Введение к работе
Актуальності, проблемы. Повышение эффективности абразивной обработки высокоточных деталей связано с необходимостью проведения научно-исследовательских работ, направленных на определение оптимальных режимов, характеристик инструмента, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Результатом многочисленных исследований в указанных направлениях являются рекомендации, в которых приводится информация, необходимая при разработке технологического процесса шлифования. Достаточно общий характер этих рекомендации в отсутствии количественных зависимостей основных показателей процесса шлифования: режущей способности и стойкости инструмента, шероховатости обработанной поверхности, затрудняет реализацию процесса автоматизированного проектирования технологии абразивной обработки. Следствием этого является необходимость корректировки режимов обработки, характеристик инструмента, состава СОЖ в процессе производства деталей. При изготовлении дегалей подшипников, имеющих значтельную номенклатуру, возрастают затраты на подготовку производства, затрудняется создание техпроцесса шлифования, обеспечивающего оптимальное соотношение качества и себестоимости выпускаемой продукции.
В связи с этим представляется актуальным решение задач моделирования явлений, протекающих в зоне шлифования, результат которых — получение феноменологических зависимостей показателен абразивной обработки, которые могут быть использованы при разработке системы автоматизированного проектирования технологии при производстве подшипников, а также выбора состава СОЖ и характеристик инструмента.
Актуальность поставленных задач вытекает из необходимости анализа значительного экспериментального материала исследований процессов шлифования, выполненных в течение более 25 лет в НИИ абразивов и шлифования Волжского инженерно-строительного института Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии, с целью получения базы данных для системы автоматизированного проектирования технологии шлифования деталей подшипников.
Цель работы - повышение эффективности процесса шлифования деталей подшипника на основе моделирования механо-химических явлении в зоне обработки, позволяющего репизовывать выбор рациональных состава СОЖ и характеристик абразивного инструмента, обеспечивающих требования к качеству выпускаемой продукции при заданной производительности.
Методы и средства исследований. Методологической основой проведенных исследований явился системный подход к анализу процессов, протекающих в контакте «шлифовальный круг - деталь», базирующемся на теоретических положениях физической, коллоидной химии, физико-химической
химической механики материалов, теориях трения, резания, с использованием методов математической статистики. Экспериментальные исследования выполнялись на современных шлифовальных станках с использованием аттестованных измерительных средств. Реологические и структурно-механические характеристики систем, состоящих из СОЖ и продуктов абразивного диспергирования, определялись с помощью ротационного вискозиметра но известным методикам. Поверхностные свойства СОЖ исследовались по методикам, принятым в коллоидной химии. Качество обработанной поверхности оценивалось с помощью профилографа-профилометра со специальной электронной приставкой. Характер и количественные параметры структуры приповерхностного слоя шлифованной поверхности детали определяли методами электронной микроскопии и рентгено-структурного анализа.
Научная новизна работы. Результатом выполненных теорегикс-экспериментальных исследований, внедрения их в производство явилось решение актуальной научной задачи, связанной с повышением эффективности процесса шлифования на основе моделирования механо-химических явлений в зоне шлифования, включающей:
разработку мехапо-химической модели взаимодействия шлифовального круга и обрабатываемой детали, учитывающей образование и характер поведения системы, состоящей из СОЖ и шлама;
феноменологические модели режущей способности и износа абразивного инструмента, шероховатости обработанной поверхности, в основе которых лежат механо-химнчеекпе процессы, сопровождающие диспергирование металла и засаливание рабочего профиля круга;
алгоритм программного обеспечения функционирования автоматизированной системы проектирования технологического процесса шлифования колец подшипников;
методики подбора состава СОЖ, обеспечивающих заданные показатели процесса шлифования: режущую способность и износ инструмента, шероховатость обработанной поверхности;
- результаты опытно-промышленных испытаний и внедрения системы
автоматизирования технологии шлифования колец подшипников.
Практическая ценность работы. В результате проведения теоретико-экспериментальных исследований разработан алгоритм и программное обеспечение автоматизированной системы проектирования технологии процесса шлифования колец подшипников, а также комплекс методов технологических испытаний, необходимых на стадии определения рационального состава СОЖ, обеспечивающего требуемые показатели абразив ной обработки: режущую способность и износ инструмента, шероховатость обработанной поверхности.
Реализация результатов работы. Разработанные алгоритмы расчета основных показателей абразивной обработки и программное обеспечение позволили внедрить на Волжском подшипниковом заводе 15 автоматизированную систему проектирования технологии процесса шлифования колец конических подшипников.
Апробации работы. Основные результаты диссертации докладывались на 1 ч- 5 Межвузовский научно-технических конференциях студентов и молодых ученых (1995, 1996, 1997, 1998, 1999 гг.. Волжский), Международных научно-технических конференциях «Проблемы управления точностью автоматизированных производственных систем» (1996, 1997, 1998 гг., Пенза), Международных научно-технических конференциях «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (Шлпфабразив - 97, 98, 99), Международной конференции и Российской научной школе молодых ученых и специалистов «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий, 1999 г. Москва-Сочи, заседаниях кафедры «Технология машиностроения» и «Конструирование и компьютерное моделирование технологического оборудования в приборо- и машиностроении», Саратовский государственный технический университет, 2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 1 работ.
Структура и обі,см диссертации. Работа состоит из шести глав, заключения, списка литературы (146 наименований), приложения, 130 страниц машинописного текста, 27 рисунков, б таблиц.
