Введение к работе
Актуальность темы. Важное место в повышении эффективности процесса шлифования занимает правка шлифовальных кругов, обеспечивающая восстановление их геометрической формы и режущей способности. Рельеф рабочей поверхности круга (РПК) формируется алмазным правящим инструментом (ПИ). Однако ПИ при эксплуатации изнашивается, а с ростом площадки износа на его вершине постепенно меняются параметры рельефа РПК, снижается режущая способность шлифовального круга, изменяются уровень и стабильность показателей шлифовальной операции. Проблема совершенствования алмазной правки особенно актуальна в современном автоматизированном производстве. Одним из перспективных путей решения этой проблемы является применение ультразвуковой правки (УЗП) шлифовальных кругов, эффективность которой показали исследования последних лет. Между тем, отсутствуют работы, описывающие связь условий УЗП с рельефом РПК и стабильностью качества шлифованных поверхностей. Нет и научно обоснованных рекомендаций по разработке и внедрению технологии УЗП шлифовальных кругов на автоматизированном шлифовальном оборудовании в условиях массового производства.
В связи с этим работа, направленная на повышение эффективности процесса шлифования путем правки шлифовальных кругов с использованием УЗ-колебаний, является актуальной.
Работа выполнена в соответствии с Генеральным договором о сотрудничестве между Тольяттинским государственным университетом и ОАО «АВТОВАЗ» № 33 на 2001 - 2005 годы, п. п. 1.1.9 и 2.2.5.
Автор защищает:
Результаты теоретического исследования силового взаимодействия алмаза ПИ и абразивного зерна (а.з.) круга, учитывающего реальную форму рабочей поверхности алмаза, параметры УЗ-колебаний ПИ и их влияние на формирование рельефа РПК.
Результаты экспериментального исследования влияния УЗП на основные показатели правки кругов - параметры рельефа РПК, форму рабочей поверхности и износ ПИ, силы правки.
Результаты экспериментального исследования влияния УЗП на основные показатели процесса шлифования - силы резания, съем металла, уровень и стабильность шероховатости шлифованных поверхностей.
Методику расчета параметров многокристального ПИ и условий ультразвуковой правки круга.
Результаты внедрения технологии и техники УЗП шлифовальных кругов в автоматизированное массовое производство.
Цель работы: повышение эффективности процессов шлифования за счёт правки абразивных кругов с использованием УЗ-колебаний.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
Разработаны и экспериментально проверены математические модели, устанавливающие связь между геометрической формой рабочей поверхности правящего алмаза, глубиной правки и параметрами УЗ-колебаний ПИ.
Разработана и экспериментально проверена математическая модель силового взаимодействия правящего алмаза с абразивными зёрнами круга, учитывающая параметры УЗ-колебаний ПИ, геометрические и физико-механические свойства взаимодействующих при правке тел.
Исследовано влияние УЗ-колебаний на основные показатели процесса правки кругов с учётом характера и величины износа ПИ.
Исследовано влияние УЗП на уровень и стабильность основных показателей процесса шлифования с учётом степени износа ПИ.
Разработан способ УЗП шлифовальных кругов ПИ и устройство для его промышленной реализации.
6. Основные результаты исследований внедрены в автоматизиро
ванное массовое производство.
Научная новизна. Разработаны и экспериментально проверены математические модели, устанавливающие связь между геометрической формой рабочей поверхности правящего алмаза, образовавшейся в процессе износа, глубиной правки и параметрами УЗ-колебаний ПИ.
Разработана и экспериментально проверена математическая модель силового взаимодействия правящего алмаза с абразивными зёрнами шлифовального круга. Модель учитывает распределение вершин а.з. в поверхностном слое круга, реальную геометрическую форму рабочей поверхности алмаза, физико-механические свойства взаимодействующих при правке тел, элементы режима правки, силу ударного взаимодействия алмаза и а.з., параметры УЗ-колебаний ПИ и позволяет определить максимальное значение радиальной составляющей силы правки, а также процентное содержание объёмно-разрушаемых а.з. круга, находящихся в слое, толщина которого равна глубине правки.
На основе экспериментального исследования получены математические модели, устанавливающие связь между параметрами УЗ-колебаний ПИ, формой его рабочей поверхности и параметрами рельефа РПК и, как следствие, основными показателями процесса шлифования.
Практическая ценность и реализация работы. На основе результатов теоретико-экспериментального исследования процесса УЗП и последующего шлифования разработаны способ, устройство и инструмент для
УЗП шлифовальных кругов, обеспечивающие стабилизацию процессов шлифования в условиях массового автоматизированного производства.
Технология УЗП внедрена в основное производство ОАО «АВТОВАЗ» с экономическим эффектом 508,5 тыс. руб. (без пересчёта цен за период с 1991 по 2005 годы), а также на ОАО «ГАЗ» и ОАО «Минский подшипниковый завод» на операциях круглого наружного, внутреннего и фасонного шлифования и в учебный процесс Тольяттин-ского государственного университета.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международных научно-технических конференциях «Intergrind-91», Ленинград, 1991 г.; «ULTRASONIC-93», Новосибирск, 1993 г.; «Металлообработка: современный инструмент и инструментальные материалы», Ялта, 1996 г.; «Ультразвуковые технологические процессы - 98», Москва, 1998 г.; «Прогрессивная техника и технология машиностроения, приборостроения и сварочного производства», Киев, 1998 г.; «Технология ремонта машин, механизмов и оборудования», Алушта, 1999 г., на всероссийской научно-технической конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении», Тольятти, 2005 г.
Отдельные результаты работы были представлены в 1993 - 2003 годах на выставках-ярмарках в России (Москва, С-Петербург, Н. Новгород), а также в Венгрии - 1995 г., Германии - 1997 г., Сингапуре - 1993 г., Турции - 2002 г., Франции - 2003 г., Швейцарии - 2000 г.
Автор награжден двумя серебряными медалями ВДНХ СССР.
По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, получено 11 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов по работе, списка литературы (147 наименований) и приложений (65 страниц), включает 238 страниц машинописного текста, 88 рисунков и 17 таблиц.
