Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время существует широкая номенклатура деталей сложной формы, требующих разработки новых технологических процессов для их эффективней обработки. Агрегата и узлы авиационной и ракетно-космической техники, оборудование для химической и нефтегазовой промышленности проектируются конструкторами с использованием материалов с особыми свойствами, в частности, с высокими показателями качества поверхности и усталостной прочности при мало- и многоцикловой нагрузке. Обеспечение этих требований вызывает значительные технологические трудности.
Существующие процессы обработки сложнопрофильных деталей типа рабочих колес, корпусов центробежных насосов и компрессоров, винтовых поверхностей и т.п. не удовлетворяют требованиям, обеспечивающим нормальную эксплуатацию изделий. Большинство известных методов характеризуется низким качеством получаемых поверхностей, значительной долей ручного труда и невысокой производительностью. Зачастую, существующие методы не позволяют производить размерную финишную обработку деталей со сложной геометрией.
Анализируя методы размерной обработки деталей сложной формы. автор остановился на комбинированных методах обработки, сочетающие известную механическую обработку и применяемые в промышленности электрические методы, совместное использование которых позволяет получить технологические показатели, значительно превышающие предельно достижимые значения исходных методов. В настоящее время они являются одними из перспективных и сочетают в себе электрическое и механическое воздействие на материал детали. С применением этих методов решение технологических задач обработки сложнопрофильных деталей /позволяет не только удалять припуск на обработку поверхности, но к получать гарантированные показатели качества поверхностного слоя детали. Вместе с тем большинству известных комбинированных методов обработки присущ существенный недостаток: ограниченные возможности точности обработки. Следствием этого являются повышенная энергоемкость процесса обработки, экономически необоснованный расход инструмента, увеличенное технологичэское время т обработку детали.
Ранее выполненные работы показали, что, управляя составляющими комбинированной обработки, можно повысить отдельные показатели процесса. Однако при этом, как правило снижаются другие технологические характеристики. Особенно это относится к обработке металлическими гранулами, где бесспорное преимущество процесса проявляется в возможности снятия припуска с участков, удаленных от жестког" инструмента на десятки миллиметров. Однако известные единичны; исследования позволили только частично решить проблему местного безразмерного'улучшения поверхности, не раскрыв самого процесс р его возможностей по формообразованию точных поверхностей п .-,:::-
ными свойствами. '
Целью работы, является исследование комбинированного процесса обработки несвязанными токопроводящими гранулами и создание технологии размерной обработки деталей с обеспечением заданного качества поверхности.
В соответствии с поставленной целью исследования сформулированы следующие задачи работы:
-
Исследование влияния концентрации наполнителя на удельную электропроводность рабочей среды и характер ее движения.
-
Разработка математической эдели процесса обработки с использованием твердого токопроводящего наполнителя. Определение оптимальной конструкции гидравлического элемента.
-
Разработка методики определения параметров движения рабочей среды, получение расчетных зависимостей, позволяющих управлять ее размерами и траекторией движения.
-
Разработка методов расчета показателей качества поверхностного слоя (шероховатости, величины и глубижЗ наклепа).
-
Разработка методики выбора материалов и размеров гранул наполнителя в зависимости от заданных технологических показателей.
-
Исследование путей получения заданных технологических показателей при размерной обработке деталей несвязанными гранулами. _ .
-
Разработка типового технологического процесса для размерной электрохимикомеханической обработки сложнопрофильных деталей с использованием твердого токопроводящего наполнителя.
Научная новизна работы заключается в раскрытии механизма и создании модели размерной электрохимикомеханической обработки с применением твердого токопроводящего наполнителя деталей сложной Формы с последующим обоснованием технологических параметров и выбора материала, формы, размеров и концентрации гранул.' обеспечивающих требуемые показатели качества поверхности.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
-
Используя данные о механизме формообразования поверхности при комбинированной обработке и данные о влиянии материала, размеров, Формы и концентрации наполнителя на технологические показатели процесса, разработана технология, позволяющая вести размерную ((работку сложнопрофильных деталей с поверхностями, удаленными от исходного сечения форсунки на расстояние до.100 мм.
-
Для применения метода при обработке тонкостенных деталей и деталей, изготовленных из пластичных материалов, а также для сни-К'лшя энергоемкости процесса, разработана новая конструкция гранул ічполнителя (решение о выдаче патента РФ по заявке N 93036401).
-
Разработана конструкция гидравлического элемента с опти-^сч'М.нкми условиями ввода гранул наполнителя в струю электролита.
которая позволяет максимально снизить энергоемкость процесса.
Достоверность научных положении диссертации, правильность разработанной технологии обработки сложнопрофильных поверхностей подтверждены публикациями в открытой печати и ее практическим использованием на производстве. Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 99.135 млн. рублей. Технология элект-рохимикомеханической обработки была применена для производства медицинского и режущего инструмента и деталей технологической оснастки.
Автор защищает: , 1. Математическув модель процесса размерной комбинированной обработки с применением твердого токопроводящего наполнителя.
-
Выбор оптимальной величины концентрации наполнителя в меж-электродном промежутке и места ввода гранул в струю электролита.
-
Методику определения параметров движения рабочей средь. зависимости, позволяющие управлять ее размерами и траекторией.
-
Методы расчета параметров качества поверхности при комбинированной обработке.
-
Методику выбора материалов и размеров гранул в зависимости от заданных технологических показателей.
-
Технологическое оснащение для получения заданных технологических показателей при размерной обработке несвязанными гранулами.
-
Технологии размерной обработки с применением твердого токопроводящего наполнителя.
Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на Международных научно-технических конференциях "Ресурсосберегающая технология машиностроения" в г. Москве (1993. 1994. 1995).' на- научно-технической конференции "Технологические проблемы производства летательных аппаратов и двигателей" в г. Казани (1993), на Российской научно-технической конференции "Наукоемкие технологии в машностроении и приборостроении" в г. Рыбинске (1994). на Международной научно-технической конференции "Надежность машин и технологического оборудования" в г. Ростове-на-Лону (1994). на 21-й молодежной научно-технической конференции Тага-ринские чтения* в г. Москве (1995). на Международной научно-технической конференции в г. Пенза (1995). на научных конференциях профессорского-преподавательского состава ВГТУ (Воронеж 1993 - 1995).
Публикации, По результатам работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе получено положительное решение о выдаче патента РФ ПО заявке N 93036401.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений; содержит 169 страниц машинописного текста, включая.46 рисунков, 4 таблицы и :-
страниц приложений.
Работа выполнялась на кафедре "Технология машиностроения" Воронежского Государственного технического университета по координационным планам ГК по высшему образованию на 1991 - 1995 гг.. региональной программы "Черноземье" на 1993 - 1995 гг. и межвузовской научно-технической программе "Ресурсосберегающие технологии машиностроения".