Введение к работе
Актуальность проблемы. Основу конструкций технологического оборудования промышленности строительных материалов, химической промышленности, горно-металлургической и т.п, составляют крупногабаритные детали. Именно такие детали подвержены интенсивному износу. Как только износ детали является критическим - производится демонтаж изношенной детали и замена ее новой или восстановленной. Использование новой детали дорогостоящее мероприятие, так как они выпускаются специализированными предприятиями по заказу, являются специфическими и имеют высокую стоимость. Предприятие - заказчик вынуждено оплачивать стоимость транспортных расходов, которые могут быть соизмеримы со стоимостью самой детали.
В тоже время анализ износа крупногабаритных деталей показывает, что изнашивается только слой, контактирующий непосредственно с получаемым изделием или посадочные места под подшипники. Подобному износу подвержены ролики тянуще-правильных машин МНЛЗ1.
Экономия средств предприятий, эксплуатирующих оборудование, содержащее крупногабаритные детали, может быть достигнута за счет восстановления рабочих поверхностей данных деталей путем наплавки и последующей механической обработки. Подобное решение позволяет получить существенную экономию средств (порядка 30 %) на стоимости ремонта и требует разработки специальных технологий восстановления, подбора оборудования, инструмента и материалов.
Использование восстановленных деталей представляется наиболее экономически целесообразным только в том случае, если на предприятии имеются: специальное наплавочное оборудование, станки, позволяющие производить механическую обработку наплавленных поверхностей, персонал ремонтного производства, имеющий соответствующую квалификацию, и самое главное — технологии восстановления деталей, учитывающие условия обработки и включающие в себя методики выбора оптимальных режимов.
Цель и задачи исследований. Получение высокой производительности процесса механической обработки восстановленных наплавкой деталей металлургического оборудования, при условии обеспечения точности и качества восстанавливаемых поверхностей.
Методы исследования. При выполнении теоретических исследований использовались методы анализа и систематизации научных знаний.
МНЛЗ - машина непрерывного литья заготовок. Используются на современных электрометаллургических предприятиях для разливки жидкой стали и получения из неё заготовки различных профилей и размеров. Па ОАО сОЭМК» установлено четыре МНЛЗ. предназначенных для получения непрерывнолитой заготовки сечением 300x360 мм.
Теоретическое моделирование процессов механической обработки деталей производилось с использованием математического аппарата решения систем нелинейных уравнений. Прочностные исследования проводились с использованием метода конечных элементов. При обработке результатов эксперимента использовались численные методы расчетов, с последующим их использованием в Simulink - моделях.
Научная новизна. В работе теоретически установлены и экспериментально подтверждены технологические связи процесса восстановления крупногабаритных деталей оборудования металлургической промышленности типа тел вращения, которые включают в себя:
Методику назначения режимов токарной обработки крупногабаритных деталей с учетом вибраций, возникающих при работе с наплавленным слоем.
Теоретически обоснованную аналоговую модель процесса обработки деталей, имеющих неравномерный по структуре материал припуска.
Закономерности изменения мощности резания при обработке деталей, имеющих неравномерный по структуре материал припуска.
Теоретически обоснованную возможность получения высокой производительности механической обработки деталей имеющих неравномерный по структуре материал припуска, с применением источника вынужденных колебаний инструмента, при условии обеспечения точности и качества обрабатываемой поверхности.
Практическая значимость работы. Разработаны номограммы для определения эффективных режимов механической обработки крупногабаритных деталей, имеющих неравномерный по структуре материал обрабатываемой поверхности, которые при более полном использовании оборудования, материала и режущего инструмента позволяют назначать режимы, обеспечивающие наиболее высокую производительность механической обработки.
Разработано специальное программное обеспечение, позволяющее прогнозировать производительность технологического процесса, качество получаемой поверхности и износ режущего инструмента.
Разработана методика обработки крупногабаритных деталей с использованием источника вынужденных колебаний инструмента.
Апробация работы. Материалы по работе доложены на
международной научной конференции в г. Севастополь (Украина) в 2004 году, на международной конференции в г. Жешев (Польша) в 2004 г. Автором получен патент на полезную модель «Устройство для вибрационной обработки крупногабаритных детшіей» в 2006 году.
Результаты работы. Результаты работы внедрены на ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» в ремонтно-механическом цехе и используются для восстановления роликов тянуще-правильных машин МНЛЗ, а так же в учебный процесс кафедры технологии машиностроения БГТУ им. В.Г. Шухова.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов на научных конференциях. Положения, выносимые на защиту.
Научно-обоснованную методику назначения режимов обработки крупногабаритных деталей, имеющих неравномерный по структуре материал обрабатываемой поверхности.
Результаты, проведенных теоретических и экспериментальных исследований по установлению закономерностей изменения основных технологических параметров механической обработки деталей при наличии вибраций, а также выявленные связи межу наличием неравномерной структуры материала наплавленного слоя и режимами механической обработки.
Методику моделирования технологических процессов токарной обработки деталей и связи в нем при точении наружных поверхностей с неравномерной структурой материала.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Объем основной части диссертации составляет 125 страниц машинописного текста, который включает в себя 49 рисунков и 5 таблиц, а также библиографический список из 119 наименований.
