Контент-платформа Pandia.ru:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Моделирование профиля рабочей поверхности шлифовального круга с использованием принципов естественной прирабатываемости

 просмотров

На правах рукописи

Салова Дина Петровна

Моделирование профиля рабочей поверхности шлифовального круга с использованием

принципов естественной прирабатываемости

Специальность 05.03.01 – Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Самара 2007

Работа выполнена в Самарском государственном техническом и Чувашском государственном университетах.

Научный руководитель: Заслуженный работник высшей школы РФ

доктор технических наук, профессор

Штриков Борис Леонидович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

НОСОВ Николай Васильевич

кандидат технических наук, доцент

БУРМИСТРОВ Евгений Васильевич

Ведущее предприятие: (г. Самара)

Защита состоится 28 мая 2007 г. в 16.00 часов на заседании специализированного совета Д212.217.02 Самарского государственного технического университета 41, ауд. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан «26» апреля 2007 г.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свой отзыв, заверенный печатью, 44, главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.02

Ученый секретарь

диссертационного совета

Д212.217.02

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающая роль финишных методов обработки обостряет технологическую проблему, связанную с необходимостью их совершенствования. Одним из перспективных направлений в разрешении проблемы является повышение эффективности использования шлифовальных кругов по ширине (по высоте), т. е. применение кругов с рациональной макрогеометрией. Часто производительность процесса и стойкость ограничиваются локальным износом или потерей работоспособности отдельных участков рабочей поверхности круга. Значительный приработочный износ возникает при профильном врезном, глубинном и силовом шлифовании и затачивании инструмента, обдирке. Уменьшение приработочного износа возможно за счет равномерного нагружения всей рабочей поверхности круга. Методы и условия, позволяющие обеспечить равный износ круга по профилю, изучены недостаточно. Это затрудняет создание адекватной модели равноизносного профиля круга.

Недостаточно внимания уделено вопросам формообразования и поддержания квазистабильных рабочих поверхностей круга, изучению условий естественного (самоорганизующегося) изнашивания при различных условиях обработки. Единичны работы, в которых учитывается влияние неодновременности врезания в заготовку участков фасонной поверхности круга, кромочного и краевого износов.

Исходя из сказанного, работа, направленная на повышение эффективности использования шлифовальных кругов за счет совершенствования их профиля, актуальна.

Цель работы: Обеспечение рационального использования рабочей ширины шлифовального круга путем совершенствования его макропрофиля и условий удаления припуска.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

·  исследована неравномерность изнашивания кругов по ширине при профильном врезном шлифовании, глубинном и силовом шлифовании с продольной подачей и затачивании инструмента; выявлена роль естественной прирабатываемости, влияние кромочного и краевого износов;

·  при профильном врезном шлифовании исследованы условия смены механизма изнашивания круга в момент врезания его в заготовку; выявлено влияние правки на работоспособность участков круга с разными углами наклона к направлению врезания; проанализирована динамика искажения профиля круга с возрастанием числом обработанных деталей;

·  исследованы условия удаления припуска кругами с поворачивающимися осями, существенно уменьшающие краевой износ круга и выкрашивание кромок на заготовке при фасонной обработке;

·  для кругов, работающих с продольной подачей, выявлены условия прирабатываемости, способствующие образованию равноизносных поверхностей;

·  исследованы условия по поддержанию работоспособности кругов с равноизносным профилем;

·  разработаны программные средства для расчета рациональных профилей рабочей поверхности кругов.

Методы исследований. В основе теоретических исследований по созданию моделей для расчета профилей рабочей поверхности фасонных шлифовальных кругов, работающих врезанием, учитывались геометрические параметры контактируемых тел, последовательность изнашивания во времени при неодновременности врезания в заготовку и присутствие различных механизмов износа. Параметры кругов, работающих с продольной подачей, определялись на основе принципов естественной прирабатываемости трибосистем: при одноуровневом износе – прирабатываемость шероховатых тел, при многоуровневом – вариационный принцип механики. При бесцентровом шлифовании рассчитывались профили рабочего и ведущего кругов, близкие к самоорганизующимся. В основе принципа равномерности изнашивания фасонной поверхности круга использовалось условие равенства работ, выполняемых абразивными зернами.

Разработка научных положений производилась с использованием математического анализа, аналитической геометрии, вариационных методов, теории упругости, теоретической механики, законов термодинамики.

Основные положения работы проверены экспериментально с использованием математической статистики, теории планирования экспериментов, методов моделирования, современных методик и аппаратуры.

