автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение эффективности торцового алмазного шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей на основе изменения температурно-силовых условий процесса

На правах рукописи

ИВАНОВА Татьяна Николаевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРЦОВОГО АЛМАЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ ПЛАСТИН ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-СИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА

Специальности: 05.02.08 — Технология машиностроения; 05.02.07 — Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 8 АВГ 2014

Пенза 2014

005552067

005552067

Работа выполнена в Чайковском филиале Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет».

Научный консультант - доктор технических наук, профессор, Дементьев Вячеслав Борисович

Официальные оппоненты: Носенко Владимир Андреевич, доктор технических наук, профессор, кафедра «Технология и оборудование машиностроительных производств», Волжский политехнический институт (филиал), ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», заведующий кафедрой; Козлов Александр Михайлович, доктор технических наук, профессор, кафедра «Технология машиностроения», ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет», заведующий кафедрой; Волков Дмитрий Иванович, доктор технических наук, профессор, кафедра «Резание материалов, станки и инструменты» им. С. С. Силина, ФГБОУ ВПО «Рыбинский государственный авиационный технический университет им. П. А. Соловьева», заведующий кафедрой.

Ведущая организация - Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс», г. Орел

Защита диссертации состоится № О/С^Ъ 2014 г., в 12 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.03 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» и на сайте http://science.pnzgu.ru/page/13778

Автореферат разослан « V » 2014 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направить по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40, ученому секретарю диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

Воячек Игорь Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В машиностроении получили широкое распространение детали из труднообрабатываемых материалов, которые обладают рядом преимуществ, главными из которых являются повышенная теплостойкость и износостойкость. При шлифовании данных материалов отмечается повышенная склонность к образованию прижогов и трещин со значительной толщиной дефектного слоя, а также низкая стойкость абразивных инструментов.

Проблемной является обработка плоских тонких деталей (пластины, ножи, резаки, прокладки, планки), к которым предъявляются высокие требования по геометрической точности поверхностей (отклонения от плоскостности, прямолинейности профиля, волнистость и шероховатость) и физико-механическому состоянию поверхностного слоя.

Известно, что при шлифовании тонких пластин теплоотвод с поверхности недостаточен, что приводит к нежелательным изменениям физико-механических свойств и структурного состояния поверхностного слоя.

По сравнению с абразивными методами шлифования большая точность и лучшее качество поверхностного слоя при более высокой производительности достигаются инструментами из сверхтвёрдых материалов.

К наиболее производительным методам шлифования относится плоское шлифование торцом чашечного алмазного круга. Эффективность данного метода обусловлена непрерывностью работы алмазных зерен круга в контакте с поверхностью детали и их высокой износостойкостью.

Применение алмазного шлифовального инструмента имеет следующие преимущества: высокий предел упругости алмазных зёрен, однородность и плотность их структуры, малый коэффициент теплового расширения, высокая теплопроводность и низкий коэффициент трения. Однако по сравнению с другими сверхтвёрдыми материалами, например кубическим нитридом бора, алмаз имеет меньшую термостойкость (до 800 °С). Поэтому эффективное применение алмазного инструмента при шлифовании труднообрабатываемых сталей возможно, если температура в зоне обработки не превышает 500 "С.

Анализ производственного опыта и научной информации позволил заключить, что широкое внедрение плоского шлифования торцом алмазного круга на промышленных предприятиях сдерживается из-за высокой теплонапряженности процесса. Достижения последних лет в области снижения теплонапряженности процессов шлифования не

решают в полной мере проблемы высокопроизводительного бездефектного торцового шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей.

До настоящего времени отсутствовал системный анализ плоского шлифования торцом алмазного круга, описывающий взаимосвязи технологических факторов процесса с геометрическими характеристиками круга и состоянием поверхностного слоя пластин, что не позволяло создать единую методологию проектирования технологии торцового шлифования и оснастки для его реализации.

Таким образом, разработка теоретических основ плоского шлифования торцом алмазного круга массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей с учетом конструктивных параметров режущего инструмента, технологических факторов, тем-пературно-силовых условий процесса, физико-механических свойств поверхностного слоя детали и разработка на этой основе технологии интенсивного бездефектного шлифования составляют актуальную комплексную научно-техническую проблему, имеющую важное промышленное и экономическое значение.

