автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение эффективности глубинного шлифования путем стабилизации термодинамических условий обработки

ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЙ

РЫБИНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Михрютин Вадим Владимирович

УДК 621.923

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЛУБИННОГО '

ШЛИФОВАНИЯ ПУТЁМ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.03.01 - Процессы ма>а. ско/1 и $из:«о-техлической обработки, стопки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рыбинск 1994

Работа выполнена на кафедре "Процессы и оборудование гибких производственных систем" Рыбинского авиационного технологического института

Научный руководитель: Член-корреспондент Академии

технологических наук Российской Федерации, Засл. деятель науки и техники России, доктор технически наук, профессор Силин С.С.

Официальные оппоненты: Член-корреспондент Академии

технологических наук Российской Федерации, Засл. деятель науки к техники России-, доктор технически» наук, профессор Латышев В.Н.

кандидат технических наук Полетаев В. А.

ведущая организация: Рыбинское конструкторское бюро моторостроения

Защита диссертации состоится "_"_1994 г. в

_часов на заседании специализированного Совета

Д 064.42.01 при Рыбинском авиационном технологическом институте по адресу: 152934, Рыбинск, Ярославская обл.. ул.Пушкина. 5'3, ауд. 23?.

Просим Вас принять участие г обсукденни диссертации или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью организации, по адресу института.

0 диссертацией мошо ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_1994 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Б.М. Конюхов

ОБШЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В современной машиностроении используются изделия из высокопрочных н твёрдых материалов (жаропрочные сплавы, керамика, кристаллы для электроники, алмаз) в большинстве случаев обрабатывающиеся только плифованием. Традиционные методы шлифования предназначены обычно для съёма небольших припусков, поэтому для изготовления деталей из труднообрабатываемых материалов были разработаны процессы шлифования, по производительности успешно конкурирующие с лезвийной обработкой.

Одним из интенсивно развиваеных способов абразивной обработки является глубинное шлифование, сочетаюяее возможности больших сьёмов металла с высотам качеством обработанной поверхности. Указанные достоинства привели к широкому внедрению его на »¡редлриятиях авиационной проныиленностн н других отраслей наииностроения.

Процесс врезного глубинного шш$ования предъявляет ряд требований к оборудования, его настройке. выбору режимов и других условий обработки, при которых этот метод действительно эф-^ектизе». Невыполнение этих требования в болыпин-стзо случаев приводит к образозанитз на поверхности детали макронеровностеЯ в виде волнистости нерегулярного характера ("дробления"), и появлении пятен цветов побеяалости (призо-гов) ко только'на обработанной поверхности, но и на торцевых поверхностях детали. Рекомендации по устранению этого дефекта не столь очевидны и определяется протекающими в зоне обработки физическими процессами.

Цель работы. Позыпение эффективности глубинного пли$о-вания на основе управления физическими процессами, определяющими его стабильность.

Научная новизна,

1. Выполнен теоретически и экспериментальный анализ температурных деформаций детали при нестабильном протекагши глубинного олифования. Установлено, что макроизросности обработанной поверхности в виде волн при глубинном плифопании обусловлены локальными температурными деформациями детали.

, 2. Разработана методика экспериментального определения одновременно температурных деформаций детали, упругих тэ~ формаций станка и износа круга в процессе обработки.

3. Получены аналитические выражения для величины и скорости температурного расширения детали в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности, определяющие стабильность процесса,

4. Применительно к глубинному шлифованию разработана методика расчета температур шлифования и баланса тепла в зоне действия режущего зерна, учитывающая одновременно дискретный характер тепловыделеииР, ограниченность зерна в пространстве, взаимовлияние тепловых потоков на площадках контакта по передней и задней поверхностям и отвод теплоты в пропитанную охлаждающей жидкостью матрицу круга.

Практическая ценность.

1. Разработана методика расчёта, режимов шлифования, реализованная в виде прикладной программы.

2. Разработанные на основе экспериментальных и теоретических работ представления о физических процессах, протекающих при глубинном шлифовании. позволяют осознанно подходить к проблемам, возникающим в практической деятельности.

3. Практическое применение выявленных эакйномерностей позволило разработать ряд технических решений, новизна которых подтверждена авторскими свидетельствами, а именно ' -устройство для стабилизации условий подвода смазочно-охлах-дающей жидкости (С02), способ снижения расхода круга при глубинном шлифовании с непрерывной правкой, способ повышения точности обработки коротких деталей.