Применялись металлографические, рентгеноструктурные, электронно-микроскопические и другие исследования.

Научная новизна работы

·  Разработана теоретическая модель повышения стойкости фасонного круга, учитывающая неодновременность врезания в заготовку его участков и их наклон по отношению к вектору врезания; неравномерность припуска, условия правки;

·  Определены теоретические предпосылки по расчету профилей кругов, работающих с поворачивающимися осями. Разработана математическая модель по определению геометрии круга, обеспечивающей при повороте радиусный профиль на детали.

·  Разработана математическая модель по определению устойчивого профиля круга, работающего торцом, при одноуровневом шлифовании.

·  Решена вариационная задача по определению квазиустойчивого профиля круга при многоуровневом шлифовании, что дает возможность эффективнее использовать всю рабочую ширину круга при заданных режимах обработки.

·  Разработана математическая модель по определению профиля ведущего круга при бесцентровом шлифовании с продольной подачей.

·  Усовершенствована методология изнашивания и ограничения стойкости абразивного инструмента с учетом его способности к самозатачиванию и поддержанию требуемой геометрии.

Практическая ценность работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований реализован комплекс технологических мероприятий, направленных на совершенствование макропрофиля круга и условий удаления припуска под обработку; уменьшение приработочного макроизноса; увеличение стойкости; повышение производительности процессов; уменьшение сколов на детали.

Получили свое дальнейшее развитие теории, изучающие процессы шлифования и затачивания инструментов, на основе предложенных моделей для расчета рабочих профилей кругов. Усовершенствована методология процесса за счет использования комплексной модели изнашивания и ограничения стойкости шлифовальных кругов.

Реализация результатов работы. Результаты исследований, новые схемы обработки, методики, устройства внедрены в производство на ряде предприятий гг. Чебоксары и Самара.

Научно-методические разработки внедрены в учебный процесс трех вузов.

Апробация работы. Основные научные положения работы докладывались и обсуждались: на двух международных конференциях «Прогрессивные технологии в машино - и приборостроении» «ПТ-2003» г. Н. Новгород, 20.06.2003 и «Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства» г. Волгоград, 16-19.09.2003г.; на трех Всероссийских конференциях с международным участием «Высокие технологии в машиностроении», г. Самара, 20-22 октября 2004 г., 19-21 октября 2005 г. и сентябрь 2006 г.; на четырех региональных конференциях - «Юность Большой Волги», г. Чебоксары, 9 апреля 2005 г.; «Актуальные проблемы вузовской науки», г. г. Москва – Чебоксары, МГОУ, 2004, 2006 и 2007 гг.; на конференциях Чувашского госуниверситета, 2001 – 2005 гг.; на расширенном заседании кафедры металлорежущих станков и инструментов Чувашского госуниверситета, 2007 г.; на расширенном заседании кафедры инструментальных систем и сервиса автомобилей машиностроительного факультета Самарского гос. техн. ун-та, 2007 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 научные работы, две из которых в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения; пяти глав, содержащих 120 страниц текста, 102 рисунка, 10 таблиц; выводов по работе; заключения; списка использованной литературы из 170 наименований, 6 приложений на 53 страницах. Общий объем диссертации - 231 страница.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, поставлена цель, сформулированы основные направления исследований.

Первая глава посвящена анализу теории и практики износа шлифовальных кругов – микроизносу, волнистости круга и макроизносу и их связи с эффективностью процессов. Значительное внимание уделено многоуровневой обработке – профильному врезному, глубинному шлифованию и затачиванию инструмента. То есть, тем процессам, в которых активно используется вся рабочая ширина круга.

Теория и практика эффективной абразивной обработки представлена в работах , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , и других.

Совершенствованию макропрофиля круга и его моделированию посвящены работы , , , , , , , Т. Накадзимы, , , и других исследователей. Условия приспосабливаемости при механической обработке рассмотрены в работах , , , , и других.

Выполненные разработки внесли большой вклад в технологию шлифования. Однако применяемые расчетные модели в ряде случаев несовершенны и нуждаются в уточнении.

Во второй главе рассматриваются методология и методика проведения исследований.

Методология изнашивания и ограничения стойкости кругов

Сформулирована и графически отображена более усовершенствованная методология изнашивания шлифовальных кругов. За основу принята одноуровневая модель изнашивания шероховатых поверхностей, разработанная и , и многоуровневая модель . Она увязывает способность круга к самозатачиванию со стойкостью, выраженной через накопление дефектов в рабочем слое.

