Введение к работе
актуальность проблемы. возникающие в процессе перехода к рыночной экономике отношения в сфере производства выдвинули на первый план проблемы- связанные с выпуском конкурентноспособ-ной продукции машиностроения. в свою очередь, высокий уровень требований к современным конкурентноспособным машинам обусловил ряд задач, решение которых неразрывно связано с разработкой и широким применением новых эффективных технологических процессов и операций, современного высокопроизводительного оборудования и инструмента, обеспечивающих высокое качество и производительность обработки.
в первую очередь это относится к финишным методам обработки, в процессе которых окончательно формируется поверхностный слой деталей, определяющий их эксплуатационные свойства. Наиболее распространенным методом окончательной обработки точных и ответственных деталей является шлифование.
Однако процессам шлифования присущи определенные недостатки, вызванные НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ УСЛОВИЙ взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ, КОТОРЫЕ В ЦЕЛОМ ХАРАКТЕРИЗУЮТ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ВО ВРЕМЕНИ. Это приводит К ИЗМЕНЕНИЮ ТЕПЛОВОГО И СИЛОВОГО воздействия НА ИНСТРУМЕНТ, НЕ РАЦИОНАЛЬНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЕГО
ресурса и ухудшает качество поверхностного слоя обрабатываемых деталей. Интенсивность отмеченных процессов зависит от динамических свойств технологической системы и технологических условий обработки, и в наибольшей степени проявляется при обработке деталей из труднообрабатываемых материалов. особую
АКТУАЛЬНОСТЬ нестабильность процессов ШЛИФОВАНИЯ ПРИОБРЕТАЕТ
в условиях автоматизированного производства.
Существующие способы формообразования поверхностей на операциях шлифования, технологическое оснащение применяемое при их реализации, не предусматривают оптимизацию и управление динамикой резания с целью временной стабилизации характеристик процессов шлифования. проблема обеспечения заданного качества поверхностного слоя деталей при шлифовании в настоящее время для каждого конкретного случая решается, как правило, опытным путем - подбором условий обработки, которые не всегда оказываются достаточно производительными и экономичными.
дальнейшее развитие технологии шлифования- повышение качества и производительности обработки возможно лишь на базе теоретических основ, описывающих основные закономерности динамической стабилизации процессов шлифования- и их связи с формированием свойств поверхностного слоя деталей. это позволит управлять процессами шлифования с целью обеспечения заданного качества обработки при наивысшей ее производительности, а также изыскать пути интенсификации процессов и расширения их технологических возможностей. отсутствие системного подхода к изучению описанных особенностей процессов шлифования не позволяет осуществить решение актуальной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение - технологического обеспечения динамической стабильности процессов шлифования.
Целью работы является решение проблемы технологического обеспечения динамической стабильности процессов высокоэффективного шлифования на базе разработки теоретических основ и конструктивно-технологических средств их реализации.
Научная новизна работы заключается в разработке теоретических основ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ процессов шлифования и новых технических решений конструктивно- технологических средств их реализации.
Теоретические основы динамической стабилизации включают.-1 Научно-технический комплекс, объединяющий теоретические основы и технологические средства СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ абразивного шлифования за счет их динамической стабилизации и охватывающий этапы проектирования и обработки, причем на этапе проектирования решаются задачи обеспечения параметров качества обрабатываемой поверхности при минимальной трудоемкости и себестоимости, а на этапе обработки - стабилизации во времени этих параметров с учетом индивидуальных особенностей обработки
-
Математические модели, описывающие основные контактные ЯВЛЕНИЯ В ЗОНЕ шлифования с учетом динамических свойств технологической системы и определяющие динамическую нестабильность процесса. Разработаны теория этих явлений и пути управления ими, используемые при проектировании и управлении процессами шлифования.
-
Математические модели процессов чернового, чистового и
I ОТДЕЛОЧНОГО ШЛИФОВАНИЯ- С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОТОРЫХ РЕШЕНЫ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ШЛИФОВАНИЯ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЗАДАННОЕ КАЧЕСТВО ШЛИФУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ МИНИМАЛЬНОЙ ТРУДОЕМКОСТИ И СЕБЕСТОИМОСТИ.
А. Новые способы и устройства для формирования регулярного макрорельефа на рабочей поверхности инструмента и упруго-динамического его крепления, высокопроизводительные рабочие циклы шлифования и технологическое оснащение для их реализации, обеспечивающие динамическую стабилизацию выходных характеристик и расширяющие технологические возможности процессов шлифования. Получены расчетные зависимости для их проектирования и настройки перед использованием.
5. Новые пути совершенствования и методики конструктивно-технологического ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССОВ шлифования В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВАРИАНТОВ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ.
НОВЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ РЕШЕНИЯМИ- ЗАЩИЩЕННЫМИ 18 АВТОРСКИМИ СВИДЕТЕЛЬСТВАМИ, ЯВЛЯЮТСЯ СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛЯРНОГО МАКРОРЕЛЬЕФА НА РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА. КОНСТРУКЦИИ ПЛАНШАЙБ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА- СПОСОБЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО БЕЗДЕФЕКТНОГО ШЛИФОВАНИЯ ПО РАЗРАБОТАННЫМ АЛГОРИТМАМ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ.
МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБЩЕЙ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ ЯВЛЯЕТСЯ СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД, ЗАКЛЮЧАЮЩИЙСЯ В СТРУКТУРНОМ РАЗБИЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ШЛИФОВАНИЯ НА ПОДСИСТЕМЫ- ИХ МОДЕЛИРОВАНИИ, ОПИСАНИИ И УСТАНОВЛЕНИИ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ между ними. Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения- теории шлифования материалов, теории динамической механики разрушения, теплофизики процессов резания, теории колебаний- теории параметрической оптимизации, теории математического моделирования, с широким использованием численно-аналитических методов, методов ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАТЕМАТИКИ- ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО И ИНТЕГРАльного исчислений.
Экспериментальные исследования проводились на основе разработанных автором и стандартных методик в лабораторных и
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ НА СОВРЕМЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ с при-
менением методов дисперсионного и регрессионного анализов-статистических методов планирования экспериментов. исследования проводились на специальных установках и модернизированных станках с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры при аналитических исследованиях- расчетах- обработке экспериментальных данных и проектировании операций шлифования использовался персональный компьютер ibm рс/йт-38б дх Практическую ценность представляют следующие результаты: і Методы расчета основных параметров контактного взаимодействия инструмента с деталью с учетом динамических свойств технологической системы- что СОЗДАЕТ возможность управления процессом ШЛИФОВАНИЯ- И ЯВЛЯЕТСЯ БАЗОЙ ПРОГРАММНОГО МАТЕМАТИЧЕСКОГО
обеспечения систем автоматического управления интенсивной бездефектной обработкой.
-
технические решения способов обработки и средств технологического оснащения повышающие стойкость различных видов абразивных инструментов- улучшающие качество обработанной поверхности при одновременном увеличении интенсивности съема материала
-
Методика и прикладное программное обеспечение оптимизации параметров режима шлифования- обеспечивающих заданное качество поверхности при минимальной трудоемкости и себестоимости обработки.
-
Методика конструктивно-технологического обеспечения динамической СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССОВ ШЛИФОВАНИЯ.
-
Новые способы и конструкции технологического оснащения для насечки рабочей поверхности и закрепления абразивного инструмента- системы управления процессами шлифования- обеспечивающих временную стабильность выходных характеристик процессов шлифования и расширяющих технологические возможности.
-
Типовые технологии плоского и зубошлифования- регламентирующие РЕЖИМЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ- В ТОМ ЧИСЛЕ С
применением разработанных средств технологического оснащения и систем автоматизации.
Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены НА ряде предприятий авиационного- приборостроительного-оборонного и химического машиностроения СПермские АО "Авиадвигатель"- АО "Пермские моторы"- АО "Инкар"- АО "Мотовили-
7 хинские заводы". АО "ПППО". АО "Промсвязь". Киевском ОЭЗ №0 Гражданской авиации, Губахинском механическом заводе, Канском заводе бумагоделательного оборудованиях Применение" разработанных рекомендаций по динамической стабилизации процессов шлифования позволило снизить трудоемкость и себестоимость обработки, повысить стойкость и сократить расход абразивного инструмента- исключить дефекты поверхностного слоя шлифуемых деталей и повысить их эксплуатационную надежность. Отдельные результаты работы используются в учебном процессе подготовки инженеров-механиков по кафедре 'Технология машиностроения" Пермского государственного технического университета.
Экономический эффект от внедрения результатов работы в ценах 1992 года составил более 4- миллионов рублей.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах- в том числе союзных и республиканских (пермь -1975, 1977- 1979- 1981, 1983, 1985. 1987- 1989- 1991; Киев -1975- 197Б, 1983- 1995; Одесса - 1975- 1976- 1995,- Минск -1975- Куйбышев - 1980; Рыбинск - 1977, 1992; Тольятти - 1988, 1992; Челябинск - 1990; Ленинград - 1991), ежегодных конференциях Пермского политехнического института СПермь 1977 -19955. Результаты работы экспонировались на ВДНХ СССР СМосква - 1979)- выставке законченных НИР ПГТУ СПермь - 1993Х
8 полном объеме диссертация заслушана и одобрена на совместном заседании профилирующих кафедр механико-технологического факультета Пермского государственного технического университета.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 77 ПЕЧАТНЫХ РАБОТ- 8 ТОМ ЧИСЛЕ ОДНА МОНОГРАФИЯ И 18 АВТОРСКИХ СВИДЕТЕЛЬСТВ. ВО ВНТЩ ЗАРЕГИСТРИРОВАНО 7 ОТЧЕТОВ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТАХ- ВЫПОЛНЕННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав- заключения- списка литературы и приложений. общий объем работы 452 страницы- в том числе 265 страниц машинописного текста- 134 рисунка- 16 таблиц- 185 наименований литераТУРЫ.
