Введение к работе
Актуальность работы Технология обработки деталей абразивными инструментами совершенствуется в направлении повышения производительности процесса шлифования, оптимизации характеристик абразивного инструмента, повышения качества обрабатываемых поверхностей, в том числе точности обработки, автоматизации операций шлифования. В настоящее время процесс глубинного шлифования (ГШ) широко применяется при обработке труднообрабатываемых материалов в авиационной и инструментальной промышленности.
Наибольший интерес при ГШ представляет обработка с максимальной производительностью, что выражается в минимизации времени обработки детали. Основными ограничениями в этом случае являются требования к качеству деталей, а также допустимые режимы эксплуатации оборудования и инструмента. При ГШ деталей ГТД, которые имеют небольшую длину, соизмеримую с протяженностью дуги контакта круга и детали обработка с максимальной глубиной шлифования составляет 10 – 20 %, а остальное время приходится на участки врезания и выхода, где процесс является менее напряженным. В этом случае назначение режимов ГШ с постоянной скоростью продольной подачи может привести к снижению производительности процесса. Поэтому повышение производительности при обработке такого типа деталей может быть достигнуто, если продольную подачу изменять в соответствии с изменением глубины шлифования.
Отсутствие надежных математических моделей, позволяющих прогнозировать процессы плоского ГШ с регулированием продольной подачи, определяет актуальность решения данной задачи для теории и практики ГШ.
Цель работы Повышение производительности глубинного шлифования за счет программного регулирования скорости продольной подачи.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1 Создание алгоритмов управления скоростью продольной подачи на участках врезания и выхода шлифовального круга. Разработка математической модели плоского ГШ с программным регулированием.
2 Разработка математической модели тепловых процессов плоского ГШ с программным регулированием с учетом влияния размеров детали, режимов обработки и характеристик технологического оборудования.
3 Сравнительный анализ результатов расчетов температурно-силовых зависимостей, точности и шероховатости обработки, физико-механического состояния обработанной поверхности при использовании алгоритмов изменения скорости продольной подачи и при постоянной скорости продольной подачи.
4 Разработка методики оптимизации ГШ по максимуму производительности.
5 Разработка программного обеспечения для системы программного регулирования.
6 Разработка практических рекомендаций по использованию ГШ с программным регулированием в машиностроительном производстве.
Методы исследования Теоретические исследования проводились с использованием фундаментальных положений теории резания, теории теплопередачи, технологии машиностроения.
Достоверность и обоснованность научных результатов
Достоверность научных выводов и рекомендаций обеспечивается удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных данных. При обработке экспериментальных данных использовались статистические методы.
На защиту выносятся:
аналитическая модель определения параметров зоны контакта и силы резания при изменяющейся на участках врезания и выхода по определенному алгоритму скорости продольной подачи;
аналитическая модель определения теплового режима шлифования при обработке коротких деталей при изменяющейся скорости продольной подачи;
сравнение результатов расчетов, проведенных для ГШ с постоянной скоростью продольной подачи и с переменной скоростью продольной подачи на участках врезания и выхода по температурно-силовому состоянию, по точности профиля, по шероховатости, по напряженному состоянию;
методика оптимизации ГШ с программным регулированием.
Научная новизна Разработаны основы программного управления скоростью продольной подачи при ГШ коротких деталей, позволяющие повысить производительность обработки. В том числе:
разработана математическая модель ГШ при изменяющейся по заданному алгоритму скорости продольной подачи на этапах врезания и выхода, позволяющая определить законы изменения параметров зоны контакта и силы резания;
разработана математическая модель теплового процесса, возникающего при ГШ коротких деталей, позволяющая определять температурное поле на границе детали, а также учитывать влияние изменяющейся скорости продольной подачи;
сформулирована система ограничений области режимов обработки, обеспечивающих бездефектное плоское ГШ с учетом регулируемого изменения скорости продольной подачи.
Практическая ценность На основе выполненных теоретических исследований разработана методика оптимизации условий плоского ГШ с программным регулированием скорости продольной подачи в зависимости от глубины шлифования, обеспечивающая получение максимальной производительности при обработке деталей и заданных параметров точности с учетом возможностей инструмента и станочного оборудования.
Разработан пакет прикладных программ для расчета технологических параметров, определяющих условия плоского ГШ с программным регулированием скорости продольной подачи.
Реализация результатов работы Основные положения диссертации предложены для внедрения регулирования процессов ГШ на предприятии ОАО «НПО Сатурн» при разработке и оптимизации технологических операций ГШ коротких деталей.
Апробация результатов работы Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на Международной школе-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов им. П. А. Соловьева и В. Н. Кондратьева «Авиационная и ракетно-космическая техника с использованием новых технических решений» Рыбинск, 2006, на Международной молодежной научной конференции «XXXII Гагаринские чтения», Москва, 2006; на шестой всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука – региону», Вологда, 2008.
Публикации По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ: в том числе 6 статей, 4 тезисов докладов.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников. Общий объем работы 132 страницы, 41 рисунок, 7 таблиц, 82 формулы и 121 наименований литературы.