В методологии поверхность абразивного круга представлена трибосистемой, имеющей ограничения при износе, связанные с потерей макро - и микрогеометрии, появлением волнистости, потерей точности профиля и способности к поддержанию требуемого качества обработанной поверхности.

Методика проведения исследований

Исследования выполнялись на станках различных моделей, стендах электрокорундовыми, эльборовыми, аэроборовыми, алмазными и другими кругами.

В качестве образцов использовались заготовки различной конфигурации из закаленных и незакаленных сталей различного класса и назначения. Шлифовались заготовки из литого магнитотвердого сплава Ю14ДК24, прутки из дисперсионно-упрочненных композиционных материалов (ДУКМ) на основе меди, упрочненной оксидами, карбидами, боридами, нитридами и другими соединениями, а также содержащими ультрадисперсный углерод. При затачивании инструмента – быстрорежущие стали, твердые сплавы и твердые сплавы совместно со сталью.

При исследовании применялось математическое планирование экспериментов, определялись законы распределения, дисперсии, среднеквадратические отклонения, коэффициенты вариации.

В третьей главе разрабатываются теоретические модели изнашивания фасонного круга при различных схемах удаления припуска.

Круглое и плоское профильное шлифование

Повышенный износ происходит по краям и кромкам круга.

Часто радиальный износ оценивается по сечениям, в которых взаимодействуют тонкие тела прямоугольного сечения. Такая схема неточна: уголки кругов-дисков быстро осыпятся, на них появятся несуществующие в расчетной схеме торцовые рабочие поверхности; на цилиндрической поверхности диска абразивных зерен теоретически меньше, чем на реальной фасонной поверхности; схема не учитывает неодновременности врезания участков круга в заготовку и взаимозависимость изнашивания соседних участков.

В предлагаемом нами исследовании круг и заготовка представлены элементами, контактирующими по ломаным образующим.

Наиболее распространенной схемой врезания круга в заготовку является, например, симметричное врезание радиусного круга в заготовку с меньшим исходным радиусом канавки. Недостатком этой схемы является неодновременность врезания и износа круга. С каждой последующей заготовкой искажение профиля круга по краям и в зоне врезания возрастает.

Другая схема симметричного врезания предполагает на заготовке исходную канавку с таким же профилем, как у круга. В этом случае круг теоретически врезается в заготовку сразу по всей профильной поверхности, что позволяет избежать повышенного краевого износа при врезании. Недостатком схемы является неравномерность радиального припуска.

Для круглого врезного шлифования ориентировочно сопоставление износов по сечениям круга производят по формулам

(1)

где и - износ круга в сечениях 1 и 2; и – усредненные толщины среза материала, удаляемого зернами; и - величины глубин врезания круга в заготовку; и - радиусы круга; и - усредненные радиусы заготовки; α1 и α2 – углы наклона касательных к точкам профиля круга на уровне сечений 1 и 2 к оси заготовки (круга); - показатель степени, характеризующий зависимость толщины среза от износа.

Естественно стремление обеспечить равенство износов по сечениям, когда отношение толщин среза стремится к единице.

Для сопоставления износа круга по ширине при симметричном врезании за базовое сечение удобно принять то, для которого , тогда .

Анализ исследований , , , , и других показывает, что число работающих зерен на фасонной поверхности zф зависит не только от угла α, но и условий прессования кругов, влияния перекрытия зерен, скорости круга и других факторов. На величину zф заметно влияют условия формообразования микропрофиля круга и направление врезания его в заготовку. При правке микропрофиль круга часто ориентирован не по направлению врезания в заготовку, а по нормали к макропрофилю. Врезание круга в заготовку осуществляется перпендикулярно оси. Характер нагружения не одинаково ориентированных выступов-зерен микропрофиля круга в пределах ширины профиля различен.

Исходя из сказанного, формула (1) нуждается в уточнении. Удобно и физически обосновано это сделать, возведя в степень nф. Величина nф отражает условия правки и нагружения работающих абразивных зерен.

Тогда для произвольной точки N

, (при и ), (2)

где индекс «о» соответствует сечению, у которого .

Экспериментально установлено, что при величина при правке алмазным карандашом составляет 0,3...0,6, а алмазной иглой = 0,5...0,75. Значительно больший разброс величины зафиксирован при правке алмазными роликами - от 0,2 до минус 1,5. Хорошие результаты обеспечивает правка обкаткой кругами из карбида кремния зеленого. Относительно стабильные свойства на фасонной поверхности круга обеспечиваются накатыванием роликами из быстрорежущей стали. Для накатки - .

