Введение к работе
Актуальность темы. При изготовлении ответственных деталей машиностроения, то есть деталей повышенной точности формы и размеров и высокого качества обработанной поверхности в целом, на заключительных этапах их формообразования наибольшее распространение получили процессы абразивной обработки. С абразивной обработкой по точности, качеству изготовления и производительности процесса съема материала сейчас не может сравниться ни один из известных методов финишной обработки.
В последнее время существенным преимуществом абразивной обработки стала возможность совмещать в одном процессе черновые и чистовые операции, исключая при этом такие высокопроизводительные методы лезвийной обработки как фрезерованное и протягивание. Эти новые методы обработки, получили название "глубинное шлифование" и "гюринг-процесс", позволяют повысить производительность обработки в 10-20 раз и исключить применение дорогостоящих инструментов из твердых сплавов на основе вольфрама, кобальта, молибдена, тантала и других дефицитных элементов.
Эффективность методов абразивной обработки в значительной степени определяется эксплуатационными возможностями применяемого абразивного инструмента. Благодаря созданию за последние годы прогрессивных конструкций абразивного инструмента на жесткой основе удалось повысить скорости обработки, интенсифицировать процессы съема материалов на основе никеля, титана, хрома и др., при высоком качестве обработки.
Одним из направлений совершенствования является создание высокопористого инструмента. Практика их применения в машиностроении дает возможность сделать заключение о чрезвычайно перспективности этого класса инструмента как для традиционных методов обработки — шлифования, хонингования, суперфиниширования и др., так и для внедрения новых прогрессивных высокопроизводительных; схем резания. Однако, широкое использование высокопористого абразивного инструмента в машиностроении сдерживается двумя важными обстоятельствами. С одной стороны, известные технологии его изготовления, основанные на применении выгорающих органических и неорганических порообразовагелеи, не отличаются экологической чистотой. С другой стороны, эти технологии сужают уровень эксплуатационных свойств получаемого инструмента вследствие нестабильности его физико-механических характеристик по объему, повышенного дисбаланса, низкой разрывной прочностью и др.
Сложной проблемой остается изготовление высокопористых шлифовальных кругов больших размеров с диаметром 300 ... 600 мм и более. Главная трудность здесь заключается в низкой прочности абразивной массы, которая предопределяет возможность разрушения инструмента при его прессовании, транспортировке, сушке и спекании.
Решение этой проблемы весьма актуальна, так как в общей потребности машиностроительных заводов в абразивных шлифовальных кругах инструмент с большими размерами преобладает: его удельный вес составляет 60 ... 80% от общего объема.
Данная работа выполнена в соответствии с планом
Международного научно-технического проекта "Разработка
высокопористого абразивного инструмента повышенной
производительности и экологически чистой технологии его изготовления" совместно с Техническим университетом г.Хемниц-Цвикау(ФРГ) и Германской научно-технической программой "СУХОЕ ШЛИФОВАНИЕ", которая выполняется совместно с рядом немецких фирм и институтов.
Работа является продолжением исследований по высокопористому абразивному инструменту закрытой структуры, выполняемых в МГТУ "Сганкин" под руководством проф. д.т.н. Старкова В.К. Принципиально новое достижение данного исследования, по мнению автора, — это разработка, изготовление, испытание и промышленное внедрение высокопористых шлифовальных кругов закрытой структуры больших размеров с диаметром 30Q ... 600 мм и высотой до 125 мм, эксплуатационные характеристики которых превосходят известные отечественные и зарубежные аналоги.
Цель работы. Целью данной работы являлось расширение объемов применения прогрессивного абразивного инструмента путем создания высокопористых шлифовальных кругов больших размеров.
Методика исследования. Основные положения и выводы работы обобщены с позиции теории шлифования, теории вероятности и математической статистики, достоверность полученных результатов
подтверждается лабораторными—и—заводскими испытаниями,
практикой внедрения в промышленности.
Комплекс экспериментальных исследований проводился в лабораторных и производственных условиях с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры.
Статистическая обработка, полученных результатов
исследований, проводилась с использованием IBM PC с помощью программ и методов корреляционного и регрессионного анализов.
При разработке программы оптимизации рецептуры абразивной массы применялся аппарат технических и программных средств IBM PC.
Научная новизна работы заключается в:
выявленных закономерностях совместного влияния абразивных зерен, корундовых микросфер и керамической связки на технологические свойства высокопористой абразивной массы (механическую прочность, модуль упругости, выгораемость и др.)
разработанных математических моделях связи масштабного фактора и состава высокопорисгых шлифовальных кругов с твердостью и ее стабильностью в объеме инструмента.
Практическая ценность работы заключается в:
разработанных рекомендациях по улучшению технологических свойств абразивной массы, что обеспечивает бездефектное изготовление высокопористого инструмента больших габаритов;
программе оптимизации высокопористых шлифовальных кругов закрытой структуры с учетом их масштабного фактора (до 0600 мм);
изготовлении и испытании нового инструмента для шлифования без применения охлаждающих сред.
Реализация работы. Разработанные рецептуры и технологии изготовления крупногабаритного высокопористого инструмента закрытой структуры внедрены на АОЗТ "Экоабразив", а также используются при его изготовлении на АО "Абразивный завод "Ильич". Новые высокопористые крути проходят испытания для шлифования без применения охлаждающих сред.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы демонстритовались на 4"й международной выставке «ПОДШИПНИКИ-93» (г.Москва), и 1'й машино-технической ярмарке «МАШИНЭКСПО-93» (г.Москва) и были изложены на VI научном семинаре "Высокие технологии в машиностроении: диагностика процессов и обеспечение качества", "Интерпаргнер-96" г. Алушта (1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы две печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключение, списка литературы /119 наименований/ и приложения. Она изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 34 таблицы.