Материалы диссертации использовались при выполнении гранта НИР Минобразования России по фундаментальным исследованиям в области технических наук «Возможности абразивного инструмента в совершенствовании технологии производства» Т02-06.3-400 (20022004 гг.), в рамках государственного заказа (per. № 7.8525.2013) Министерства образования и науки РФ (2013-2015 гг.), по заказу Удмуртского регионального центра инженерных проблем, стабильности и конверсии Российской инженерной академии, в научных исследованиях Института механики УрО РАН.

Объект исследования - процесс алмазного торцового шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

Предмет исследования - установление функциональных взаимосвязей технологических факторов плоского шлифования торцом алмазного круга с показателями качества пластин из труднообрабатываемых сталей и закономерностей, влияющих на теплонапряжённое состояние рабочей зоны, и их использование для проектирования операционной технологии и оснастки.

Цель работы - разработка технологии и оснастки, позволяющих повысить эффективность и качество алмазного торцового шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых

сталей на основе изменения температурно-силовых условий в зоне обработки.

Поставленная цель потребовала решения ряда взаимосвязанных задач:

1 Провести системный анализ процесса плоского шлифования торцом алмазного круга, классифицировать основные группы факторов, определяющих качество обрабатываемой поверхности, производительность обработки, стойкость инструмента, выдвинуть критерии оценки эффективности процесса.

2 Выявить и формализовать взаимосвязи между технологическими режимами шлифования торцом алмазного круга, температурным полем в зоне контакта и качеством обрабатываемых поверхностей из труднообрабатываемых сталей, на основе которых могут быть обеспечены требуемые геометрические и физико-механические параметры поверхностного слоя.

3 Разработать модель для определения температуры при шлифовании торцом круга, позволяющую найти распределение температуры на поверхности пластины и ребре клина с учетом изменения траектории движения инструмента и действия технологической жидкости.

4 Провести исследования процесса формирования группы показателей качества (шероховатость, отклонения от прямолинейности, плоскостности) и физико-механического состояния поверхностного слоя (микротвердость, остаточные напряжения, структура) массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

5 Разработать прогрессивные конструкции шлифовальных инструментов с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей технологической жидкости в зону резания.

6 Разработать приспособления с внутренним охлаждением и увеличенной поверхностью крепления, обеспечивающие повышение производительности шлифования и снижение величины отклонения от плоскостности.

7 Разработать единую методику проектирования процесса плоского шлифования торцом алмазного круга массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей с оптимизацией технологических режимов и использованием комплексного управления параметрами круга и технологической оснастки, с применением которой обеспечиваются стабильные характеристики качества обрабатываемой поверхности, повышение стойкости круга и производительности.

Методы и средства исследований. Все разделы работы выполнены с единых методологических позиций системного анализа исследуемого процесса. Теоретические исследования проведены с использованием положений теории резания, технологии машиностроения, теории пластической деформации металлов, физики твердого тела, теплофизики процесса резания, технической гидродинамики, сопротивления материалов, теории подобия, математического анализа. Экспериментальные исследования проводились с использованием теории планирования эксперимента по общепринятым методикам измерения температуры и силовых параметров шлифования, испытаний инструментов на стойкость с использованием современного оборудования и средств измерительной техники в производственных и лабораторных условиях на конкретных плоских деталях из труднообрабатываемых материалов и тонких пластинах. Использованы известные лицензионные программные средства для компьютерного моделирования процесса обработки: ANSYS, Borland Pascal 7.0 with objects, Solid Works 12, Компас 12.

Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы, научных выводов и рекомендаций подтверждаются сопоставлением и сходимостью результатов теоретических исследований с соответствующими результатами экспериментальных исследований автора и других исследователей, корректным использованием известных положений фундаментальных и прикладных наук. Достоверность полученных результатов также подтверждена результатами внедрения разработанных методик и рекомендаций, промышленной эксплуатацией созданной оснастки, практической реализацией предлагаемой технологии в условиях производства.

