Введение к работе
Актуальность проолемы. Одним из методов, широко применяемым на отделочно-зачистных операциях и округлений острых кромок, где доля ручного труда значительна, является вибрационная обработка. Высокие показатели по универсальности, производительности, качеству получаемой поверхности прочно закрепили за ней место среда перспективных способов обработки деталей машин.
Однако, несмотря на широкую признательность технологических служб" ряда предприятия авиационной, приборостроительной, радиопромышленности и др. острота проолемы системного подхода в управлении эффективностью процессом вибрационной обработки не ослабла. Исследование этой проолемы является актуальной темой теории и практики процесса еще и потому, что уие внедренные в производство результаты исследований зачастую не дают желаемых результатов. Основная сложность при решении этой проблемы обусловлена малоизученностью абразивного наполнителя, хотя его влияние на производительность и качество поверхности, как следует из опыта отечественных и зарубежных исследований, оказывает решающую роль. Ло всей видимости такое положение сложилось в связи с низкой стоимостью наиболее распространенных его разновидностей (сепарированные в размер гранулы отходов абразивного производства, дробленые частицы горных пород и др.) и сложности его модельного представления в виде рекущего инструмента, имеющего стохастическую природу геометрии. Это положение легло в основу предстоящих исследований, ключевой идеей которых было рассмотрение абразивного наполнителя как режущего инструмента при вибрационное обработке с присущими ему геометрическими параметрами, объективно оценивающими, с одной стороны, геометрию совокупного'мнокеетвь аоразивных гранул, а с другой, - отвечали бы критериями косвенной оценки режушей способности, износостойкости и качества поверхности обработанных деталей.
Исследование такого подхода дает . возможность разработать систему геометрических параметров,-установить их совметное с р
значениям геометрических параметров в соответствии с рекимом вибрационной обработки. Таким ооразом, "геометрический фактор" абразивного наполнителя позволлет расширить технологические возмож ности вибрационной обработки, что имеет важное значение как > точки зрения теории процесса, тэк и- практического приложения т.е. нового направления в технологических решениях отделочно-за-чистных операций.
Ряд основных разделов диссертации был выполнен по програм ме ГНТП "Наукоемкие технологии" (головной совет - Самарски государственный Аэрокосмический университет), по координационньс планам программы "Дальний Восток России" (позиция * 2.24. "Авто матизация зачистных операций и контроля геометрических параметро: абразива и обработанных поверхностей в условиях ДВ региона") государственному плану НИР в рамках проблемы "Наукоемкие техноло тт." (гос. регистрационный » 01.91.2007485). Цель работы. Разработка системы геометрических, параметров гранул абразивного наполнителя как научной основы управления показателями вибрационной обработки.
Общая методике исследований. Методика исследований базируется н основных положениях технологии машиностроения и теории оораоотк материалов резанием. Теоретический анализ работы проведен на ос нове современных методов решения с применением теории вероятное ти и математической статистики, теории случайных функций, выбро сов случайных процессов, теории систем автоматического регулиро вания. Для установления адекватности реальному процессу были раз работаны требования метрологического обеспечения проводимым рабо там и созданы экспериментальные стенды, позволившие провести ря целенаправленных исследований, подтверждающих правомочность тео ретических разработок, внести новые идеи в конструкции вибрациов ных станков (а.с. » 143023 (СССР)) и реализовать новые технолс гические процессы (патент'России * 2038940). Необходимые расче ты, статистический и мааэматический анализы проводились на ЭВМ. Научная новизна работы заключается: - в разработке комплекса математических моделей (стохастическс модели абразивных гранул, модели геометрии контактного участка его износа), с помощью которых выявлена система геометричесга
параметров гранул аоразивного наполнителя и предложены формулы для расчета;
- в представлении формирования шероховатости поверхности при
вибрационной оораоотке в вше математической модели линейного
стационарного преооразования геометрии гранул аоразивного напол
нителя в геометрию микрорельефа поверхности оораоотанных деталей;
о-в оооощении концепции влияния геометрического фактора гранул аоразивного наполнителя и лезвийного инструмента на висоту остаточного следа микронеровностей поверхности деталей при оораоотке, соответственно, на виорационном и станочном оборудованиях;
в теоретическом ооосновании возможности повышения эффективности основных показателей процесса (производительности, интенсивности износа гранул аоразивного наполнителя и качества поверхности оораоотанных деталей) в комплексе, т.е. при достижении треоуе-мого качества поверхности оораоотанных, деталей возможен эффект одновременного повышения производительности и снижения интенсивности.износа аоразивных гранул;
в нахождении системной связи геометрических параметров гранул аоразивного наполнителя, режима и показателей процесса, открывающей принципиально новое направление в технологических решениях (патент России А 2038940 "Способ виороаоразнвной оораоотки");
Б научных результатах, полученных экспериментальным путем по металлосъему, интенсивности износа аоразивных гранул и шероховэ-ватости поверхности изделия от геометрических, параметров грапул аоразивного наполнителя; в количественной оценке явления "самозатачивания " режущего рельефа аоразивных гранул в зависимости от времени и режима виорационной оораоотки;
в установлении критериев, прогнозирующих режущую способность и раоотоспосооность гранул аоразивного наполнителя;
в разраоотке экспресс-метода определения геометрических параметров гранул аоразивного наполнителя.