Реализация научно-технических разработок в промышленности. Результаты исследований внедрены на предприятии "Вымпел" Акционерного судостроительного обяества, в бюро автоматизации Акционерного общества "Рыбинские моторы" и малом предприятии "Градиент",

Методы исследования. В основу модели процесса глубинного шлифования положен один из фундаментальных законов - закон о превращении и сохранении энергии. Расчёты и обработка экспериментальных данных производились на персональных компьютерах. Экспериментальная часть проводилась на специализированных станках с'использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах: VIII научно-

технической конференции '"Теплофизика технологических процессов" (Рыбинск, 1992К Всесоюзной научно-технической конференции молодых учёных "Проблемы повышения производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного производства" {Андропов, 1986); научно-технической конференции "Прогрессивные решения технологии маыиностроения в механообрабатьгаающем и сборочном производстве" (Санкт-Петербург. 1992); Научно-техническом семинаре ЛТН РФ ВВО "П.вышениз эффективности машиностроительного производства" (Нижний Новгород. 1993); Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы у. технологии мапи-ностроения" (Москва. 1993).

Публикации. Результаты обобщения исследования и внедрения их о производство отргтены в 10 научно-технических статьях и тезисах научно-технических конференция. Получс о 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и оОьём диссертации. Работа состоит из введения. четырёх глав, обгцих выводов, списка использованных источников и прилокения. содержащего документы о внедрении результатов работы. Диссертация изложена, на 164 страницах мапинописного текста, 65 страниц занимают иллюстрации.

С0ДЕпНАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА!. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глубинное шлифование характеризуется величинами подач стола от 20 до 6000 км/кии и припусками до нескольких миллиметров, снимаемым» за один рабочий ход. Важным условием осуществления процесса является применение мелкозернистых высокоструктурных высокопористых шлифовальных кругов и обильная подсча сказочно-охлаждающей вддкости с давлением до 10 НПа в зону контакта шлифовального круга и детали.

Как и любому процессу механической обработки, глубинному шлифованию сопутствует ряд нежелательных явлений, приводящих к образованию дефектов на обработанных поверхностях деталей. Наиболее характерным для глубинного шлифования дефектом является образование на поверхности детали специфических макронеровностей в виде волн нерегулярного характера

("дробления"], сопровождающегося появлением прижогов, распространяющихся лаве на поверхности, прилегающие к обработанной. Указанное явление сопровождается резким колебанием силы резания. Если обрабатываемая поверхность детали долина быть получена за один рабочий ход. возникновение такого дефекта означает неисправимый брак. Если поверхность обрабатывается за несколько рабочих ходов, то небольшая по величине волнистость мокет быть устранена на этапе чистовой обработки, однако н в этом случае часто на обработанной поверхности остаются дефекты в виде микротрещин.

Анализ существующей литературы показал, что единого мнения о причинах появления этого дефекта нет. Часть авторов -считает, что низкочастотные волны, частота меньше 1 Гц, на саном деле образуются при изменении амплитуды высокочастотных колебаний упругой системы станка.

Внешне волны в большинстве случаев на поверхности представляют собой округлые впадины с вогнутым профилем, объяснить появление которых формообразующими движениями шли$о- • вального круга и детали затруднительно. Поэтому обоснованной представляется и другая точка зрения, основанная на предположении. что наблюдающиеся колебания мощности плифованпя. приводящие к появлению дефектов на поверхности детали, связаны с кризисным переходом режима кипения сназочно-охлаждающей яидкостн в зоне контакта из пузырькового в плёночный. Образующийся слой пара изолирует поверхность изделия от охлаждающей кидкости, Температура поверхности резко возрастает от 110-160 до 1000 °С.

Практикам хорошо известно, что подобный дефект возникает при нале шаек отклонении сопла для подачи СОЕ от оптимального полоазния, колебании скорости перемещения стола, недостаточной глубине и подача праЕКИ, неуравновеиенности (биении) шлифовального круга. Предельная подача стола и глубина шлифования такяе ограничиваются возникновением именно этого дефекта. Добиваются его устранения снижением твёрдости круга, увеличением его пористости, улучшением условий подвода СОК, сншением продольной подачи или глубины резания.