Научная новизна работы:

по специальности 05.02.08

- впервые проведён системный анализ, выявлены конструктор-ско-технологические факторы, температурно-силовые условия и критерии, определяющие эффективность технологии шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей торцом алмазного круга с прерывистой рабочей поверхностью;

- разработана математическая модель процесса плоского шлифования торцом круга, учитывающая температурно-силовые факторы, кинематические параметры, прерывистость рабочей поверхности круга, скорость истечения и траекторию потока технологической жидкости;

- разработана методология проектирования и обеспечения качества технологического процесса торцового алмазного шлифования

пластин из труднообрабатываемых сталей, позволяющая определить оптимальные технологические режимы и условия обработки.

по специальности 05.02.07

— решена проблема снижения теплонапряженности торцового шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей и получения заданных параметров качества обработанных поверхностей на основе применения инструментов с прерывистой рабочей поверхностью, непосредственной подачи технологической жидкости в зону резания и специальных приспособлений, что обеспечивает необходимый темпе-ратурно-силовой режим обработки;

— разработаны теоретические основы проектирования торцовых шлифовальных кругов с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей технологической жидкости в зону резания, а также приспособлений с магнитным и вакуумным приводом для эффективной обработки стальных пластин.

Практическая ценность результатов работы:

- разработаны технологические рекомендации и научно обоснована возможность повышения эффективности процесса шлифования торцом круга массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей за счет управления температурными деформациями и погрешностями формы плоских деталей;

- предложены инструменты с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей технологической жидкости в зону резания; магнитные приспособления с внутренним подводом охлаждения; вакуумные приспособления с увеличенной активной площадью крепления, позволяющие уменьшить геометрические и температурные погрешности пластин из труднообрабатываемых сталей, обеспечить необходимую точность установки, повысить производительность процесса;

- разработана научно обоснованная методика проектирования технологии плоского шлифования торцом чашечного круга пластин из труднообрабатываемых сталей инструментами с прерывистой режущей поверхностью и непосредственной подачей технологической жидкости в зону контакта, позволяющая оптимизировать технологические режимы и условия обработки.

На защиту выносятся:

по специальности 05.02.08

— решение проблемы стабилизации качества массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей на основе технологического обеспечения заданных геометрических и физико-

механических параметров поверхностного слоя при плоском шлифовании торцом алмазного круга;

- функциональные связи между технологическими факторами, показателями качества поверхности, температурно-силовыми условиями плоского шлифования торцом алмазного круга;

- результаты исследования влияния условий торцового шлифования на напряженно деформированное состояние пластин из труднообрабатываемых сталей;

- методика проектирования технологического процесса плоского шлифования торцом алмазного круга массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

по специальности 05.02.07

- способ плоского шлифования торцом чашечного алмазного круга с прерывистой режущей поверхностью и закреплением пластин из труднообрабатываемых сталей с помощью специальных приспособлений с магнитным и вакуумным приводами, а также результаты его практической реализации;

- методология определения температур в зоне контакта шлифовального круга и обрабатываемой поверхности, гидродинамические исследования потока охлаждающей жидкости при торцовом шлифовании плоских поверхностей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, региональных конференциях и конгрессах: Mechanical engineering technologies (Sofia, 2001, Bulgaria); «Dynamic so machine aggregates» Slovak univer of technology Faculty of Material and Technology in Trnava Faculty of Mechanical in Bratislava (Slovak Republic, 2000, 2012, 2013); «Актуальные проблемы конструкторско-технологиче-ского обеспечения машиностроительного производства» (Волгоград, 2003); «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2008); «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» (Орел, 2003, 2004); «Машиностроение и техносфера XXI века» (Донецк, 2004-2008); «Обеспечение и повышение качества машин на этапах их жизненного цикла» (Брянск, 2005); «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (Волжский, 2005-2007); «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, 2000-2002, 2008, 2014); «Совершенствование процессов механической обработки материалов» (Ижевск, 1996-2013); «Научно-технические проблемы станкостроения, производства технологической оснастки и инструмента» (Одесса, 2006,

2013); «Проблемы повышения эффективности металлообработки на современном этапе» (Новосибирск, 2007).

Реализация и внедрение результатов

Результаты работы реализованы при внедрении технологии шлифования торцом алмазного круга с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей СОЖ в зону контакта, магнитных и вакуумных приспособлений на предприятиях машиностроительного комплекса ДОАО «Ижевский инструментальный завод» концерна «Ижмаш», ФГУП «Боткинский завод», в механических цехах ОАО «Удмуртторф», ОАО «Буммаш», ООО «ИжРТИ», в частности, при обработке штык-ножей, ножей, пластин аэродинамических рулей, торцовых фрез. Экономический эффект от внедрения составил 2800 тыс. рублей (по ценам 2009-2013 гг.).