Практическая ценность. Прикладное значение раооты нашло отражение в реализации научных результатов в новых технологических рек-нплх [патент России № 2038940). Б разраоотке комплекса экспериментальных устройств,-одно из которых ("Устройство для виорационной оораоотки") защищено авторским свидетельством СССР И 1430239. Б ме-
6 тодологш аттестации геометрии абразивного наполнителя как резад щего инструмента при виорационной обработке и прогнозировании ре жущих свойств абразивных гранул и их раоотоспосооности. В разрг оотке рекомендаций по выбору аоразивного наполнителя на стада, приемки и в ходе технологического процесса виорационной оораоотк и применения экспресс-метода определения -значений геометрически параметров гранул аоразивного наполнителя в условиях заводскс практики. Кроме того, результаты экспериментальных исследования направленные на повышение эффективности процесса виорационнс оораоотки, в целом, охватывают условия оораоотки деталей аоразш ним инструментом оез жесткой кинематической связи. Поэтому пред ложенная система геометрических параметров гранул аоразивного на полните ля, отвечающих его служеоным свойствам, может оыть исполь зована и для других видов оезразмерной оораоотки деталей, где ре жущим инструментом являются аоразивные' гранулы. Научные резуль тэты и вывода нашли свое отражение и в учеоном процессе при изу чении курсов "Технология машиностроения" и "Технология конструк ционных Материалов" в Амурском государственном университете. Реализация в промышленности. Результаты исследования внедрены н двух машиностроительных заводах в Г.Г.Иркутске и Улан-Удэ с оощи годовым экономическим эффектом в 65900 руо. (1978 г.) и на прел приятиях г. Благовещенска Амурской области с годовыми экономичес кими эффектами В 100000руб. (1991 г.) и В 7000000 руО. (Д995 г.) Апрооация раооты. Материалы диссертационной работы обсуждались в Всесоюзных научно-технических конференциях (г. г. Киев, 1980 г. Иркутск, 1983 г.; Ленинград, 1984 г.), на Российской научно-тех нической конференции "Наукоемкие технологии в машиностроении приборостроении" (Рыбинск, май 1994 г.); на Международном научно совещании по лазерной оораоотке поверхности "Амур - 94" (Благе вещенск, июнь 1994 г.); на Международном научно-техническом raw позиуме "Наукоемкие технологии и проблемы их внедрения на машине строительных и металлургических предприятиях Дальнего Востоке (Комсомольск-на-Амуре, сентябрь 1994 г.); на Международной не учно-технической конференции "Надежность машин и технологическое оборудования" (Ростов-на-Дону, ноябрь 1994 год); на регональнк. научно-технических конференциях (Иркутск, 1979 г., 1982 г., Кеме
dobo, 1992 г., Улан-Удэ, I960 г., 1981 г.); на Республиканской
іаучно-технкнической конференции (Благовещенск, апрель 1995 г.); за региональном постоянно действущем семинаре "Применение низкочастотных колебаний в технологических целях" (Ростов-на-Дону, 1978 г., 1980 г., Иркутск, 1984 г.); на региональной научно-технической конференции (Благовещенск, 1990 г.), на ежегодных кауч-яо-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Иркутского государственного технического и Амурского государственного университетов.
В полном объеме работа оыла доложена на региональном семинаре "Применение низкочастотных колебаний в технологических. ц*з-ляхг (Ростов-на-Дону, 1995 г.), на научном семинаре кафедр физики и технология конструкционных материалов (Благовещенск, 1994 г.), на объединенном заседании кафедр металлорежущих станков и инструментов, технологии машиностроения и автоматизации производственных процессов (Ростов-на-Дону, 1995 г.) и на ученом совете им ДВО РАН (Хабаровск. 1995 г.).
Публикации. По теме диссертации опуоликованы 32 печатных раооты, получены одно авторское свидетельство СССР и один патент России. Структура к объем работы. Диссертационная раоота состоит из введения, 7-й глав, заключения и общих выводов, списка литературы из 203-и наименований и 8-й пршкжений. Она содержит 270 страниц машинописного текста, 77 рисунков, 14 таблиц, Оошкй объем диссертации с приложениями составляет 364 страниш.