На основе анализа литературы предложено несколько гипотез. Нестабильность глубинного шлифования обусловлена:

1) вибрациями в технологической системе;

т

2) особой характеристикой упругой системы, когда с увеличением сил резания круг ещё больше врезается в деталь;

3) локальными температурными деформациями детали при резком повышении температур в момент кризисного перехода регима кипения охлаядавщей аидкости в зоне контакта из пузырькового в плёночный.

Вьгаеупомянутые обстоятельства показывают, что некоторые аспекты глубинного плифования изучены недостаточно, а. следовательно. ¡Л разработка даст возможность создания аналитической модели процесса, позволяющей прогнозировать его поведение в тех или иных конкретных условиях и на её основе найти пути существенного повышения эффективности процесса. Расчётно-аналитическиЯ метод, ввиду сложности долнен быть реализован о виде простой в обращении прикладной программы.

Проведенные рассукдения позволили с$ормул..ровать и>зль работы.

Поставленная цель и анализ состояния вопроса предопределили совокупность решаемых задач:

11 определить причины нестабильносы глубинного или$о-вания VI образованием нерегулярной волнистости;

2! разработать аналитическую модель процесса глубинного плнфовамия, основаьнуи на представлении о явлениях, сопутствующих его стабильному протекзтго;

31 на основании полученных закономерностей разработать технологические рекомендации, направленные на повышение •Активности глубинного шлифования;

•1) разраб "тать программу расчёта режимов механической >бработки на ЭЗЙ, реализуючуо полученные расчётные модели;

5) внедрить результаты разработок в производство.

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИ/. 0СК03 НЕСТАБИЛЬНОГО • ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА ГЛУБИННОГО ШЛИФОВАНИЯ

Ял;* проверки гипртез был проведен ряд экспериментов.

Исследование характеристик упругой технологической сис-емы применяемых для глубинного шлифования станков, не под-вердило вторую гипотезу, хотя и следует отметить неудовлет-орительно низкую жесткость (принерно 39 Н/мкм) серийно впускаемых станков мод. ЛШ-220. Для проверки других гипотез отребовалось специально разработать следующий эксперимент.

:'&зволяющиП замерить температурные деформации детали. В заемном приспособлении динамометра совместно с обрабатываемым Образцом закреплялась пластина из материала, легко поддающегося обработке (рис.1). Длину пластины для измерения упругих деформаций станка необходимо выбирать больше длины образца. Совместная обработка образца и пластины и их про-филографироваиие в продольном направлении непосредственно на. станке показало, что при стабильном протекании шлифования их продольные профили близки (рис. 2). Постоянное увеличение высоты профиля образца обьясняется износом круга. При нестабильном протекании шлифования высоты волн на поверхностях образца и пластины еначительно различаются (рис. 3).

Различия в профилях пластины и образца возмовно объяснить только его значительными локальными температурными деформациями в направлении, перпендикулярном к обрабатываемой поверхности (изгиб образца был практически исключён). Для сравнения на рис. 3 приведена траектория движения нижней точки шлифовального круга, рассчитанная по величине сил резания и жесткости упругой системы станка.

Измерения температур при шлифовании, произведённые по методу полуискусственкой термопары дали следующие результаты. При шлифовании без охлаждения температура поверхности . посла прохождения участка круга (зерна или группы зёрен) до начала действия следующего не успевает снижаться до первоначальной, поэтому наблюдается постепенный рост температуры вдоль зоны контакта (рис. 4 а, б. в). Если присутствует интенсивное проникновение COS в зону контакта, и процесс протекает стабильно (рис.5 а, б, в), наблюдается резкое падение температуры поверхности после прохождения участка круга. При нестабильном протекании шлифования (рис. 6 а) наблюдается резкое повышение температуры в момент образования волн. Если температура-шлифования сразу достигает высоких значений, что происходит при подачах стола свыше 300-400 мм/мин (рис.6 б), то в зоне контакта наблюдается гарантированное плёночное кипение охлаждающей жидкости, процесс потекает стабильно, на поверхности детали волнистости и других дефектов не образуется. Но в поверхностном слое формируются растягивающие остаточные напряжения, что не позволяет пока рекомендовать указанные режимы при чистовой обработке.

Рис.1. Сл^ма эксперимента ллп опоеделения температурных деформаций детали: 1 - образец; 2 - гластина из легко поддающегося обработке материала; 3 - измерительный иуп

Рис. 2. Продольные профили

образца и пластины np-i стабиль-

ком глубинном шлифовании:

1 - образец; 2 - пластина из

легко поддающегося обработке

материала. '

Обр-Азец - ЖС6 У.