Разработанные методики проектирования технологии шлифования торцом круга труднообрабатываемых сталей, технологической оснастки и инструмента используются в учебном процессе Чайковского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета, ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет», ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова».

Полезность и новизна конструкторско-технологических разработок подтверждаются актами внедрения разработок на промышленных предприятиях, 9 патентами РФ на изобретения.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 26 печатных работах, опубликованных в изданиях, включенных в перечень ВАК, 2 монографиях, 9 патентах. Всего по материалам диссертации опубликовано 174 работы, из них 30 учебно-методических пособий.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы из 279 наименований, приложений. Общий объем работы - 418 страниц, включая 277 страницы основного текста, 150 рисунков, 32 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее связь с важнейшими проблемами технологии шлифования, изложены цель, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе анализируются проблемы, возникающие при шлифовании массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей инструментами из сверхтвердых материалов,

показана перспективность обработки торцом алмазного круга, проведен обзор научно-технической и патентной литературы.

Особенностью процесса торцового шлифования является наличие больших контактных поверхностей инструмента и обрабатываемой детали, что ухудшает условия стружкообразования и создаёт неблагоприятные условия для охлаждения зоны резания, затрудняет теплоотвод. Особенно это сказывается на эффективности шлифования тонких и клиновидных пластин, изготовленных из легированных ста-лей(13ХНЭА, 4Х5МФС, 9X18, ХВГ, 9ХС), сложнолегированных сталей мартенситного класса: высокопрочных, цементуемых (19Х2Н4МА, 25Х2Н4А и др.), коррозионно-стойких (20X13, 9Х17Н2, 40X13, 8ХФ, 6Х6ВЗМФС и др.) и сталей аустенитного класса с ярко выраженными жаростойкими и жаропрочными свойствами (12Х18Н10Т и др.). Качество поверхностного слоя детали при шлифовании обеспечивается путём подбора рациональных режимов процесса шлифования, характеристик кругов, состава смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и выбора способа охлаждения.

Исследованию процессов шлифования посвящены работы известных ученых: Г. В. Барсукова, Д. И. Волкова, А. В. Гордеева, А. А. Дьяконова, И. П. Захаренко, В. 3. Зверовщикова, Д. Г. Евсеева, А. М. Козлова, С. Н. Корчака, В. Ф. Макарова, Е. Н. Маслова, А. Н. Мартынова, В.А. Носенко, С.А. Попова, Ю.Н. Полянчикова, В.И. Свирщё-ва, В. О. Соколова, Ю. С. Степанова, Л. Н. Филимонова, В. А. Хруль-кова, JI. В. Худобина, А. Ш. Хусаинова, П. И. Ящерицына, A.B. Якимова и др. Ими созданы научные основы процесса шлифования, разработаны технологические методы абразивной обработки, которые распространены при обработке различных деталей.

Создание высокоэффективных технологических жидкостей и рекомендации по рациональному использованию СОЖ базируются на результатах исследований, полученных М. Б. Гордоном, М. И. Клуши-ньм, В. Н. Латышевым, С. Г. Редько, Л. В. Худобиным, Ю. В. Полян-сковым и др. Но применимы они, как правило, к конкретным случаям. Объясняется это сложностью процесса шлифования, многооб-разием факторов, определяющих результаты шлифования, что крайне усложняет экспериментально-теоретические исследования в этой области.

Изучение основных технологических параметров во взаимодействии, включая отдельные элементы системы (абразивный слой шлифовального круга - обрабатываемую поверхность детали - рабочую среду (СОЖ) - температурно-силовые условия), и изыскание новых путей решения проблемы улучшения качества поверхностного слоя и

повышения производительности позволят разработать технологию эффективного алмазного торцового шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей. Разработка технологических методов снижения теплонапряженности процесса даст возможность управлять тепловыми процессами при шлифовании, величиной остаточных напряжений и деформаций, физико-механическим состоянием и качеством поверхностного слоя пластин.

Таким образом, можно заключить, что направление данной диссертационной работы является весьма актуальным.

