Введение к работе
Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи технологического обеспечения параметров шероховатости поверхности и повышения производительности при шлифовании лепестковыми кругами протяженных поверхностей валов за счет научно обоснованного выбора характеристик инструмента и назначения производительных технологических режимов с учетом изнашивания абразивного инструмента.
Актуальность темы. В алмазно-абразивной обработке поверхностей деталей достаточно значительное место занимает шлифование лепестковыми кругами. Эти абразивные инструменты удачно сочетают жесткое крепление абразива и высокую эластичность, что позволяет производить обработку с низким уровнем тепловыделения. Это дает возможность исключить прижоги, повысить микротвёрдость поверхностного слоя и сформировать в нем остаточные напряжения сжатия. Поэтому шлифование лепестковыми кругами с успехом применяют в машиностроении на финишных операциях как альтернативу суперфинишированию, шлифованию и полированию войлочными кругами.
Широкое применение шлифования лепестковыми кругами наружных протяженных поверхностей валов (грузонесущих штанг фрикционных подъемников, торсионных валов автомобилей, штоков шахтных стоек, деталей штанговых насосов и др.) сдерживается отсутствием научно обоснованных рекомендаций по выбору характеристик инструмента, технологических режимов обработки и невысокой производительностью данного процесса из-за изнашивания абразивного инструмента. Поэтому тема диссертационного исследования является актуальной.
Целью работы является обеспечение параметров шероховатости поверхности и повышение производительности при шлифовании лепестковыми кругами протяженных (свыше 1000 мм) поверхностей валов за счет научно обоснованного выбора характеристик инструмента и назначения производительных технологических режимов с учетом изнашивания абразивного инструмента.
Объектами исследования являются технологические операции шлифования лепестковыми кругами протяженных поверхностей заготовок валов из различных конструкционных материалов.
Методология и методы исследований. Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, современных знаний о процессе шлифования металлов, теории математического моделирования, теории подобия.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с использованием статистических методов планирования экспериментов на стандартном оборудовании и созданных экспериментальных установках с применением современной контрольно-измерительной аппаратуры. Результаты экспериментов обрабатывались методами математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна работы.
1. Установлены закономерности влияния износа лепесткового
шлифовального круга на скорость съема металла и параметры шероховатости
поверхности, на основе которых получены достоверные математические
зависимости указанных показателей обработки, учитывающие основные
технологические факторы (режимы обработки, характеристики абразивного
инструмента и материала заготовки, геометрические размеры инструмента и обраба
тываемой поверхности, схему шлифования, время работы лепесткового круга).
2. На основе теоретических исследований различных вариантов
шлифования лепестковыми кругами протяженных поверхностей валов впервые
получены уравнения для расчета производительных технологических режимов
(деформации лепесткового круга и скорости его поперечной подачи),
обеспечивающие требуемые параметры шероховатости поверхности и
учитывающие изнашивание абразивного инструмента.
На защиту выносятся:
-
Математические зависимости для расчета параметров шероховатости поверхности и скорости съема металла при шлифовании лепестковыми кругами, учитывающие все основные технологические факторы, в том числе и износ абразивного инструмента.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния технологических режимов на показатели шлифования лепестковыми кругами (шероховатость поверхности, скорость съема металла, стойкость инструмента) протяженных поверхностей валов из различных конструкционных материалов.
-
Результаты теоретических исследований по определению технологических режимов обработки протяженных поверхностей валов, исходя из необходимости съема требуемого объема металла за минимальное время и обеспечения заданных параметров шероховатости поверхности с учетом изнашивания лепесткового круга.
-
Оборудование для шлифования и технологическая схема абразивной обработки протяженных (свыше 2000 мм) цилиндрических поверхностей при вертикальном расположении валов, позволяющие исключить влияние деформаций заготовки под собственным весом на качество обработки.
-
Методика назначения характеристик лепестковых кругов и технологических режимов обработки протяженных (свыше 1000 мм) поверхностей валов.
Практическая значимость работы.
-
Разработаны научно-обоснованные рекомендации по выбору характеристик инструмента и методика назначения производительных технологических режимов лепесткового шлифования, обеспечивающих требуемое качество протяженных поверхностей валов из различных конструкционных материалов.
-
Спроектировано и изготовлено оригинальное технологическое оборудование и предложена экономически эффективная в условиях серийного производства технология шлифования лепестковыми кругами наружных протяженных цилиндрических поверхностей длиной более 2000 мм.
Результаты выполненных исследований нашли применение на ООО «Центр технических средств профилактики и реабилитации инвалидов» (г. Брянск) при изготовлении грузонесущих штанг фрикционных подъемников.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Наука и производство - 2009» (Брянск, 2009 г); на 6-й межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика» (Смоленск, 2009 г); на региональной научной конференции студентов и аспирантов «Достижения молодых ученых Брянской области» (Брянск, 2010 г); на региональной научно-практической конференции молодых исследователей и специалистов «Приоритетные направления современной науки: фундаментальные проблемы, инновационные проекты» (Брянск, 2010 г); на XII международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы машиностроения» -«Технология - 2010» (Орел, 2010 г); на 3-й международной научно-технической конференции «Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ - 2011)» (Брянск, 2011 г).
В полном объеме диссертация доложена и одобрена на расширенном заседании кафедры «Триботехнология» ГОУВПО «БГТУ» и технологической секции ГОУВПО «БГТУ» (Брянск, 2011 г).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Отдельные результаты исследований вошли в отчет по проекту № 4914 АВЦП Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2011 гг.)» а также в отчет по НИОКР № 7685р/11215-(12) «Исследование процессов механической обработки протяженных цилиндрических поверхностей направляющих» в рамках программы «У.М.Н.И.К.» (Брянск, 2010 - 2011 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка использованной литературы из 117 наименований и приложений. Работа изложена на 128 страницах, содержит 50 рисунков и 15 таблиц.