По аналогии с зависимостью (2), получена расчетная формула для упомянутой первой схемы, учитывающая условия правки и врезания, а также номер заготовки:

; (3)

где nф. вр.показатель степени, отражающий условия правки и порядковый номер заготовки; Kx – коэффициент, учитывающий повышенный приработочный износ круга при врезании, при котором происходит фактическое уменьшение величины tвр; p – коэффициент, характеризующий изнашиваемость круга; tвр – величина перемещения круга от начала врезания до полного контакта по образующей заготовки; t – припуск на обработку в сечении, для которого α=0; N3 – порядковый номер заготовки.

Знак «+» в формуле (3) соответствует условиям, когда величина nф отрицательна. При

Для исследуемых условий с коэффициентом вариации результатов (бóльшая величина соответствует меньшим значениям N3); с дисперсией и .

В ряде случаев не удается избежать значительного краевого износа. Например, при шлифовании хрупких материалов.

Шлифование кругами с поворачивающимися осями

Для исключения краевого и обеспечения более равномерного нормального износа круга по профилю была проработана третья схема удаления припуска. Круг, имеющий в осевом сечении расчетный монотонный профиль, симметрично входит в контакт с заготовкой, впадина (выступ) которой имеет тот же расчетный профиль, как это имеет место во второй схеме. Далее для удаления припуска возможны различные комбинации с врезанием, поворотом круга и продольным перемещением.

На практике для шлифования радиусных канавок на резцах применяют схему, при которой ось круга изначально развернута на некоторый угол ψ от перпендикулярного положения к направлению канавки.

При обработке канавок третья схема позволяет реализовать преимущества двух раннее рассмотренных: отсутствие неодновременного врезания, исключение краевого износа. Дополнительным преимуществом схемы является выравнивание условий работы зерен по ширине круга за счет его разворота.

Нами проработана 4-я схема удаления припуска, по которой профиль круга соответствует требуемому профилю детали. В исходном положении круг развернут относительно детали на заданный угол. При последующем врезании и повороте круг возвращается в классическое состояние. Управляя подачами, можно обеспечить равномерный износ круга, минимизировать краевой износ. При обработке хрупких материалов третья и четвертая схемы позволяют практически полностью исключить сколы по краям канавки.

Особенностями 3-ей и 4-ой схем удаления припуска являются сложные взаимосвязи геометрических параметров с углом их разворота и формой шлифуемой поверхности.

На рисунке 1 показана схема профилирования абразивного круга, развернутого на угол α=5о при формообразовании радиусного желоба R=15 мм. При расчете параметров круга учитывалось, что граничными условиями являются максимальные радиусы сечений круга, которые не превосходят соответствующие радиусы кривизны эллипсов в точках касания, а продольные сечения канавки (прямоугольники) не пересекаются с соответствующими сечениями круга (эллипсы). При невыполнении этих условий профиль круга срезается.

Радиус точки К равен ,

где r – радиус канавки; t – высота подъема оси канавки до ее граничной плоскости; a – угол поворота круга.

Радиус-вектор Rк наклонен к координатной плоскости на угол φ. В виде, удобном для расчета .

Рисунок 1 – Расчет профиля круга, работающего по 3-й схеме

Требуемая ширина круга для обеспечения канавки

, .

Для произвольной точки А решение при определении RA необходимо искать из уравнения: (4)

где ; xe – смещение центрального эллипса вдоль оси Ox при удалении сечения круга от осевого, ; ; Rв – внешний радиус круга; .

Уравнение (5) решается методом хорд с применением ЭВМ

(5)

На участке функция имеет один экстремум.

Найденное значение x из уравнения (4) подставляется в (5) и рассчитывается радиус сечения круга в заданном сечении с координатой z. Расчеты выполнены по разработанной программе.

Получены решения и программа расчета для реализации 4-ой схемы врезания при формообразовании радиусного желоба.

Третья и четвертые схемы вполне реализуемы при круглом врезном шлифовании канавок с монотонным профилем. При этом величины максимально-допустимых радиусов круга и величин углов поворота больше, чем при шлифовании желобов, что расширяет технологические возможности схем.

На рисунке 2 показана схема, поясняющая методику расчета профиля круга в нормальном сечении при шлифовании наружной канавки r =15, например, кольца, при повороте круга на угол α=10°.

