Введение к работе
Актуальность темы. Рост производства новых изделий невозможен без повышения производительности обработки на окончательных операциях технологического процесса. Именно на этих операциях формируется качество поверхностного слоя деталей, определяющее их эксплуатационные свойства.
Развитие научно-технического прогресса, привело к созданию нового современного шлифовального оборудования, работающего на скоростях 70 —150 м/с. Увеличение режимов обработки ведет к разработке более прочных абразивных инструментов.
Эффективность применения абразивных инструментов на операциях шлифования зависит, как известно, от многих технологических факторов: марки обрабатываемой заготовки и ее термообработки, размеров, формы и вида шлифуемой поверхности, требуемой точности и качества поверхности заготовки, снимаемого припуска, объема рыночного спроса, технологических возможностей оборудования, режимов и условий обработки и т.д.
Реализация преимуществ высокоскоростного шлифования возможна при условии создания шлифовальных кругов, обеспечивающих не только необходимую прочность, но и другие условия эффективной обработки деталей: уменьшение износа И увеличение стойкости круга, обеспечение заданной точности и качества обработки и пр.
В связи с этим проблема повышения эффективности применения упрочненных абразивных кругов (АК) при высокоскоростном шлифовании является весьма актуальной задачей.
Цель работы. Совершенствование технологии упрочнения абразивных кругов на керамических связках для повышения эффективности высокоскоростного шлифования.
Задачи исследований.
-
Разработать модель контактного взаимодействия зерен абразивного инструмента при изготовлении и провести анализ напряженно-деформированного состояния мостиков связки.
-
Исследовать механические свойства абразивного инструмента на керамических связках К5 и Кб (модуль упругости, предел прочности, плотность).
-
Исследовать напряженно-деформированное состояние круга при изготовлении (термообработке) и при работе.
-
Разработать методику определения технологических остаточных напряжений, как в отверстии, так и на его рабочей поверхности.
-
Разработать технологию упрочнения абразивных кругов на керамических связках К5 и Кб.
-
Исследовать работоспособность упрочненного абразивного инструмента и качество обработанной поверхности. Определить оптимальные режимы шлифования упрочненным инструментом.
-
Провести опытно-промышленную проверку эффективности процесса упрочнения и разработать практические рекомендации по использованию данной технологии в производстве.
Научная новизна.
-
Разработана феноменологическая модель образования мостиков связки в абразивном инструменте в процессе изготовления.
-
Предложены зависимости, учитывающие влияние усадки при термообработке на формирование термических напряжений в мостиках связки абразивного круга.
-
Предложена модель напряженно-деформированного состояния мостиков связки при работе.
-
Разработана методика исследований остаточных напряжений на рабочей поверхности и в отверстии абразивного круга,
-
Проведено исследование влияния режимов термообработки на формирование остаточных напряжений в абразивном круге.
-
Впервые предложена технология упрочнения абразивных кругов на керамических связках с помощью разрезной оправки.
Методы исследований. Теоретическое исследование проводилось на базе научных основ технологии машиностроения, теории шлифования, теории твердого тепа, теории математического моделирования численно-аналитических методов аппарата математического анализа.
Экспериментальные исследования проводились на основе разработанных методик и стандартных испытаний с использованием методов моделирования, теории вероятности и математической статистики.
Практическая ценность результатов работы.
-
Предложена методика определения технологических остаточных напряжений при изготовлении абразивного круга с диаметром посадочного отверстия свыше ISO мм.
-
Разработана технология упрочнения АК из 24А на керамических связках KS и Кб. Исследования показали, что прочность круга повышается на 40 — 50% при максимальном натяге.
-
Проведена опытно-промышленная проверка работоспособности упрочненных абразивных кругов. Установлено, что повышение скорости при обработке уменьшает шероховатость обработанной поверхности на черновой и чистовой операции на 20 — 30%, волнистость и гранностьна 14% и 18% соответственно.
-
Предложены практические рекомендации по внедрению процесса упрочнения в производстве и оптимизации режимов обработки упрочненным абразивным инструментом. Экономический эффект от уменьшения количества брака при изготовлении кругов и увеличения стойкости круга при шлифовании составляет = 234,6 тыс. руб.
-
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры «Технология машиностроения» и использованы при изучении дисциплин: «Технологическое обеспечение качества изделий», «Моделирование ТП на основе САЕ-систем», «Остаточные напряжения и их влияние на надежность изделий», а также используются бакалаврами и магистрами по направлению 55.29.01 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» для выполнения выпускных квалификационных работ и магистерских диссертаций.
Апробация работы. Исследования проведены в составе научно-исследовательских работ, проводимых в рамках тематического плана СамГТУ по заданию Федерального агентства по образованию на 2002 - 2006 годы по теме «Разработка теоретических основ упрочнения абразивных инструментов», регистрационный номер 553/02; номер государственной регистрации НИР 01200208267.
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Высокие технологии в машиностроении» (Самара, 2004, 2005, 2006гг.), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти,
2005 г.), «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2005 г.),
«Конструкторско-технологическая информатика» (Москва, СТАНКИН, 2005г.),
«Научно-техническое творчество: проблемы и перспективы» (Сызрань, 2006г.).
В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на объединенном заседании кафедр «Технология машиностроения», «АСК», «АТПМ» в СамГТУ в
2006 году.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ в журналах и материалах научных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 230 наименований и 3 приложений. Общий объем работы 191 страница, 69 рисунков, 10 таблиц.