Во второй главе проведён системный анализ процесса торцового алмазного шлифования, рассмотрены параметры состояния, входные и выходные переменные подсистем: станок, приспособление, заготовка, шлифовальный круг, СОЖ, зона контакта. Выявлены факторы, влияющие на температурно-силовые условия процесса шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

Одним из важнейших критериев при установлении оптимального режима является температура шлифования, которая во избежание появления дефектов на поверхности пластины не должна превышать критических значений температур 7°^. По температурному критерию можно выбирать режимы максимальной производительности бездефектного торцового шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

Определение 7% требует сложных экспериментов, поэтому для установления режимов максимальной производительности бездефектного шлифования можно применить другие критерии: критическую удельную мощность //уд кр, косвенно отражающую допустимую тепловую напряженность процесса шлифования; структуру шлифованной поверхности, отражающую наличие или отсутствие дефектного слоя, которая определяется после большого числа опытов; расход алмазоносного слоя круга. Оптимальные режимы не должны превосходить режимы бездефектного шлифования. Поэтому перед определением производительности при оптимальных режимах (?опт (мм3/мин) необходимо установить производительность бездефектного шлифования £?б.д. (мм3/мин), сравнить эти показатели и затем назначать режимы обработки.

Для определения оптимальных режимов устанавливается зависимость температуры шлифованной поверхности пластины и удельной мощности Кгу;1 от режимов или интенсивности съема () от условий торцового шлифования:

е = /(«кр^д ^,Ь,Ка,Кк,Км,К0), (1)

где икр - скорость шлифовального круга; ид - скорость детали; Я - радиус торцовой поверхности шлифовального круга; / - глубина резания; / - длина зоны контакта; а - выступание зерна над связкой; Фмат,Фсотс - физические свойства материала детали и СОЖ;

^2,4/3- доля поглощения выделенного при шлифовании тепла стружкой, кругом, СОЖ; Ь - ширина шлифуемой поверхности, Кп, Км, Кк, Ка- коэффициенты, отражающие соответственно влияние площади контакта, обрабатываемого материала, характеристики круга, охлаждения.

Критические температуры нагрева поверхностного слоя труднообрабатываемых сталей составляют 650-800 °С, применение алмазов при шлифовании труднообрабатываемых сталей возможно, если температура в зоне контакта не превышает 500 °С. Именно эта температура принимается в качестве критической. Тогда условие бездефектного шлифования имеет вид 7'дет < Гкр.

Температура шлифованной поверхности пластины может определяться аналитически или экспериментально:

2 л А,

ехр

2 а

Кп

2 а

I к0

1+-

(х-2 ёп)2 + г2

1/2

2 а

К„

2 а

Т\„=Ст^/а&ЬкКпК0КыКк.

Определив зависимость Т°кр и от режимов и условии шлифования, по температурному критерию можно найти режимы максимальной производительности из соотношения

где СУ - обобщенный коэффициент, учитывающий К„, Км, Кк, К0.

По найденному значению £)6д и известной ширине шлифуемой поверхности определяется произведение параметров режима максимальной производительности бездефектного торцового шлифования

2б.д

10 V

(3)

Зная ()опт и Тур, по выражению (2) можно установить скорость круга и,ф для оптимальных условий шлифования.

Значение оптимальной производительности может быть получено из условий интенсивности съема, минимальной себестоимости операции или требуемой шероховатости:

1

бопт

к4 к4

ИЛИ £?опт=и

и+1

СтСс(Ка

СМ

л+1

ИЛИ £?ог.г =

Па

\КПа

и"

(4)

где А - коэффициент, учитывающий удельный расход алмазов; КХ - коэффициенты, отражающие влияние характеристики круга и марки обрабатываемого материала на расход алмазов; Ст - стоимость станко-минуты; Сс - коэффициент, учитывающий стойкость круга; Ск - стоимость одного карата; и - расход алмаза за весь период работы круга; Ка - коэффициент, учитывающий влияние марки обрабатываемого материала на стойкость круга; о — прочность обрабатываемого материала; КЯа = СЯаКсаКкК()Квьк, СЯа - общий поправочный коэффициент, Ксв, Кх, К0 - коэффициенты, характеризующие влияние связки, зернистости, охлаждения, концентрации на шероховатость; •Квых - коэффициент, учитывающий условия работы. Зависимость высотного параметра шероховатости от технологических факторов имеет вид