Точки кривой АКВБГА являются касательными к диаметральным сечениям круга. Должно быть касание в одной точке, а пересечения в рабочей зоне отсутствуют. Радиусы кривизны кривой АКВБГА должны превышать радиусы соответствующего сечения круга или иметь различные направления прогиба. Уравнение линии АКВБГА получено сечением торовидной фигуры круга плоскостью, перпендикулярной оси его вращения:

где R – радиус осевой окружности торовидной фигуры шлифовального круга (на рисунке 2, R=50); d – смещение секущей плоскости (ее проекция – прямая L) от оси Oy (d = 8).

Рисунок 2 - Схема построения сечения тора плоскостью (oz – ось вращения шлиф. круга)

Правку кругов, работающих по третьей схеме, кинематически нетрудно реализовать с помощью правящих устройств, геометрия которых способна воспроизвести геометрию прошлифованных поверхностей или править по копиру. При шлифовании желобов – это аналогичный желоб, при шлифовании колец – это, например, алмазный ролик с канавкой, соответствующей канавке на детали. Можно править алмазным карандашом, траектория которого описывает в пространстве контактную форму детали. На рисунке 3 показана расчетная схема, позволившая описать процесс формообразования прямой канавки радиусом r торовидным кругом с большим радиусом R и малым r, то есть реализовать 4-ую схему врезания.

Рисунок 3 – Расчетная схема

по управлению торовидным кругом

Во всех представленных схемах, управляя подачами и припусками на обработку, можно обеспечить примерное равенство износов по всему профилю круга и, естественно, точный профиль на детали.

Условие равноизносности профиля круга можно выразить обобщенной зависимостью через припуски под обработку в произвольной точке канавки и точке, для которой

,

где - коэффициент, учитывающий геометрические условия контакта тел за период стойкости круга;- приведенный угол наклона касательной к произвольной точке круга N, учитывающий искажение профиля круга; - показатель степени, учитывающий условия правки и работы круга.

Шлифование конических и ступенчатых поверхностей

Для обеспечения равноизносности широкого конического круга, работающего по методу врезания, разработана и реализована математическая модель.

Получены расчетные зависимости для определения припусков под обработку, обеспечивающие равноизносность круга при шлифовании на торцекруглошлифовальном станке.

Четвертая глава посвящена построению усовершенствованных моделей по расчету макропрофиля рабочих поверхностей кругов на базе принципов естественной прирабатываемости при заточке, круглом и плоском шлифовании с продольной подачей. Рассматривались условия одноуровневого и многоуровневого изнашивания кругов. За одноуровневое принималось изнашивание кругов в пределах одного рабочего слоя абразивных зерен, высота которого не превышает фактическую глубину резания. Многоуровневое изнашивание характерно для условий, при которых возможно образование заборных частей с высотой, большей фактической глубины резания.

Одноуровневое изнашивание при плоском шлифовании

На рисунке 4 показана расчетная схема для определения равноизносного профиля круга, работающего торцом, при одноуровневом изнашивании. Она более приближена к реальном процессу, чем базовая модель, предложенная , и схема , так как учитывает как вращение кольца, его поступательное перемещение, так и несимметричность нагружения выступов в направлении поступательного перемещения трибосистемы.

Заготовка представлена упругим полупространством, а контактные абразивные зерна – системой связанных между собой цилиндрических выступов с плоскими основаниями, которые в процессе работы изнашиваются по закону

,

где - линейный износ в центре -го выступа (зерна); - усилие, действующее на выступ; - минимальная нагрузка на выступ, соответствующая началу его износа; - скорость -го выступа; - характерная скорость скольжения. Система вращается с постоянной угловой скоростью и движется поступательно с постоянной скоростью . При изнашивании выступов она перемещается с постоянной скоростью по нормали к границе упругого полупространства. Приработанные выступы (зерна) углублены в заготовку на высоту .

Рисунок 4 –Модель

одноуровневого изнашивания круга

Радиус контактной площадки выступа равен а, расстояние между выступами – S. Плотность выступов на поверхности кольца - , где r и - полярные координаты.

Расчетная зависимость для определения относительной равноизносности выступов, расположенных в разных слоях приработанной системы, имеет вид где;;; ; ; и - полярные координаты.

Формула получена, исходя из условий реального нагружения круга в пределах полярных углов и от /2 до /2 при удалении слоя , что выгодно отличает ее от известных зависимостей.

Расчеты по формуле (6), выполненные по программе, показывают, что профиль круга выпуклый. Его периферийный участок имеет вид параболы, а остальная часть хорошо описывается эллипсом.

