Введение к работе
Актуальность темы. Возрастающая роль финишных методов обработки обостряет технологическую проблему, связанную с необходимостью их совершенствования Одним из перспективных направлений в разрешении проблемы является повышение эффективности использования шлифовальных кругов по ширине (по высоте), т.е применение кругов с рациональной макрогеометрией Часто производительность процесса и стойкость ограничиваются локальным износом или потерей работоспособности отдельных участков рабочей поверхности круга Значительный приработочный износ возникает при профильном врезном, глубинном и силовом шлифовании и затачивании инструмента, обдирке Уменьшение приработочного износа возможно за счет равномерного на-гружения всей рабочей поверхности круга. Методы и условия, позволяющие обеспечить равный износ круга по профилю, изучены недостаточно Это затрудняет создание адекватной модели равноизносного профиля круга
Недостаточно внимания уделено вопросам формообразования и поддержания квазистабильных рабочих поверхностей круга, изучению условий естественного (самоорганизующегося) изнашивания при различных условиях обработки. Единичны работы, в которых учитывается влияние неодновременности врезания в заготовку участков фасонной поверхности круга, кромочного и краевого износов.
Исходя из сказанного, работа, направленная на повышение эффективности использования шлифовальных кругов за счет совершенствования их профиля, актуальна
Цель работы: Обеспечение рационального использования рабочей ширины шлифовального круга путем совершенствования его макропрофиля и условий удаления припуска
Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи-
исследована неравномерность изнашивания кругов по ширине при профильном врезном шлифовании, глубинном и силовом шлифовании с продольной подачей и затачивании инструмента; выявлена роль естественной прирабатываемое, влияние кромочного и краевого износов,
при профильном врезном шлифовании исследованы условия смены механизма изнашивания круга в момент врезания его в заготовку, выявлено влияние правки на работоспособность участков круга с разными углами наклона к направлению врезания; проанализирована динамика искажения профиля круга с возрастанием числом обработанных деталей,
« исследованы условия удаления припуска кругами с поворачивающимися осями, существенно уменьшающие краевой износ круга и выкрашивание кромок на заготовке при фасонной обработке,
« для кругов, работающих с продольной подачей, выявлены условия прирабатываемости, способствующие образованию равноизносных поверхностей,
исследованы условия по поддержанию работоспособности кругов с равноизносным профилем,
разработаны программные средства для расчета рациональных профилей рабочей поверхности кругов
Методы исследований. В основе теоретических исследований по созданию моделей для расчета профилей рабочей поверхности фасонных шлифовальных кругов, работающих врезанием, учитывались геометрические параметры контактируем ых тел, последовательность изнашивания во времени при неодновременности врезания в заготовку и присутствие различных механизмов износа Параметры кругов, работающих с продольной подачей, определялись на основе принципов естественной прирабатываемости трибосистем при одноуровневом износе - прирабаты-ваемость шероховатых тел, при многоуровневом - вариационный принцип механики При бесцентровом шлифовании рассчитывались профили рабочего и ведущего кругов, близкие к самоорганизующимся В основе принципа равномерности изнашивания фасонной поверхности круга использовалось условие равенства работ, выполняемых абразивными зернами
Разработка научных положений производилась с использованием математического анализа, аналитической геометрии, вариационных методов, теории упругости, теоретической механики, законов термодинамики
Основные положения работы проверены экспериментально с использованием математической статистики, теории планирования экспериментов, методов моделирования, современных методик и аппаратуры
Применялись металлографические, рентгеноструктурные, электронно-микроскопические и другие исследования
Научная новизна работы Разработана теоретическая модель повышения стойкости фасонного круга, учитывающая неодновременность врезания в заготовку его участков и их наклон по отношению к вектору врезания, неравномерность припуска, условия правки,
Определены теоретические предпосылки по расчету профилей кругов, работающих с поворачивающимися осями Разработана математиче-
екая модель по определению геометрии круга, обеспечивающей при повороте радиусный профиль на детали
Разработана математическая модель по определению устойчивого профиля круга, работающего горцам, при одноуровневом шлифовании
Решена вариационная задача по определению квазиустойчивого про-фипя круга при многоуровневом шлифовании, что дает возможность эффективнее использовать всю рабочую ширину круга при заданных режимах обработки
Разработана математическая модель по определению профиля ведущего круга при бесцентровом шлифовании с продольной подачей
Усовершенствована методология изнашивания и ограничения стойкости абразивного инструмента с учетом его способности к самозатачиванию и поддержанию требуемой геометрии
Практическая ценность работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований реализован комплекс технологических мероприятий, направленных на совершенствование макропрофиля круга и условий удаления припуска под обработку, уменьшение приработочного макроизноса, увеличение стойкости, повышение производительности процессов, уменьшение сколов на детали
Получили свое дальнейшее развитие теории, изучающие процессы шлифования и затачивания инструментов, на основе предложенных моделей для расчета рабочих профилей кругов Усовершенствована методология процесса за счет использования комплексной модели изнашивания и ограничения стойкости шлифовальных кругов
Реализация результатов работы. Результаты исследований, новые схемы обработки, методики, устройства внедрены в производство на ряде предприятий гг Чебоксары и Самара
Научно-методические разработки внедрены в учебный процесс трех вузов
Апробация работы. Основные научные положения работы докладывались и обсуждались- на двух международных конференциях «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении» «ПТ-2003» г Н Новгород, 20 06 2003 и «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» г Волгоград, 16-19 09 2003г , на трех Всероссийских конференциях с международным участием «Высокие технологии в машиностроении», г Самара, 20-22 октября 2004 г, 19-21 октября 2005 г и сентябрь 2006 г , на четырех региональных конференциях - «Юность Большой Волги», г Чебоксары, 9 апреля 2005 г , «Актуальные проблемы вузовской науки», г г Москва Чебоксары, МГОУ, 2004, 2006 и 2007 гг, на конференциях Чу-
вашского госуниверситета, 2001 - 2005 гг, на расширенном заседании кафедры металлорежущих станков и инструментов Чувашского госуниверситета, 2007 г, на расширенном заседании кафедры инструментальных систем и сервиса автомобилей машиностроительного факультета Самарского гос техн ун-га, 2007 г
Публикации- По теме диссертации опубпиковано 32 научные работы, две из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, содержащих 120 страниц текста, 102 рисунка, 10 таблиц, выводов по работе, заключения, списка использованной литературы из 170 наименований, 6 приложений на 53 страницах Общий объем диссертации -231 страница