Яа = СКаК,

О

к К К

з к о вых п ^кр

ИЛИ

Яа = 15,44-Од84 - г0,33 •и71'19

■'кр

При определении режима максимальной и оптимальной производительности шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей по удельной мощности экспериментально установлено, что с увеличением удельной мощности увеличивается износ круга, ухудшается качество обрабатываемой поверхности. Исходя из критических значений удельной мощности /УУЛ кр, гарантирующей отсутствие дефектов на обработанной поверхности, определяются максимальная производительность бездефектного шлифования 0бл и технологические режимы торцового шлифования:

Режим оптимальной производительности выбирается в том случае, когда он исключает дефекты на обрабатываемой поверхности, т.е. £?опт < (?б д, В случае когда Оти > £)5 д,, принимается режим максимальной производительности бездефектного шлифования. Анализ полученных зависимостей показывает, что максимальная производительность (9бд зависит от характеристики кругов, марки обрабатываемого материала, площади контакта, условий шлифования, а оптимальная производительность ()от - от стоимости алмазов, удельного расхода алмазов в круге.

В третьей главе исследованы тепловые процессы при торцовом шлифовании массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей.

При математическом моделировании тепловых явлений при шлифовании за основу были приняты модифицированные теоретические методы Лыкова-Карслоу-Сипайлова, которые учитывают распределение плотности теплового потока, число тепловых импульсов и толщину удаляемого слоя.

Температурное поле обрабатываемой пластины по кромке представляет собой в сечении клин, по одной из граней которого движется источник тепла. Температурное поле в клине можно представить в виде

/

\1/(т[+/Н2)

т{си

кр.опт ,

\т2С,&

(5)

пк

х

-л

Г п2 г - V/2

хехр[Ч]^0 \ JT[r2 sin2 (V - 2a°«) + (z - z'f J + n2 «fe', (6)

где 9 - скорость источника; a° - угол раствора клина; М - комплекс, учитывающий ограниченность изделия; K0(ii) - функция Бесселя второго рода нулевого порядка; q - плотность теплового потока; А. - коэффициент теплопроводности материала; а - коэффициент температуропроводности материала; r,v/,z- цилиндрические координаты; z' - координата, учитывающая неограниченность источника; п - число тепловых импульсов; г' - текущая координата рассматриваемой точки;

9[r' - г eos (v|/ - 2сх°/2 )] А , £ S(z-z')

В результате анализа зависимости (6) установлено, что если соответствующее построение провести для клина с углом раствора а°, то температура на ребре будет превышать температуру поверхности пластины в 1,57а°раз.

Решение по определению температуры на ребре с учетом действия охлаждающей жидкости имеет вид

т = (р.V)В(р,н)•У ехрфК0 ■ (VÍW^T?)^,(7)

где В - коэффициент теплоотвода; (3 = 2аа/{Ш)~ комплекс теплообмена; а - коэффициент теплообмена; Н = 9h /(2а) - относительная полуширина источника; 2!г - ширина источника.

Для обеспечения гарантированного теплообмена при шлифовании - заточке клиновидной пластины необходимо учитывать коэффициент теплообмена, теплофизические свойства охлаждающей жидкости и обрабатываемого материала.

При шлифовании поверхности построчно (на ширину круга) температурное поле в пластине будет определяться суммой бесконечного числа источников, построенных по законам отражения. Принимая относительную толщину пластины = D и обозначение коор-

2а

U* и Z „

динат — = X, — = Z,можно получить 2 а 2 а

T = M(X,Z,D)-3-exp(-Z)B(x2 +Z2)U1. (8) 2nk V /

Отличительной особенностью выражения (8) является функция

I К0

ч2 +22

К.

которая зависит от относи-

тельной толщины детали, поперечной подачи и глубины распространения теплоты.

Анализ выражения (8) показывает, что чем больше ширина источника и тоньше пластина, тем более существенно влияние действия температуры.