Многоуровневое изнашивание

Для описания устойчивой формы круга воспользовались вариационными принципами механики, в частности, решениями . В качестве исходной предпосылки выбрана математическая модель, показанная на рисунке 5, которая адаптирована для плоского шлифования торцом круга. Вариационной задачей является определение устойчивого профиля контакта bc между двумя цилиндрическими телами (кругами), вращающимися на одной оси, и пластиной (заготовкой), шириной симметрично врезающейся между ними под действием силы Q.

Рисунок 5 – Модель плоского многоуровневого изнашивания круга

Решением этой вариационной задачи применительно к шлифованию является экстремаль bc, отражающая процесс, при котором значительная доля энергии связана с резанием материалов. С учетом кромочного износа круга и наличием на нем псевдокалибрующей части экстремаль описывается системой уравнений

, ,

где - угол наклона касательной к произвольной точке экстремали; - усредненный угол наклона центрального участка реального профиля; .

При где - ширина центрального участка заборной части круга. Угол колеблется в пределах 58...84о, соответственно - от 25 до 2о.

Существует связь между соотношениями технологических сил резания и приработанной формой (имеющей псевдокалибрующую часть). При глубинном шлифовании и глубинной заточке

а ,

при силовом а .

Ширину псевдокалибрующей части круга при известном соотношении сил и для глубинного и силового шлифования определяем по формуле ,

где - коэффициент, характеризующий жесткость технологической системы;- коэффициент, равный отношению сил и при маятниковом шлифовании, =0,025...0,07.

Величина должна быть больше нуля, в противном случае исследуемый профиль неравноизносный. Ее величина должна составлять малую часть от общей ширины заборной части , иначе на круге появится нежелательный дополнительный цилиндрический поясок.

При глубинной обработке закаленных сталей Р18, Р6М5 приработанными эльборовыми кругами . Согласно расчетам , , что хорошо согласуется с практикой.

При силовом шлифовании корундовыми кругами и

, а .

Ориентировочно .

Анализ условий работы кругов, имеющих установившуюся форму, показывают наличие связи между формой и интенсивностью напряженного состояния в зоне резания, которая создается температурой и скоростью деформации. Это подтверждает проявление синергетических принципов в рамках термодинамики необратимых процессов, одним из которых можно представить процесс многоуровневого шлифования. Именно при многоуровневом шлифовании у трибосистемы есть возможность для приспосабливаемости. Устойчивость формы круга обеспечивается взаимодействием геометрических условий и силовой напряженностью контакта.

Установлено, что реверсирование невыгодно с точки зрения рационального использования круга. Оно не только нарушает условия равноизносности круга при прямом ходе, но и уменьшает рабочую часть круга. При маятниковом (многопроходном) шлифовании уменьшение рабочей части круга объясняется теми же причинами. Нерационально работать кругами с узкой рабочей поверхностью, так как влияние кромочного износа затрудняет условия приспосабливаемости, особенно при обработке коротких заготовок.

Бесцентровое шлифование широкими кругами

При бесцентровом шлифовании с продольным перемещением заготовки ведущему кругу правкой придают форму однополосного гиперболоида вращения или близкого ему тела.

Рисунок 6 - Расчетная схема по определению формы ведущего круга

Первоначальный контакт круга с заготовкой осуществляется по одной-двум точкам. Круг требует приработки. Нами получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать более рациональный профиль ведущего круга. Радиус круга определили из расчетной схемы, показанной на рисунке 6.

(7)

Координату находили как экстремум (минимум) функции (7): ,

где a –расстояние между осями ведущего круга и детали на уровне горловины ведущего круга, мм; β – угол скрещивания осей детали и ведущего круга, рад; b – расстояние по оси ведущего круга от его горловины, мм; R – радиус шлифуемой детали, мм.

На рисунке 7 впервые показана линия пространственного контакта детали с ведущим кругом, горловина которого находится на уровне ее середины.

Рисунок 7

Получено уравнение, описывающее оптимальный профиль заборной части рабочего круга.

Разработаны программы для расчета профилей рабочего и ведущего кругов.

В пятой главе приводятся результаты исследований по проверке выдвинутых теоретических положений, даются рекомендации по их использованию. Определяются экспериментальные параметры. Делаются расчеты. Анализируются параметры процесса, в том числе качество обработки. Анализируются результаты опытно-промышленных проверок и внедрения.

