршпшх ііо верхностей нежестких деталей, материал которых обладает высокой твердостью в соавторстве с научным руководителем.
Исследовал в автоматизированном режиме качество поверхности после пневмовибродкнамической отделочно-упрочняющей обраотки и рекомендовал область его применения.
Выполнил опытно-проньшленную проверку и внедрение снооооа пневмовибродкнамической отделочно- упрочняющей обработки внутрен ней поверхности сферы жарнирного подшипника скольжения се дельно сцепного устройства макнны МоАЗ-7405-9586.
Выполнил исследования, результаты которых воали в монографию и депонированные рукописные работы в соавторстве с научным руко-
водителем.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, включенные в диссертацию доложены и обсуждены:
на международной научно-технической конференции "Отделоч-но-упрочняющая технология в иажиностроении", г. Минск, 1994г.;
на научно-технических конференциях конференциях про-фессорско- преподавательского состава Могилевского маяинострои-тельного института, г. Могилев, 1993 и 1994г. г. );
на Минском автозаводе - оппонирующей организацией.
Опубликованность ре з у л ыаюв. Результаты диссертации опубликованы в монографии, двух статьях,, трех 'тезисах конференций, в одном авторском свидетельстве на изобретение (патенте).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из оглавления, введения, общей характеристики аботы, пяти глав, выводов, списка использованных источников из 45 наименований и приложения. Изложена на 133 страницах, в том числе содержит 76 страниц текста. 49 рисунков, 13 таблиц и приложение на 23 . страницах.