По разработанной номограмме (рисунок 1), изменяя относительную толщину пластины и учитывая режим обработки массивных пластин, можно подбирать соответствующий режим шлифования тонких

пластин. Например, если ограничить увеличение температуры на 5 % тонкой пластины по сравнению с температурой шлифования массивной пластины, вся область на номограмме правее кривой, отмеченной индексом 5 (рисунок 1), будет соответствовать этому ограничению. Если абсолютная толщина пластины равна 1 мм (коэффициент температуропроводности а = 0,1 см2/с), то при скорости детали и = 10 см/с относительная толщина пластины составит И = 5, и при относительной полуширине источника Н < 9 обеспечивается такая же максимальная температура, как и при обработке массивной детали. С уменьшением скорости детали, условию ограничения температуры будут удовлетворять пластины еще меньшей толщины. Данное ограничение будет также выполняться при шлифовании кругом диаметром 200 мм и если глубина шлифования не превысит 0,04 мм.

Решение задачи (6)-(8) удовлетворяет требованию критерия оптимальности: обеспечение минимальной температуры в зоне шлифования за счет варьирования технологических режимов резания и обеспечения бесприжогового состояния обрабатываемой поверхности.

При шлифовании пластин с подачей СОЖ в выражения (7) и (8) входят коэффициенты теплообмена а и теплоотвода В, численное значение которых характеризуется скоростью подачи технологической

Рисунок 1 относительной толщины пластины на максимальную температуру полосового источника

жидкости и скоростью детали vд. Наибольший эффект охлаждения достигается при увеличении В и уменьшении va.

При плоском шлифовании торцом чашечного алмазного круга образуется гидродинамический пограничный слой, при этом за счёт-вязкости образуется тонкий слой заторможенной жидкости, в пределах которого скорость потока изменяется от нуля до скорости невозмущенного потока (вдали от зоны контакта).

Система дифференциальных уравнений при омывании СОЖ плоской пластины в направлении 02 представлена выражениями (9), учитывающими вязкость СОЖ

<3иг биг

с-гЕ- + ии- = V

с 8х у ду

ди Эо

дх у ду

^ач 52и ^

1ЁР-

р дх

хдх2 ду2 ,

^ =2 -а \

О д иу 1 др

дх2 +~др-

Л (9)

Р ду

Особенность уравнений (9) в том, что поле скорости течения жидкости не зависит от поля температур. Высокая вязкость приводит к изменению режима течения и уменьшению скорости течения.

В ламинарном потоке, возникающем при подаче СОЖ свободно падающей струей, на процесс формирования пограничного слоя на пластине наибольшее влияние оказывает продольная составляющая ьх скорости, ею обусловлены все особенности течения в пограничном слое и взаимодействия пластины с потоком. Поперечная составляющая скорости ъу меньше продольной составляющей и незначительно влияет на течение даже при больших расстояниях от поверхности пластины. Результаты расчета в работе табулированы.

Используя критерии Нуссельта Ыи, Прандтля Рг и Рейнольд-са Яе, можно установить, что при подаче СОЖ поливом коэффициент теплообмена прямопропорционален скорости истечения жидкости иисг:

а = 3 • 103 • . (10)

Экспериментальные исследования показали, что максимальный эффект охлаждания достигается при скорости истечения жидкости до 8 м/с.

При определении коэффициента теплообмена при шлифовании -заточке на поверхности клина использовалась степенная зависимость распределения скорости на внешней границе пограничного слоя. Используя критерий Нуссельта и градиент температуры на поверхности, получена зависимость коэффициента теплообмена от скорости исте-

чения жидкости и угла клина на поверхности клиновидной пластины:

а~ %/2-а° Уу-х' (П)

С увеличением угла клина а° коэффициент теплообмена а увеличивается. Из условия обеспечения гарантированного теплообмена установлено, что угол клина должен быть от 7° до 44°.

В процессе шлифования погруженной в СОЖ пластины вращение шлифовального круга создает закрученный поток жидкости, который интенсивно омывает поверхность пластины. Возникающее турбулентное движение потока СОЖ можно представить как нерегулярное перемещение больших образований, собственное хаотическое движение которых накладывается на основное поступательное движение потока. Если в потоке имеется разность температур, то пульсации скорости приводят к переносу теплоты, вследствие чего возникает пульсация температуры. Таким образом, турбулентное движение является нестационарным процессом. Визуализация турбулентного течения в пограничном слое обрабатываемой пластины путем введения краски на различных расстояниях от пластины 5 позволила выявить три подслоя (зоны) в структуре турбулентного пограничного слоя.

