Введение к работе
Актуальность темы. В инструментальном производстве существует проблема шлифования нежестких инструментов. Наиболее сложной является обработка протяжек. Отличительная черта этих инструментов крайне неблагоприятное соотношение диаметра и длины, сложная форма и высокая точность.
Исследование и анализ чертежей деталей типа протяжка, предприятий авиационной промышленности, показал, существует устойчивая тенденция ужесточения допусков на размеры профиля, примерно в два раза за десятилетний период. С ужесточением допусков на размеры протяжки, трудоемкость изготовления инструмента постоянно возрастает, что требует принятия обоснованных технологических решений, а вопрос мало изучен, требует углубленного изучения процессов в зоне обработки, влияющих на точность, качество обработанной поверхности и производительность. В процессе шлифования параметры рабочего слоя круга не стабильны, режущие свойства ухудшаются, а силы резания возрастают, что усложняет процесс шлифования.
Непостоянство величин и направления вектора сил приводит к возникновению вибраций, что, в свою очередь, приводит к мало предсказуемому съему припуска и существенным деформациям детали. То есть, величина деформации технологически нежестких деталей в процессе шлифования превышает величину допуска.
На данный момент точность обработки технологически нежестких деталей определялся опытом и квалификацией рабочих. Дальнейшее повышение точности обработки требует комплексного воздействия на все параметры технологического процесса. Это возможно только на основе разработки модели процесса профильного шлифования. Необходимо учитывать влияние каждого технологического параметра на конечный результат.
Особенностью шлицешлифовальных станков является применение правящих устройств с алмазной иглой, которая предопределяет использование кругов на керамической связке и исключает использование алмазных и эльборовых кругов.
На данном этапе развития технологии, обеспечение и повышение точности изготовления протяжек на существующем оборудовании и на современном уровне знаний процесса может достигаться только при повышении трудоемкости (увеличение циклов выхаживания, циклов правок абразивного инструмента, использование мелкозернистых кругов и др.). Поэтому возникла проблема исследования процесса шлифования технологически нежестких протяжек для снижения трудоемкости и повышения их точности, и подготовки автоматизации операции.
Цель работы: Повышение точности и производительности обработки профиля технологически нежестких протяжек.
Методы исследований: теоретическое исследование профильной шлифовки нежестких протяжек производилось на основе теории резания, теории колебаний, теории упругости, методов оптимизации. Экспериментальная часть исследований выполнена на базе ФГУП ОМО им. П.И. Баранова и в лабораториях кафедр Ом! ТУ. Исследования производились с использованием стандартных и специальных измерительных устройств и вычислительной техники на образцах и натурных изделиях:
профилометр 170622, динамометрическая аппаратура, микроскопов различных моделей и цифровой фототехники. При моделировании процесса, теоретических расчетов и обработки экспериментальных данных профильного шлифования были применены: система трехмерного твердотельного моделирования и автоматизированного расчета "АРМ Win MACHINE" и "КОМПАС", звуковой редактор "Sound Forge" и прикладные программы MathCAD и Excel. Научная новизна заключается в следующем:
выявлены закономерности влияния основных технологических факторов на точность изготовления протяжек;
разработана методика оптимизации процесса правки на основе некратности частоты деления и числа зубцов;
предложена методика минимизации необходимого количества опор для обеспечения заданной точности технологически нежестких деталей в процессе шлифования;
установлено влияние характеристики абразивного круга на производительность и точность обработки при выполнении операции профильного шлифования нежестких протяжек.
Положения, выносимые на защиту
Изменения в технологии обработки технологически нежестких протяжек.
Экспериментальные зависимости технологических факторов, влияющих на точность и производительность обработки на шлицешлифовальных станках.
Модель базирования протяжек при профильном шлифовании.
Модель оптимизации процесса правки инструмента.
Задачи исследования
1. Количественное и качественное определение факторов, определяющих погрешность шлифования профиля протяжек
2.Разработка модели количественного и качественного влияния факторов на образование погрешностей от основных технологических факторов, а именно: базирование протяжки, конструкций и характеристики абразивного круга, особенности правки и режимов обработки.
3.Оптимизация цикла правки по параметрам точности и производительности.
4.Разработка модели базирования и определения минимально необходимого количества опор для обеспечения заданной точности длинных нежестких деталей в процессе шлифования;
-
Совершенствование схемы установки протяжки за счет базирования по наружному диаметру зубьев протяжки с помощью ножей особой формы и конструкции люнетов.
-
Разработка технических требований к абразивным кругам для обработки технологически нежестких деталей.
Практическое значение работы заключаетсяб: Ї. Разработанной и внедренной технологи* шлифования профиля высокоточных технологически нежестких деталей типа протяжки на существующем оборудовании с точностью, более чем в полтора раза по всем основным контролируемым параметрам при той же трудоемкости за счет:
a. Оптимизации цикла правки;
b. Выбора оптимальных характеристик круга и режимов обработки;
c. Использования усовершенствованных схем базирования и новых конструк
ций люнетов.
II.Предложенных технологических мероприятиях позволяющих обрабатывать детали типа протяжки в полуавтоматическом режиме.
Достоверность научных положений, выводов и заключений обусловлена корректностью исходных посылок, использованием апробированного математического аппарата, обоснованностью выводов, согласованностью расчетно-теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными на метрологически аттестованной аппаратуре, экспериментальной проверкой результатов и внедрением результатов исследований в производство. Расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 18%.
Реализация результатов работы. По результатам научных исследований вне
дрены технологические рекомендации по повышению точности и производительно
сти нежестких деталей. Результаты внедрены в инструментальном производстве
ФГУП ОМО им. П.И. Баранова при изготовлении протяжек для производства деталей
авиационной техники. Реализация предложенной технологии позволяет повысить
точность в 1,5-2,5 раза или снизить трудоемкость до 60 %. Полученный экономиче
ский эффект на 1 протяжку составляет по ценам 2004 года 30-1000 рублей. Экономи
ческий эффект на ФГУП ОмПО им. П.И. Баранова за 2002-2004 годы составил
117 500 рублей. За этот период выполнено хоздоговорных тем по тематике
диссертационной работе на сумму 115 000 рублей. '
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедр «Технология машиностроения», «Металлорежущие станки и инструменты Омского государственного технического университета, кафедре «Инструментальная техника и технология формообразования» МГТУ «СТАНКИН» и на пятой международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск).
Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 5 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 106 наименований; изложена на 144 страницах машинописного текста, включая 72 иллюстраций и 8 таблиц.