При анализе предложенных разработок и внедрении исследовались качественные показатели процессов: точность, шероховатость, микротвердость, отсутствие на обработанной поверхности дефектов, уровень остаточных напряжений, условия работы заточенного инструмента и т. п.

Научно-исследовательские разработки внедрены на предприятиях: «Литейно-инструментальный завод», г. Чебоксары; «Диском», г. Чебоксары; , г. Чебоксары; электроаппаратный завод», г. Чебоксары; «Амвиар», г. Самара; ; центр тракторов и строительно-дорожных машин», г. Чебоксары.

Наиболее полно разработки реализуются на станках с ЧПУ.

Экономический эффект получен при обработке радиусных канавок по предлагаемым схемам врезания, глубинном и силовом шлифовании, заточке инструментов, повышении эффективности обработки сплавов ДУКМ и Ю14ДК24, бесцентровом шлифовании. Эффект получен за счет экономии абразивных кругов, снижения затрат на правку, увеличения производительности процессов.

Научно-методические разработки внедрены в учебный процесс Самарского технического университета, Чувашского госуниверситета и Чувашской государственной сельскохозяйственной академии.

В приложениях даны программы для расчета, графики, вспомогательный экспериментальный материал, акты опытно-промышленных проверок, акты внедрения и другая информация.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов в производство решена актуальная научная задача, направленная на повышение эффективности использования шлифовальных кругов за счет совершенствования макрогеометрии их рабочей поверхности и условий удаления припуска. При моделировании профиля круга использован принцип естественной прирабатываемости с учетом влияния кромочного и краевого износа.

Научные и практические результаты состоят в следующем:

1. Исследована неравномерность изнашивания кругов по ширине, выявлена роль естественной прирабатываемости.

2. При профильном врезном шлифовании установлены условия смены механизмов изнашивания рабочих поверхностей круга при неодновременном врезании их в заготовку. Выявлено влияние условий правки и наклона участков профиля на их работоспособность. Разработана теоретическая модель повышения стойкости круга.

3. Усовершенствованы условия удаления припуска кругами с поворачивающимися осями. Разработана математическая модель по определению геометрии круга, обеспечивающей при повороте радиусный профиль на детали.

4. Предложены расчетные зависимости по поддержанию равномерного износа круга при торцекруглошлифовании, шлифовании широких конусов и ступенчатых поверхностей.

5. Для кругов, работающих с продольной подачей, выявлены условия прирабатываемости, способствующие образованию квазиравноизносных поверхностей.

6. Решена контактная задача по определению устойчивого профиля круга при одноуровневом шлифовании, что позволило эффективнее использовать рабочую поверхность вследствие равномерного ее нагружения.

7. Решена вариационная задача по определению квазиустойчивого профиля круга при многоуровневом шлифовании, что дает возможность эффективнее использовать всю рабочую ширину круга при заданных режимах обработки.

8. Определен профиль ведущего круга при бесцентровом шлифовании напроход, что существенно уменьшило время приработки кругов и увеличило производительность процесса.

9. Определены параметры аппроксимирующих профилей кругов, что упрощает технологию их правки.

10. Исследованы условия по поддержанию работоспособности кругов с квазиравноизносным профилем. Определены пределы динамической устойчивости приспособления для непрерывной правки и очистки круга.

11. Усовершенствована методология изнашивания и ограничения стойкости абразивного инструмента с учетом его способности к самозатачиванию и поддержанию требуемой геометрии.

12. Результаты исследований внедрены на ряде предприятий с общим экономическим эффектом свыше 260 тыс. рублей. Эффект получен, в первую очередь, за счет экономии абразивных кругов и снижения затрат, связанных с правкой.

Основные положения и результаты исследований отражены в публикациях [Текст]:

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ

1.  Штриков, Б. Л. Особенности износа и правки круга при глубинном шлифовании с продольной подачей и заточке инструментов / , // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». – 2005. – вып. 39. – С.180-183.

2.  Воронцов, Ю. И. Аппроксимация профиля круга при глубинном шлифовании напроход / , , // Вестн. Чуваш. ун-та. Сер. «Естественные и технические науки». – 2004. - № 2. – С. 101-104.

Публикации в других изданиях

3. Воронцов, Ю. И. Непрерывная правка и очистка шлифовальных кругов / , ; Чув. ун-т. - Чебоксары, 2001. – 7 с. – Деп. в ВИНИТИ 16.01.01, № 000.

