Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ б
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОТДЕЛОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПОТОКОМ СВОБОДНОГО АБРАЗИВА
1.1. Анализ состояния отделочной обработки деталей на машиностроительных предприятиях 10
1.2. Классификация деталей машин по формам обрабатываемых поверхностей II
1.3. Анализ отделочных методов обработки деталей потоком свободного абразива II
1.4. Аппараты и установки для отделочной обработки деталей потоком свободного абразива 15
1.5. Выбор наиболее универсального метода отделочной обработки деталей машин 19
1.6. Абразивные материалы и гидроабразивные суспензии... 20
1.7. Анализ выполненных исследований процесса струйно-абразивной обработки металлов 1.7.1. Анализ экспериментальных исследований 21
1.7.2. Анализ теоретических исследований 34
1.8. Выводы. Цель и задачи исследования. 39
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 42
2.1. Общие положения 42
2.2. Оборудование для проведения экспериментов 45
2.3. Исследуемые материалы и образцы. 47
2.4. Исследуемые параметры 51
2.5. Методика проведения экспериментов по основным разделам исследований з
2.5.1. Планирование экспериментов 51
2.5.2. Определение производительности процесса 52
2.5.3. Определение шероховатости поверхности 54
2.5.4. Оценка эффективности работы пистолетов для струйно-абразивной обработки 54
2.5.5. Определение скорости относительного перемещения струйно-абразивного пистолета и обрабатываемой детали 59
2.5.6. Определение маслоемкости поверхности 62
2.5.7. Определение величины динамического напора (давления) гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность 66
2.5.8. Определение влияния повышенных температур на характер формирования микрорельефа 71
2.5.9. Обработка экспериментальных данных 74
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СТРУЙНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ І 76
3.1. Физическая сущность формирования микрорельефа поверхности 76
3.2. Вывод уравнения производительности процесса... 78
3.3. Анализ характера абразивного воздействия струи на обрабатываемую поверхность 101
3.4. Теоретические предпосылки возможности снижения шероховатости поверхности при струйно-абразивной обработке деталей 103
Выводы 109
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СТГУЙНО-АБРАЗИВНОЙ
ОБРАБОТКИ III
4.1. Основные технологические параметры и их влияние на характер протекания процесса III
4.1.1. Исследование влияния технологических режимов
на шероховатость обрабатываемой поверхности. 112
4.1.2. Исследование микрорельефа поверхности образцов с различной шероховатостью 125
4.1.3. Исследование влияния повышенной температуры
на характер формирования микрорельефа 130
4.1.4. Исследование производительности струйно-абразивной обработки 139
4.2. Исследование струйно-абразивных пистолетов
4.2.1. Сравнительная оценка производительности пистолетов 150
4.2.2. Сравнительная оценка величины расхода суспензии через струйно-абразивные пистолеты и числа ударов абразивных зерен по площади охватываемой струей 151
4.2.3. Эффективность работы струйно-абразивных пистолетов 156
4.2.4. Исследование влияния скорости относительного перемещения струйно-абразивного пистолета и образца на качество обрабатываемой поверхности 1
4.3. Исследование зависимости давления гидроабразивной струи на обрабатываемую поверхность от технологических параметров обработки 165
4.4. Выбор оптимальных режимов струйно-абразивной обработки 171
Выводы 178
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРОЦЕССА СТРУЙНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ 180
5.1. Оборудование для струйно-абразивной обработки деталей и его основные характеристики 180
5.2. Поиск в создании технических решений, обеспечивающих стабилизацию процессов струйно-абразивной обработки 191
Выводы 200
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 201
ЛИТЕРАТУРА 202
ПРИЛОЖЕНИЯ 1 2
Введение к работе
В основных направлениях развития народного хозяйства СССР, принятых на 26 съезде КПСС, и в Продовольственной программе СССР на период до 1990 года отмечается необходимость дальнейшего развития машиностроения для животноводства и кормопроизводства [l,2J, как основы для создания единых технологических комплексов для заготовки, приготовления, раздачи кормов и механизации производственных процессов в животноводстве, Задачи, стоящие перед отраслью, очень большие. Необходимо создать и ввести мощности по производству 20 тысяч самоходных кормоуборочных комбайнов на производственном объединении "Гомсельмаш", увеличить производство косилок-плющилок на Люберецком заводе сельхозмашиностроения им. Ухтомского, агрегатов для приготовления витаминизированной муки на производственном объединении "Нерис" и других машин, необходимых для завершения комплексной механизации в кормопроизводстве, механизации работ в животноводстве и птицеводстве.
Технический прогресс в сельскохозяйственном машиностроении характеризуется не только постоянным увеличением выпуска машин и агрегатов с более совершенными техническими характеристиками, но и непрерывным улучшением технологии их производства. Происходит непрерывная интенсификация процессов в результате повышения скоростей относительного перемещения контактирующих поверхностей, нагрузок, давлений, температур, частот и других параметров, в связи с чем повышаются требования, предъявляемые к качеству изготовления деталей, а это существенно усиливает роль отделочных операций.