Круг - 24 А 10П ВМ1 12 К5 ■ .

П4С-20.

О = 50 мм/мин. t=l мм

2

Рис. 3. Продольные профили . образца и пластины при нестабильном глубинном шлифовании:

1 - образец; 2 - пластина из легко поддавшегося обра-■ ботке материала; 3 - расчётная траектория али^о-вального »луга. Образец - Ш5 У. Круг - 24А 10П EMI 12 ¡С5 [140-20.

0 =120 мм/мин, 1=1 мм д

Рис.4. Температурные импульсы при шлифовании без COS: а , б - от участков круга; в - вдоль зоны контакта.

¡>д=2000 мм/мин, t=0.01 мм

Рис.5. Температурные импульсы при влифовании с интенивной подачей СОН: а . .6 - от учатков круга; в - вдоль зоны контакта. & =50 мм/мин. 1=1 мм

Д

Рис. 6. Температурные импульсы при глубинном шлифовании-.

а - нестабильный процесс. 9Д=100 мм/мин. 1=1 мм.

б - температура при плёночном кипении СОЕ.

&Д=1Б00 мм/мин. 1=1 мм.

Деталь ЯС6 У; круг 24А 10 И ВМ1 12 К5 П40-20

Результаты аналитического моделирования подтвердили возможность значительных температурных деформаций, происходящих в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности. В основу модели для расчёта температурных деформаций коротких деталей (одномерная задача) положена зависимость

0Ь=с1р9и)й2. II)

где <15- расширение элементарного., участка детали, м; йр-козффициент температурного расширения. 1/К ; ©(г)- температура участка детали; с12- линейный размер элементарного участка, м. Для температурной деформации детали получено

'■^^(т-НЬ^^Н- 121

где " безразмерный комплекс, характеризующий время

процесса', 6 - величина тепловой деформации -обрабатываемого материала, м; А - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала. а- температуропроводность, м2/с; ч-

интенсивность теплового источника!, Вт/м . О- скорость движения теплового источника, м/с; т- время процесса, с. Скорость температурного расширения детали

V егГс(/г). 135

Получены ташке выражения, учитываюэде теплообмен в зоне контакта. Расчёты показали, что при низких скоростях стола увеличение съёма металла за счёт температурного расширения при кризисном уменьшении интенсивности теплообмена монет даже превосходить сьём металла, определяемый продольной подачей. Это проявляется в виде резкого возрастания сил при протекав-пем до этих пор нормально процессе. Затем, по мере установления нового температурного режима, скорость температурного расширения и сьём металла снижаются, сминаются силы шикования и мощность теплового источника. Величина температуркой деформации начинает уменьшаться, то есть материал детали начинает уяе не расширяться, а сниматься, что ещё больше сни-нает сьём металла и соответственно силы шлифования. Внешне это проявляется в возникновении колебаний мощности шлифования, регистрируемой стрелочным прибором станка. Свгаь коле-

бания мощности с образованием волнистости на практике часто приводит к попыткам ввести ограничения "колебания, нагрузки по току привода", имея в виду обеспечение максимальной глубины макронеровностей, остающихся на детали такой, которая может быть устранена на этапе последующей обработки. На самом деле, даже если будет устранена видимая волнистость, материал детали может получить повреждения на более значительную глубину, чем величина чистового припуска.

При величение продольной подачи свыше 400 мм/мин скорость температурной деформации уже не оказывает значительного влияния на съём металла. В экспериментах прекращение образования волнистости наблюдалось на том же режиме.

Таким образом, образование нерегулярной волнистости при глубинном шлифовании вызвано внезапным ухудшением теплообмена при кризисном переходе режима кипения охлаждающей жидкости из пузырькового в плёночный и последующими температурными деформациями детали. Для того, чтобы предскалгвать поведение процесса, необходимо разработать его аналитическую модель; описывающую поведение процесса в обеспечивающей получение годных деталей стабильной области. Допустимыми режимами следует считать такие, при которых температура поверхности детали между воздействиями активных зёрен снижается до температуры пузырькового кипения охлаждающей жидкости.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

Экспериментальные исследования позволили выявить условие стабильности глубинного шлифования: снижение температуры поверхности детали до температуры пузырькового кипения охлаждающей жидкости между воздействиями активных зёрен. Поэтому математическая модель должна исходить из дискретности процесса. Для расчёта температуры необходимо:

1) определить интенсивности тепловыделений в различных частях зоны резания зерна; .