4. Салова, Д. П. Особенности износа фасонного шлифовального круга / // Прогрессивные технологии в машино - и приборостроении. ПТ – 2003: сб. науч. тр. межд. конф./Нижегор. техн. ун-т. – Н. Новгород, 2003. – С. 181-185.

5. Салова, Д. П. Динамика непрерывной очистки кругов / // Высокие технологии в машиностроении: сб. науч. тр. междун. конф. / Самар. гос. техн. ун-т. – Самара, 2004. – С. 40-41.

6. Штриков, Б. Л. Износ фасонных шлифовальных кругов при различных условиях их врезания в заготовку / , // Высокие технологии в машиностроении: сб. науч. тр. междун. конф. / Самар. гос. техн. ун-т. – Самара, 2005. – С. 143-145.

7. Штриков, Б. Л. Управление оптимизацией производства сложнопрофильных деталей / , и др. // Практический менеджмент в регионе: сб. науч. тр. / Чуваш. ун-т. – Чебоксары, 2005. – С. 176-186.

8. Осколков, А. С. Совершенствование условий фасонного шлифования радиусных канавок / , и др. // Роль науки в формировании специалиста: сб. науч. тр., вып. 4 /Моск. гос. откр. ун-т. – М. – Чебоксары, 2006. – С. 88-91.

9. Салова, Д. П. Анализ прирабатываемости тел при высоких относительных скоростях скольжения / [и др.] // Роль науки в формировании специалиста: сб. науч. тр., вып. 4 / Моск. гос. откр. ун-т.. – М. – Чебоксары, 2006. – С. 92-95.

10. Салова, Д. П. Усовершенствованная модель изнашивания фасонного инструмента / // Высокие технологии в машиностроении: сб. науч. тр. Интернет-конф. / Самар. гос. техн. ун-т. – Самара, 2006. – С. 252-255.

11. Штриков, Б. Л. Обработка прямых радиусных канавок с разворотом шлифовального круга / , и др. // Высокие технологии в машиностроении: сб. науч. тр. Интернет-конф. / Самар. гос. техн. ун-т. – Самара, 2006. – С. 282-284.

12. Штриков, Б. Л. Определение относительной абразивной способности шлифовальных кругов / , и др.; Чув. ун-т. – Чебоксары, 2006. – 7 с. – Деп. в ВИНИТИ РАН 13.04.06, 2006.

13. Штриков, Б. Л. Обработка результатов при измерении импульсных температур шлифования / , и др.; Чув. ун-т. – Чебоксары, 2006. – 7 с. – Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.06, 2006.

14. Штриков, Б. Л. Анализ профилограмм микропрофилей абразивных кругов / , и др.; Чув. ун-т. – Чебоксары, 2006. – 14 с. – Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.06, 2006.

15. Штриков, Б. Л. Аналитическое определение длины дуги контакта и длины единичного среза при шлифовании / , и др.; Чув. ун-т. – Чебоксары, 2006. – 15 с. – Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.06, 2006.

16. Штриков, Б. Л. Экспериментальное исследование мгновенной зоны контакта шлифовального круга с заготовкой / , и др.; Чув. ун-т. – Чебоксары, 2006. – 9 с. – Деп. в ВИНИТИ РАН 17.04.06, 2006.

17. Мишин, В. А. Динамометрический стенд для исследования процессов резания / , , // Инновации в образовательном процессе: сб. тр. межрег. науч.-практ. конф. Вып. 5 / Моск. гос. откр. ун-т. – М., 2007. – С. 129-132.

18. Салова, Д. П. Определение установившейся формы круга при одноуровневом износе / , , // Инновации в образовательном процессе: сб. тр. межрег. науч.-практ. конф. Вып. 5 / Моск. гос. откр. ун-т. – М., 2007. – С. 142-147.

19. Салова, Д. П. Оптимизация формы круга при многоуровневом износе / , // Инновации в образовательном процессе: сб. тр. межрег. науч.-практ. конф. Вып. 5 / Моск. гос. откр. ун-т. – М., 2007. – С. 148-153.

Заказ № 000 Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

Типография Сам ГТУ

44. Главный корпус.

Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Моделирование - понятие широкое

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалоги
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьер

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказЭкономикаРегионы РоссииПрограммы регионов
История: СССРИстория РоссииРоссийская ИмперияВремя2016 год
Окружающий мир: Животные • (Домашние животные) • НасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШкола
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовМуниципалитетыМуниципальные районыМуниципальные образованияМуниципальные программыБюджетные организацииОтчетыПоложенияПостановленияРегламентыТермины(Научная терминология)

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства