Состояние вопроса и постановка задач исследований

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Технологические предпосылки применения сред органического

происхождения в технологии виброобработки деталей

В основе вибрационной обработки лежит процесс взаимодействия перемещающихся относительно друг друга частиц обрабатывающей среды и подвергаемых обработке деталей, представляющих в совокупности систему тел, находящихся под вибрационным воздействием.

В результате взаимодействия осуществляются процессы микрорезания, трения, упругопластической деформации поверхностного слоя, сопровождающиеся тепловыми, адгезионными и диффузионными явлениями. При этом происходит охватывание всего объема обрабатываемой детали. Вибрация и деформирование активизируют химические и физические процессы, происходящие на поверхности обрабатываемой детали.

Таким образом, как следует из обзора работ [1, 4, 8, 14, 25, 29, 33, 45, 53, 56, 60, 68, 72, 74, 83 и др.] процесс вибрационной обработки является сложным комплексом механо-физико-химических явлений, оказывающих существенное влияние на состояние поверхностного слоя обрабатываемой детали.

Имеющаяся на сегодняшний день литература предлагает очень большой спектр разновидностей вибрационных технологии, включающих в себя отделочно-зачистные операции, полирование, упрочнение поверхности и другие. Наиболее серьезные результаты в области исследований методов вибрационной обработки принадлежат [1] и представителям его школы вибрационных технологий.

Анализ обрабатывающих сред получивших применение в технологических процессах вибрационной обработки, представленный в таблице 1, а также в работах [3, 4, 14, 45, 54, 66, 72, 86, 87], позволяет их классифицировать по различным признакам, в частности по первоначальной природе, структуре, типу и формам частиц, по технологической применяемости. В зависимости от первоначальной природы все обрабатывающие среды разделяются на две основные группы: среды неорганического происхождения (природные и синтетические) и среды органического происхождения. В составе группы обрабатывающих сред неорганического происхождения, как показано на Рис. 1, по первоначальной природе можно выделить:

- минералы натуральные природные такие как доломит, кварц, байкалий и т. д.; имеющие гомогенную изменчивую кристаллическую структуру. К этой же подгруппе могут быть отнесены расплавленные натуральные окислы (шлак, корунд, глинозём)

- среды формованные на керамической или полимерной основе имеющие агломерированную абразивную синтетическую структуру. Это как правило абразивные гранулы различной формы и размеров (призмы, конусы и другие)

- металлические обработанные и полированные элементы, имеющие моногенную структуру в виде стальных, и других материалов, шариков, цилиндров и т. д.

- стекловидные, в виде стеклянных и фарфоровых шариков.

Рис. 1 Классификация обрабатывающих сред для ВИО

по первоначальной природе.

Эта группа обрабатывающих сред достаточно фундаментально научно исследована и широко используется в вибрационных технологиях обработки деталей на операциях удаления заусенцев, скругление острых кромок, шлифование, очистки от окалины, полирования, отделки, упрочнение.

Вторая группа обрабатывающих сред – среды органического происхождения представленные на Рис. 2 имеет деревянистую или растительную структуру, которые можно классифицировать, как показано на Рис. 3 по трем семействам:

- косточки фруктов;

- элементы из дерева;

- дробленные гранулы початковых растений.

	Деревянные кубики (5×5 мм)
	Деревянные колышки (5×23 мм) Кубики и колышки используются при сухой шлифовки и полировки.
	Маис (2 – 3 мм) Используется при сухой полировки
	Корка ореха (1,7 – 2,4 мм) Используется для сухой шлифовки и полировки
	Корка ореха (0,8 – 1,3 мм) Используется для полировки
	Косточки плодовых деревьев Используются для шлифовки и полировки
	Измельченные стебли кукурузы Используются для протирки деталей

Рис. 2 Разновидности сред органического происхождения

Однако следует отметить, что целенаправленных научных исследований в области применения сред органического происхождения, для отделки деталей не проводилось. Вместе с тем как видно из таблицы 1 примеры их использования на практике имеют место. В частности для выполнения операций сушки на , оптикомеханический завод» используют древесные опилки. С целью отделки столовых ложек на машиностроительный завод применяют древесные кубики с добавлением полировальных паст. На Мелитопольском моторном заводе внедрена линия виброотделки деталей предусматривающая их вибропротирку гранулами маиса.

Рис. 3 Классификация сред органического происхождения по семействам и применяемости в вибропротирке.

Выше приведённые примеры, а также результаты предварительных экспериментальных исследований по обработке косточками фруктов представленные на Рис. 3 позволяют судить об области предпочтительного применения сред органического происхождения в технологических процессах вибрационной обработки это отделки, полировки, вибропротирки.

Рис. 4 Экспериментальные исследования изменения шероховатости в зависимости от продолжительности обработки косточками

фруктов (вишня) (А = 3мм., f = 30 Гц).

Таблица 1

Применение обрабатывающих сред для различных операций

виброобработки деталей

№ п/п	Состав и характеристика твёрдого наполнителя	Операции
1	2	3
1	Абразивные гранулы ПТ 10 10, ПТ 15 15, ПТ 30 30 (ТУ 2-036-925-83 Волжского абразивного завода).	Удаление заусенцев, скругление острых кромок, шлифование.

Продолжение таблица 1

1	2	3
2	Дробленый абразивный материал «Байкалит»	Удаление заусенцев, скругление острых кромок, зачистка облоя.
3	Бой отходов абразивный кругов различной грануляции.	Удаление заусенцев, очистка от окалины, скругление острых кромок, шлифование.
4	Бой шлифовальных кругов.	Удаление заусенцев до 0,15-0,2 мм толщиной, скругление острых кромок, полирование.
5	Фарфоровые шары (6-10 мм).	Удаление небольших заусенцев, скругление острых кромок, шлифование.
6	Стеклянные шары (2-14 мм).	Полирование чёрных и цветных металлов и сплавов, шлифование деталей из чёрных металлов и медных сплавов.
7	Абразивных гранулы на полимерной связке.	Полирование и отделка поверхностей, скругление и полирование острых кромок.
8	Стальная и чугунная дробь, стальная рубленая проволока с добавлением крупнозернистого абразива твёрдости СТ-ВТ.	Очистка литья от формовочных материалов, очистка от окалины.
9	Металлическая штамповка с добавлением абразивных материалов.	Удаление заусенцев, скругление острых кромок, чёрное шлифование, снятие окалины, очистка литья.
10	Стальные полировальные шарики.	Полирование и отделка, упрочнение, стабилизирующая обработка
11	Литье звездочки.	Очистка литья, удаление облоя.

Продолжение таблицы 1

1	2	3
12	Деревянные кубики с добавлением полировальных паст.	Полирование
13	Войлочные лыжи с добавлением полировальных паст.	Полирование и отделка.
14	Обрезки кожи с пастой.	Полирование и глянцевание.
15	Ореховая скорлупа с добавлением полировальных паст.	Полирование и отделка.
16	Резиновые гранулы.	Мойка деталей от различного рода загрязнений.
17	Древесные опилки.	Сушка деталей после промывки и очистки.

Специфика этой группы обрабатывающих сред обусловлена растительным происхождением, в результате чего их физико-механические и биолого-химические свойства формируются в процессе созревания и последующей переработки и хранения.

В отличии от неорганических сред они обладают меньшей твёрдостью, массой, не имеют абразивной составляющей, в результате чего характеристики динамического состояния органической среды формообразующие и энергетические свойства имеют более низкие показатели по сравнению с виброобработкой деталей природными и синтетическими средами при аналогичных амплитудно-частотных характеристиках процесса.

Особый интерес представляют дроблёные гранулы початков кукурузы, которые могут быть использованы на операциях сушки и протирки деталей после их виброабразивной обработки с применением СОЖ. Эти гранулы не имеют в своём химическом составе кислотных сред, смол, они нейтральны, обладают гигроскопическими свойствами, что позволяет их эффективно использовать на операциях вибропротирки поверхностей детали, по сравнению с древесными опилками.

Эти особенности органических обрабатывающих сред, с учётом присущих им общих закономерностей протекания процесса в условиях виброобработки предопределяют их технологическое назначение на операциях финишной отделки маложёстких, высокоточных деталей гидроаппаратуры, электротехнических изделий, медицинских инструментов, изделий бытового назначения, а также на операциях обеспечивающих как подготовку поверхностей для нанесения антикоррозийных и других специальных покрытий так и улучшения качества уже сформированных на поверхности покрытий.

Каждый вид семейства выделенных в группе органических сред в силу их растительной природы имеет свои особенности и требует проведения специальных научных исследований с целью обоснования их практического применения в технологии виброобработки. В этой связи в рамках настоящего диссертационной работы в качестве объекта исследований были выбраны косточки вишни и дробленые гранулы початков кукурузы в связи с их массовым производством и переработкой на территории России.

Кроме того очень важно подчеркнуть, что применение, выбраных для исследований, видов обрабатывающих сред органического происхождения в технологических целях позволит рационально использовать отходы производств занимающихся переработкой сельхозпродукции.

С целью исследования и обоснования технологических возможностей виброотделки деталей обрабатывающими средами органического происхождения проведём анализ основных закономерностей вибрационной обработки и их влияния на качество и производительность процесса.