£?) определить тепловые потоки в деталь, стружку, зерно;

3) рассчитать тсиперзтуру в зоне контакта.

Применительно к исследуемому процессу следует учесть ряд особенностей.

Длины контакта зерна с деталью, составляющие порядка

нескольких десятков миллиметров, плавное изменение глубины резания зёрен вдоль зоны контакта обуславливают повышенное истирание режущих кромок. По данным различных авторов при глубинном .шлифовании площадка затупления на зерне составляет примерно одну треть его условного диаметра. Так как глубины резания зёрен составляют порядка микрометра, срезание струя-ки производится микронеровносгями задних поверхностей зёрен, образовавшихся в процессе трения по шероховатой поверхности детали, сформированной самими яе зёрнами.

Получены выражения для расчёта сил шлифования. Из проведённых расчётов следует, что при глубинном шлифовании больпая часть энергии расходуется не на работу по удалению припуска, а на трение зерна по металлу. Поэтому для глубинного шлифования существует значительный резерв в увеличении производительности за счёт снижения числа зёрен, контактирующих с обрабатываемом материалом без* снятия стружки.

Для составления баланса тепла в зоне резания зерна решался ряд отдельных задач. Уточнённый расчёт баланса теплоты между стружкой и деталь» произведён из следующих соображений. Количество теплоты, переходящее через линию раздела деталь - припуск получено при интегрировании выражения для наклонного источника вдоль длины контакта зерна с деталью и вдоль оси х от обработанной поверхности детали « до В

области характерных глубинному шлифованию режимов, для расчёта доли теплоты заготовки, получена упрощенная формула

• qDa о,б1 -1,32

0=0.584-Ре В (4)

д дКС031*1

- да,

где Ре=- • ; В=Ьдр1; ^-интенсивность теплового источника в

условной плоскости сдвига. Вт/м2 Ь-половина длины источника, н'. а-коэффициент температуропроводности материала детали. мг/с; р^угол наклона условной плоскости сдвига, рад; (^-глубина резания зерна, м.

Расчёты показали, что при скоростях круга свыше 10 м/с. теплота, переходящая в деталь, составляет менее 20У. от общей теплоты, выделившейся в плоскости сдвига.

Для учёта теплоты, удаляемой со стрункой при последо-" вательном срезании материала зёрнами, применена следующая

схема. На поверхности рассматриваемого полупространства, образующегося после срезания струаки, прикладывается фиктивный источник, интенсивность которого в каждой точке равна градиенту температуры на поверхности условного раздела детали и струкки до ее срезания, уинокеиному на коэффициент теплопроводности материала. После срезания слоя металла действие источника прекращается.

Поскольку высокопористый шлифовальный круг при шлифовании пропитызается охлаждающей жидкостью, необходим учёт отвода теплоты во влажную связку. Для расчёта баланса тигло-ты активное зерно моделировалось параллелепипедом, погруженным в теплопроводящую среду . Получены формулы для расчёта средних-температур передней и задней контактных поверхностей рекуцего зерна, с учётом взаимовлияния игточникса теплоты на ник.

Расчёты показали, что температура на кромках зерен кругов большие зернистоетей при длинах контакта круга с деталью порядка 20 мм приблиг .ется к точке плавления. При использовании кругов зернистости 10 тсплоотвод. во влажную матрицу позволяет существенно снизить температуру ревучих кромок.. На практике обычно применяют инструмент именно этой зернистости.

При глубинном шлифовании в диапазоне продольных подач до 100 мм/мин, для расчёта теплового потока' на поверхности детали мокно пользоваться упрощённой зависимостью

( 0.763 -0.018 0,в -0,066 -С. 128л

Чд=93|1-0.447Д К Ре .X Г'о ] . (5)

»6 й а1 X, X,

где Ре= —; Х=-£р; Ро= —г- ; Д=— : К=— - безразмерные

0 5 62 х* Л

комплексы: ч^обцая интенсивность тепловыделений на задней

поверхности. Вт/мг; ^-скорость шлифовального круга, м/с; йср- средний диаметр зерна, к,' й- время конакта зерна с деталью, с; 6- длина задней поверхности зерна, м; Л3. Хд, Хк-козффициенты теплопроводности материалов зерна, детали и связки круга, Вт/мК.

