Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение надежности и долговечности работы машин и механизмов самым тесным образом связано с усовершенствованием технологических методов и средств отделочной обработки детален, то есть с технологическим обеспечением высокой точности их геометрической формы, низкой шероховатости поверхности и лучшего физического состояния поверхностных слоев металла. Это относится, в частности, к такому методу обработки, как хошшгованне, при правильном построении и ведении которого могут быть получены оптимальные эксплуатационные характеристики, высокая точность и качество поверхностен ответственных деталей.
Качество поверхности зависит от многих конструкторских и технологических факторов. Решение даже частных вопросов данной проблемы позволяет приблизить возможность рационального управления эксплуатационными показателями деталей на этапах конструирования и технологической подготовки производства.
В ю же время, несмотря на имеющееся в литературе достаточное количество экспериментальных данных по исследованию составляющих качества поверхностного слоя при хонинговании, вопросы теоретического обоснования процессов формирования обрабатываемой поверхности при этом виде обработки во многом остаются открытыми. Применение же опытно-экспериментальных, эмпирических зависимостей, несмотря на достаточно точное количественное описание процессов, не всегда является оправданным, поскольку не позволяет варьировать в широких пределах задающие параметры, а также не отражает качественных соотношений между ними. Солее рациональным является применение прогрессивных универсальных феноменологических подходов, учитывающих основные характеристики и показатели процессов обработки, в особенности при использовании новых, ранее не применявшихся методов и средств обработки, когда ограниченный объем экспериментальных данных не позволяет в полной мере оптимизировать условия обработки.
В этой связи актуальной является задача дальнейшего развития теоретических вопросов формирования свойств поверхностного слоя и мпкронеровностей обрабатываемой поверхности.
Целью работы является повышение эффективности процесса хонииговання на основе изучения влияния различных факторов на
качество поверхности обрабатываемых деталей, разработка физических представлений о формировании поверхностного слоя при обработке абразивными брусками, выявление рациональных режимов и условий хонингования, в том числе и новыми абразивными брусками без связки.
Методы исследования. Определение взаимосвязи между основными параметрами шероховатости производилось на основе выделения регулярной и случайной составляющих профиля микронеровностей, с последующим анализом случайной составляющей на основе теории вероятностей и математической статистики. Определение силовых остаточных напряжений в поверхностном слое обрабатываемых деталей осуществлялось с использованием положений теории резания металлов, теории упругости и пластичности. Анализ температуры в поверхностном слое хонингуемой детали и термических напряжений производился методами численного моделирования с использованием ЭВМ.
Экспериментальные исследования производились на хонинговальном станке модели ОФ-38А с использованием как стандартных, так и специально разработанных измерительных приборов и средств измерения.
Научная новизна работы заключается в исследовании специфических особенностей нового абразивного инструмента без связки с точки зрения качества обрабатываемой им поверхности; а также в реализации комплексного подхода к вопросам формирования поверхностного слоя при хонинговании, который рассматривает во взаимодействии геометрические, силовые и температурные факторы в процессе их воздействия на обрабатываемую поверхность, в результате чего были разработаны:
теоретические зависимости для определения основных параметров шероховатости (Ra, Rz и tp) обработанной поверхности, в достаточно полной, на наш взгляд, мере учитывающие основные факторы, влияющие на шероховатость обработанной поверхности;
теоретическая модель силового взаимодействия абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью и образования силовых остаточных напряжений в поверхностном слое хонингуемой детали;
- математическая модель образования термических напряжений в
поверхностном слое хонингуемых деталей.
Впервые было исследовано упрочняющее воздействие на обрабатываемую поверхность абразивных брусков без связки.
Практическая значимость. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований предложены методика расчета
основных параметров шероховатости, позволяющая по одному известному высотному параметру шероховатости определять остальные высотные параметры, а также относительную опорную длину профиля; и методика определения остаточных напряжений в поверхностном слое хонингуемых деталей, учитывающая как силовые, так и температурные факторы взаимодействия абразивных брусков с обрабатываемой поверхностью.
Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались на III Межвузовской научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Волгоград, 1996), на 35-й научной конференции ВолгГТУ (Волгоград, 1997), на научно-технической конференции «Шлифабразив - 97» (Волжский, 1997), на 3-й Международной научно-технической конференции «Проблемы повышения качества промышленной продукции» (Брянск, 1998).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (106 наименований) и приложения. Общий объем работы 153 страницы, в том числе 48 рисунков, 3 таблицы.