Введение к работе
Актуальность. Методы абразивной обработки последовательно расширяют область своего применения. Одним из перспективных технологических процессов для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов, таких, как детали газотурбинных двигателей (ГТД), является глубинное шлифование, обеспечивающее сочетание высокой производительности и качества обработки.
В то же время, физические процессы, сопровождающие глубинное шлифование, зависят от ряда технологических условий. Неравномерность рабочих движений, нарушение условий подвода охлаждающей жидкости и дисперсия качества абразивного инструмента приводят к браку ответственных деталей. В частности, неравномерность строения инструмента оказывает влияние на условия теплообмена в зоне контакта, стабильность которого определяет устойчивость глубинного шлифования. Потеря устойчивости влечёт образование нерегулярной волнистости и других дефектов поверхностного слоя детали. Следовательно, для надёжной оценки работоспособности инструмента необходим учёт неоднородности его строения, что представляет трудоёмкую задачу.
Критическая зависимость процессов глубинного шлифования от неоднородности строения абразивного инструмента обуславливает актуальность задачи повышения эффективности шлифования на основе учёта структурной неоднородности при контроле инструментов.
Цель работы. Повышение эффективности шлифования на основе контроля качества абразивных инструментов с учётом структурной неоднородности.
Методы исследования. Работа выполнена с привлечением методов теории колебаний, теории матриц, теории алгоритмических измерений и метода конечных элементов. Моделирование процессов шлифо-
вания основано на законе сохранения энергии.
Научная новизна.
-
Разработаны теоретические предпосылки и математическая модель комплексной аттестации на основе акустического контроля абразивного инструмента, учитывающая его структурную неоднородность.
-
Разработана конечно-элементная колебательная модель шлифовального круга с неравномерно распределёнными свойствами, позво-ляющая по спектру колебаний рассчитывать комплекс характеристик конкретного абразивного инструмента — звуковой индекс и коэффициент структурной неоднородности.
-
Установлено, что вид спектра свободных колебаний (соотношение между частотами) может быть использован для оценки неоднородности строения инструмента.
-
Обоснован новый критерий оценки качества и работоспособности абразивного инструмента — коэффициент структурной неоднородности и методика его определения.
-
Разработана математическая модель процесса шлифования с учётом структурной неоднородности инструмента.
Практическая ценность.
-
Разработана автоматизированная система комплексного акустического контроля абразивного инструмента.
-
Разработана методика определения коэффициента структурной неоднородности абразивного инструмента как критерия его аттестации на операциях обработки ответственных деталей.
-
Разработана методика аттестации абразивного инструмента на ответственных операциях по результатам комплексного входного контроля инструмента по звуковому индексу и структурной неоднородности.
-
Разработана методика расчёта режимов шлифования, учитывающая структурную неоднородность конкретного абразивного инструмента, и обеспечивающая бездефектную обработку.
Реализация работы в промышленности. Результаты исследований внедрены на ОАО «Рыбинские моторы», АББ УНИТУРБО.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: IX Российской научно-технической конференции "Теплофизика технологических процессов" (Рыбинск, 1996); Всероссийской молодёжной научной конференции "XXTV Гагарннскне чтения" (Москва, 1998); XXVI конференции молодых учёных и студентов (Рыбинск, 1999); Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов" (Рыбинск, 1999); техническом семинаре отдела неразрушающего контроля ОАО "ВНИИАШ" (Санкт-Петербург, 1999); технической выставке малого предпринимательства (Рыбинск, 1999).
Публикации. Результаты работы отражены в 10 печатных работах — статьях и тезисах научно-технических конференций.
Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка использованных источников и приложения, содержащего документы о внедрении результатов работы. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, 56 страниц занимают иллюстрации.