Для расчёта температуры от воздействия активных зёрен принято, что зёрна в пределах узкого коридора, равного иири-не площадки затупления, двинутся друг за другом. Так как вся поверхность детали должна быть образована зёрнами, промегут-

ков меиду соседними коридорами быть не долано. Очевидно, что при различных комбинациях расположения зёрен отвод теплоты за счёт теплопроводности детали в соседние коридоры будет равен подводу его. Это даёт возмошюсть рассматривать только один коридор, не обменивающийся теплотой с соседними. Предложены модели, учитывающие дискретный харастер тепловыделений, неравномерность распределения плотности активных зёрен и коэффициента теплообмена вдоль зоны контакта, а так же распространенна теплоты вдоль детали. Однако наличие интенсивного теплообмена в зоне контакта и высокие скорости круга позвляют пренебречь распространениям теплоты вдоль детали и моделировать тепловые импульсы от зёрен быстродвияуцнмися источниками. В результате рассмотрения тепловой задачи и последующих расчётов получена упрощённая зависимость для определения температуры поверхности детали меяду воздействиями отдельных зёрен

0=0.323 ^ (V (б)

«и. ЙЦ. д, /б „I 6

где Ра=-~э; р=—7= -- ; 1=—-— ; Д=--безразкер-

а Хд О 1 1

к я з

ные комплексы; ¿¿-коэффициент теплообмена поверхности детали

с охлагдзицдй жидкостью, 8г/мгХ; Э -скорость продольной пол

дачи детали, м/с; их-диамзтр круга, м; I-глубина резания, м; 1 - расстояние иезду реяуглкп1 зёрнами, м.

ГЛАВА 4. ОСНОВЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГЛУБИННОГО ШЛИФОВАНИЯ

Анализ проведённых в главе 3 исследований термомехани-чоских явлений позволил получить упрощённую зависимость для расчета предельно допустимой подачи по появлению волнистости на детали, учитывающую кинематику глубинного шлифования

,„ О ГсВш)г'3е5 5.063 -0,573 0.48 1 373 1,7

^=1.247 10 ^1-^1 о а Ре' Е/ И* » , (7) .

Ь г

где 0=—г5-; 2= ——; Е.=-; И=С„Б; - безразмерные комп-

6 0 1 с1

к ср

лексы; вд-максимально допустимая температура на контакте, °С: г-радиус закругления режущих кромок, м; (^-градиент плотности зёрен в переходном слое шлифовального круга, 1/м4.

Разработана методика оптимизации процесса с учётом себестоимости обработки.

Проведённые исследования позволили наметить следующие пути обеспечения стабильности процесса.

Для обеспечения оптимальных условий подачи COS необходима поднастройка рабочего сопла в зависимости от величины припуска. Разработано устройство, защищенное A.C. М* 1632756.

Снижение числа активных зёрен на поверхности круга (снижение сил тренияI и выход в зону стабильного процесса за счёт псвыпения продольной подачи может быть достигнуто применением непрерывной правки шлифовального круга в процессе обработки. Однако, внедрение такого процесса очеркивается повышенным расходом абразивного инструмента. Поэтому был разработан процесс, сочетающий получение "острого" режущего профиля круга с малыгч подачами правки (A.C. №1696236). При его применении минимум себестоимости обработки достигается при производительности 600 hmVkm- мин и расходе круга в результате правки 300 ммэ/мм-мин. Минимум себестоимости традиционного способа достигается при аналогичных показателях, равных 400 и 300 мм9/мм • мин. Себестоимость обработки при новом способе снижается в голтора раза.

, Для расчётного назначения условий глубинного шлифования была разработана программа для IBM-совместимых компьютеров, основанная на обьекгно-ориенгированноП библиотеке, включающей в себя как заготовки для проведения расчётов, организацию баз данных свойств используемых материалов и инструментов, так и реализации интерфейса программы с пользователем. Программа внедрена на двух промышленных предприятиях. Методика назначения режимов шлифования была испо..ьзована такке при выборе оптимальных режимов обработки лезвий ножей деревообрабатывающих станков. Экономический эффект от внедрения разработок составляет 8,194 млн. руб. (в ценах июля 1993 г.).

.ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ .

Научная новизна и практическая ценность работы определены следующими положениями.