Для обеспечения надлежащего качества разработан целый ряд новых технологических процессов, однако существует большое разнообразие деталей сложной формы, обработка которых традиционными методами затруднена, а в ряде случаев практически невозможна.
Стремление удешевить окончательную обработку, а также ликвидировать ручной труд на отделочных операциях привели к созданию методов обработки, в которых инструмент, как твердое тело, отсутствует или не имеет механической связи со станком. Одним из таких видов является отделочная струйно-абразивная (гидроабразивная) обработка.
Повышенный интерес к вопросам изучения струйно-абразивной обработки связан с тем, что этот метод обладает широкими технологическими возможностями, а для отделки некоторых деталей иных способов пока не существует. Тем не менее, на машиностроительных предприятиях струйно-абразивная обработка применяется еще недостаточно широко, несмотря на значительную долю ручного труда, особенно на отделочных операциях.
Процесс струйно-абразивной обработки высокоэффективен и приобретает особое значение в современных условиях, когда в целях охраны окружающей среды необходимо сводить до минимума, или исключать вовсе, такие методы, как травление в кислотах, пескоструйную обработку и т.д., выделяющих много вредных паров и пыли и вызывающих профессиональные заболевания рабочих.
Выпускаемое в настоящее время оборудование для струйно-абразивной обработки далеко не отличается универсальностью и обычно изготавливается для ограниченного круга деталей, рекомендации по подбору режимов крайне противоречивы и требуют теоретической и экспериментальной проверки.
Вопросам исследования процесса, выбору оптимальных режимов и разработке конструкций установок для струйно - абразивной обработки с целью улучшения гигиены, сокращения и ликвидации ручного труда на отделочных операциях и посвящена настоящая работа.
В работе нашли отражение результаты предшествующих исследований в области струйно-абразивной обработки, выполненных Ш.М.Биликом, А.С.Пичко, Н.Х.Бузником, В.А.Пилипчиком, А.Е.Прово-лоцким и др.
Научная новизна работы состоит в следующем : систематизированы представления о технологических возможностях струйно-абра-зивного метода обработки ; теоретически и экспериментально исследован процесс взаимодействия гидроабразивной струи с обрабатываемой поверхностью ; на основе созданной модели процесса струйно-абразивного метода обработки объяснен ряд его особенностей ; с помощью метода многофакторного эксперимента построены математические модели зависимости шероховатости поверхности, массы и толщины снимаемого слоя металла от ряда наиболее существенных факторов, позволившие определить оптимальные соотношения между ними ; предложен способ выбора оптимальных режимов по критерию минимальной стоимости обработки ; предложен принципиально новый способ и технологические схемы струйно-абразивной обработки деталей в температурном интервале "синеломкости" ; дано обоснование зависимости шероховатости поверхности от скорости относительного перемещения струйно-абразивного пистолета и обрабатываемой детали ; исследованы различные типы струйно-абразивных пистолетов и предложен однозначный критерий оценки эффективности их работы ; усовершенствован метод и разработан прибор для определения маслоемкости обработанных поверхностей ; предложены конструкции устройств, обеспечивающих стабилизацию процесса.
Практическая ценность работы заключается в разработке и расчете на ЭВМ справочных таблиц, позволяющих прогнозировать процесс и назначать оптимальные технологические режимы обработки, в выполнении теоретических и экспериментальных исследований и конструкторских разработок, существенно расширяющих технологические возможности метода. Разработанный технологический процесс, рекомендации по выбору технологических режимов и установка для струйно-абразивной обработки внедрены на заводе "Рокишксельмаш" с годовым экономическим эффектом 24,6 тыс.руб. (общий экономический эффект по теме составил 245,5 тыс.руб.). Аналогичный процесс и установки готовятся к внедрению в 1983...84 г.г. на заводе Томсельмаш", Ленинградском машиностроительном заводе, автомобильном заводе "РАФ" с ожидаемым экономическим эффектом порядка 60 тыс.руб.
Материалы диссертации были доложены и обсуждены на :
1. Всесоюзной научно-технической конференции "Трение и изнашивание композиционных материалов", Гомель, 1982.
2. Белорусской республиканской научно-практической конференции "Финишные методы обработки деталей машин", Гомель, 1980.
3. Конференциях аспирантов и соискателей Ростовского-на-Дону НИИТМа, Ростов-на-Дону, 1978 и 1980 г.г.
Во Всесоюзном научно-техническом информационном центре зарегистрировано 3 отчета о научно-исследовательских работах, выполненных под руководством автора.
По материалам диссертации опубликовано 12 работ (4 статьи, 3 информационных листка, 2 авторских свидетельства и 3 положительных решения по заявкам на изобретение).
