Введение к работе
ir^ *^
Актуальность работы. Эксплуатационные свойства и долговечность работы деталей в значительной степени зависят от качественного состояния их поверхностного слоя. Поэтому, рабочие поверхности ответственных деталей чаше всего обрабатывают шлифованием на чистовой операции.
Анализ существующих методов финишной обработки деталей машин позволил отметить, что использование комбинированного электроалмазного шлифования повышает качество обработанной поверхности в несколько раз по таким параметрам, как шероховатость, глубина дефектного слоя, остаточные напряжения и др. В то же время, отмечается несовершенство данного метода из-за нестабильности процессов в зоне резания, что требует дополнительного изучения.
При комбинированном электроалмазном шлифовании используются круги на металлической связке значительно превосходящие по стойкости формы и работоспособности круги на органической и керамической связках, но из-за склонности к интенсивному засаливанию и сложности правки они не нашли широкого применения в машиностроительном производстве или используются неэффективно. Поэтому, необходимы новые, более совершенные способы восстановления работоспособности кругов, позволяющие снизить удельный расход круга и вспомогательное время, затрачиваемое на правку круга.
Работа поддержана фантом Федерального агентства по образованию в области машиностроения А 04-3.18-462.
Цель работы - повышение качества поверхностного слоя деталей машин за счет совершенствования процесса комбинированного электроалмазного шлифования и создания системы автоматического управления непрерывной правки алмазного круга на металлической связке.
Задачи исследования;
-
Разработать способ управления процессом комбинированного электроалмазного шлифования обеспечивающий заданное качество обработанной поверхности.
-
Разработать устройство для автоматического управления процессом непрерывной правки алмазного круга на металлической связке, позволяющее снизить удельный расход круга.
-
Определить теоретические модели электрических параметров (плотности тока правки круга 1„р и плотности тока травления imp), позволяющие рассчитать значения данных параметров, при которых достигается наилучшее качество обработанной поверхности.
-
Получить эмпирические зависимости удельного съема металла Q, шероховатости обработанной поверхности Ra, глубины дефектного слоя А, удельного расхода круга q, мощности N и радиальной составляющей силы резания Р, от режимов обработки при комбинированном электроалмазном шлифовании с целью определения рациональных режимов шлифования.
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены на основе классических законов электрофизики и электрохимии, научных основ машиностроения, а так же использованы положения теоретической механики, аналитической геометрии и математической статистики.
Экспериментальные исследования проведены на универсально-заточном станке модели ЗД642Е, модернизированном под процессы эле ^^Ч{$Щ'8ЙЯ{И}Ф?$НИЯ с одновременной электрохимической правкой круга. Плани юванияяамиИівцтов и* обработка
'srseffi
4 полученных данных выполнена на основе математического аппарата статистики и регрессионного анализа. При выполнении работы использованы специальные устройства [1, 2] и стандартные средства измерения.
Достоверность основных научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, обоснована и подтверждается результатами экспериментальных исследований. Достоверность и воспроизводимость опытов - результатами сіати-стической обработки экспериментальных данных.
На защиту выносятся:
-
Теоретические модели электрических параметров, плотности тока правки круга і„р и плотности тока травления \тр, позволяющие определить их значения, при которых достигается наилучшее качество обработанной поверхности.
-
Эмпирические зависимости удельного съема металла Q, шероховатости обработанной поверхности Ra, глубины дефектного слоя Л, удельного расхода круга q, мощности N и радиальной составляющей силы резания Ру от режимов обработки при комбинированном электроалмазном шлифовании, на основе которых определяются рациональные режимы шлифования.
-
Способ управления процессом электроалмазной обработки, позволяющий автоматически поддерживать заданные условия в зоне резания и тем самым значительно повысить качество обработанной поверхности и производительность операции шлифования.
-
Устройство для автоматического управления процессом непрерывной правки алмазного круга на металлической связке, дающее возможность снизить удельный расход круга.
Научная новизна работы:
разработаны математические модели технологического процесса комбинированного электроалмазного шлифования, позволяющие определить значения электрических параметров плотности тока правки круга i„p и плотности тока травления imp, учитывающие изменения условий обработки, при которых достигается наилучшее качество обработанной поверхности;
получены эмпирические зависимости шероховатости обработанной поверхности, глубины дефектного слоя, удельного съема металла, удельного расхода круга, эффективной мощности и радиальной составляющей силы резания от режимов обработки при комбинированном электроалмазном шлифовании, на основе которых определяются рациональные режимы шлифования;
предложены способ и устройство управления процессом комбинированного электроалмазного шлифования, позволяющие автоматически поддерживать заданные условия в зоне резания, значительно повысить качество обработанной поверхности и производительность шлифовальной операции. Практическая ценность:
результаты исследований позволяют прогнозировать качественные показатели обработанной поверхности и обоснованно назначать режимы работы оборудования при комбинированном элек гроалмазном шлифовании;
- разработанные способы (положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2004112821/02(013632) от 26.04.2004, положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2004118239/02(019541) от 15.06.2004) и устройства (Патент на изобретение №2239525 от 10.11.2004г., Патент на полезную модель №42193 от 27.11.2004г.) позволяют автоматически поддерживать постоянную работоспособность
5 абразивного круга на токопроводящеи связке в течение всей операции, при этом достига-еіся максимальная производительность с гарантированными качественными показателями поверхностного слоя обработанной поверхности.
Реализация работы: результаты диссертационной работы используются на- ОАО «Центральный ремонтно-механический завод», г Братск, ОАО «БратскЭнергоСтройТ-ранс-1» Авторемонтный завод, г Братск, ОАО «Братском деревообрабатывающем заводе», г.Братск; ОАО «СибНИИстройдормаш» им. А Б Суховского, г.Красноярск; в учебном процессе Братского государственного университета и Красноярского государственного технического университета на кафедрах «Технология машиностроения» для студентов, магистрантов и аспирантов.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на:
итоговых научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Братского государственного технического университета (2001 ...2004 гг.);
региональной научной конференции Новосибирского государственного технического университета «Наука. Техника. Инновации», г. Новосибирск, (2001 г,);
2 Межрегиональной научно-практической конференции «Технические науки, технологии и экономика», г. Чита, (2002 г.);
Ш (2004 г.) и IV (2005 г.) межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку» (г. Братск);
научно-методическом семинаре кафедры «Технология машиностроения» Новосибирского государственного технического университета (2004 г.);
кафедре «Технология машиностроения» Братского государственного университета (2002...2005 гг.).
Публикации. По результатам работы опубликовано 18 печатных работ. Из которых научных статей - 8, тезисов докладов - 5, патентов на изобретение - 3, патентов на полезную модель -1, авторских свидетельств на регистрацию программ для ЭВМ - 1. Получено 2 положительных решения о выдаче патента РФ на изобретение.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 146 страниц машинописного текста, 42 рисунков, 10 таблиц, список литературы, включающий 114 наименований.