1. Волнистость поверхности и колебания силы резания при нестабильном протекании глубинного шлифования является следствием локальных температурных деформаций детали. Условием стабильности глубинного шлифования является снижение температуры поверхности детали между воздействиями отдельных зёрен до температуры пузырькового кипения жидкости.

2. Произведён аналитический расчёт нестационарных температурных деформаций детали при нестабильном шлифовании.

3. Разработана аналитическая модель глубинного шлифования, отражающая сопутствующие ему физические процессы.

4. Разработаны технологические рекомендации повышения эффективности глубинного шлифования на основе устойчивого протекания процесса.

5. Полученные расчётные зависимости реализованы в виде удобной прикладной программы на ЭВМ.

6. Результаты разработок внедрены на трбх промышленных предприятиях.

. Основные результаты работы опубликованы

*1. Данченко З.Б.. Иихрютин В. В. Результаты исследования теркомеханических явлений при различных схемах шлифования// Проблемы повышения производительности и качества продукции в • условиях автоматизации машиностроительного производства: Тез. докл. (Андропов, ноябрь 1986).- Ярославль. 1986. -С.49.

2. A.c. 163275Ô СССР, МКИ5 В24В 55/02. Устройство для подачи СОН к шлифовальному кругу/Н.С.Рыкунов.Д. И.Волков,В.В. . Иихрютин. Э.Б.Данченко.//Открытия. Изобретения.- 1991. -1(°9.

3. Иихрютин В.В..Волков Д. И. Термодинамическая неустойчивость глубинного шлифования// Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. VIII конференции. Рыбинск: РАТИ, 1992. -С. 182-184. '

4. Рыкунов U.C., Иихрютин В.В. Состояние и перспективы глубинного шлифования// Теплофизика технологических процессов: Тез. докл. VIII конференции. Рыбинск: РАТИ, 1992. -С. 161-162.

5. A.c. 1703396 МКИ В24В 1/00. Способ глубинного шлифования с правкой шлифовального круга/Н.С. Рыкунов, Д.И. Волков, В.М. Майоров, В. В. Михрютин//Открытия. Изобретения.-1992.- т.

6. A.c. 169628Ö HKHS B24B 53/1)0.Рыкунов U.C.. Волков Д.И., Михрютин В. В; Способ правки шлифовального круга с регулярным макрорельефом//Открытия. Изобретения. - 1992.- )Р45.

7. Рыкунов Н.С., Волков Д. И. .Михрютин В. В. С'овершок-ствование техники применения COS при глубинном шлифовании// Смаэочно-охлаждаяцие жидкости а процессах абразивной обработки. - Ульяновск: У л ЛИ, 1992. -С.49-52.

Б. Рыкунов U.C., Волков Д. И. .Кихрютин В. В. Сн иге nue расхода абразивного материала при глубинном шлифовании с непрерывной правкой/Д!рогрессивные решения технологии маииноетро-ония в механообрабатывающем и сборочном производстве: Тез. научио-технич. конференции {Санкт-Петербург, дек. 1992 г]. -Санкт-Петербург, 1992. -С. 52-53.

9. Рыкунов U.C.. Волков Д. И., Кихрютин В. В- Направления п совершенствовании глубинного шлифования// Повышение эффективное ги машиностроительного производства: Материалы научно-технич. семинара/ ЛТН PO ВВО.- Низаний Новгород. 1993.- С. 103-104.

10. Михрютии BîS. , Волков Д. И. Влияние температурных деформаций на образованна волнистости при глубинном шлифовании// Повышение эффективности машиностроительного производства: Материалы научно-те хнич. семинара/ АТН РФ ВВО.-Ниений Новгород. '1993. -С. 103-104.

И. Лобанов A.B., Волке в Д. И.. Иихратин В. В. Управление термодинамической напрязенностыэ глубинного шлифования// Вестник машиностроения. - 1SD3. -111.- С. 4049.

12. Тепловые процессы при глубинном шлифовании и их влияние на качество поверхностного слоя/U.C. Ршсунов. Д.И. • Волков, В.В. Кихрютин. Э.Б. Данченко.//Bcctjüüc машиностроения,-1993.-№S-6.-С. 29-31.

13. Волков Д. И., Рьйунов Н.С., Иихрвтин В. В. Теорий . оптимизации глубинного шлифования. // Новые материалы и технологии машиностроения". Тез. докл. Российской научио-текнич. конф. 18-19 ноября 1993 г. И.: НГАТУ. 1993.- С. 25.