1 Область подслоя (0 < 8 < 5), в которой движение жидкости не является ламинарным, частицы жидкости все время испытывают отклонения от прямолинейного течения вдоль обрабатываемой поверхности. Возмущения являются трехмерными, мелкомасштабными, вызываются и поддерживаются турбулентностью. С ростом числа Яе количество отклонений от основного направления движения возрастает.

2 Область генерации (5 < 8 < 70), в которой протекает процесс генерации и диссипации турбулентной энергии.

3 Зона турбулентного ядра (8 > 70). Имеющиеся в ней вихри переносятся из зоны генерации с помощью диффузии или конвекции. По мере удаления от поверхности размеры вихрей возрастают. Эта зона обладает устойчивым характером течения и турбулентной структурой.

Дифференциальные уравнения энергии и движения для турбулентного пограничного слоя жидкости будут иметь вид

_ дТ _ дГ д

--ни — = а—

дх у ду ду

' Рг с Л

1+--!

Ргг \

дТ

ду

Особенностью выражений (12) является зависимость скорости потока технологической жидкости от кинематических коэффициентов турбулентного переноса количества движения £Л и теплоты гч.

Слой жидкости у поверхности, в котором преобладают силы вязкости и который является составной частью турбулентного пограничного слоя, - это вязкий подслой. Тепловой подслой характеризуется преобладанием переноса теплоты теплопроводностью над турбулентным переносом. В вязком подслое теплота переносится и теплопроводностью, и пульсациями. Ввиду интенсивного турбулентного потока толщины теплового и вязкого пограничных слоев совпадают. Движение в вязком подслое является нестационарным. При использовании чисел Стантона, Нуссельта, Прандтля получена зависимость коэффициента теплообмена поверхности, омываемой турбулентным потоком технологической жидкости, от скорости иж этого потока:

а = 2,96-105-о°'85. (13)

Увеличение скорости течения СОЖ и длины пути смещения потока приводит к увеличению коэффициента теплообмена обрабатываемой поверхности а и снижению температуры, возникающей при шлифовании.

Таким образом, доказано, что поиск оптимальных технологических режимов резания сопряжен с обеспечением бесприжогового состояния обрабатываемой поверхности, при этом необходимо учитывать теплофизические свойства технологической смазочно-охлаж-дающей жидкости, скорость потока и коэффициент теплообмена.

В четвертой главе изложены результаты исследований остаточных напряжений, возникающих при торцовом алмазном шлифовании пластин из труднообрабатываемых сталей.

Особенности формирования температурных остаточных напряжений связаны с тем, как реагирует обрабатываемый материал на тепловые воздействия. Существенное влияние на температурные остаточные напряжения оказывает схема закрепления обрабатываемой детали. При шлифовании поверхностные слои пластины из труднообрабатываемых сталей подвергаются сначала нагреву, а затем - охлаждению. Напряженное состояние при деформациях характеризуется главными напряжениями о,

О,

2<Г0,2р + >*)

ЪЕ

-2

е1

уср

(14)

пе

4ах

а деформированное состояние в каждой точке детали характеризуется относительными линейными деформациями а,

£,- =

2а"9

1гср

ег/

2л/от

(15)

Особенность данных выражений в том, что они учитывают коэффициент температуропроводности а, линейного расширения ар, плотность материала р, время контакта т.

Если при шлифовании пластины температурные напряжения будут выше предела текучести материала, то после прекращения нагрева в детали возникнут остаточные напряжения. При этом возможны два случая их определения: когда механические свойства обрабатываемой

детали в процессе нагрева остаются постоянными или изменяются (рисунок 2). Если механические свойства обрабатываемой детали в процессе нагрева остаются постоянными, по оси абсцисс откладывается значение температурной деформации, с обратным знаком. Точка А характеризует напряжение в детали в конце нагрева. При снятии нагрева деформации и напряжения изменяются по прямой отрезок ОЛ1 выражает истинные остаточные напряжения. При больших значениях £, в процессе разгрузки образуются повторные пластические деформации.

Результаты теоретических исследований были проверены экспериментально. Даны рекомендации при шлифовании сталей ХВГ, 8ХФ, 40ХН2МА, 12ХНЗА, 12Х18Н9 с учетом особенностей различных технологических ситуаций, характерных для конкретного шлифовального инструмента, марки инструментального материала, условий шлифования и режимов резания.

Результаты проведённых исследований позволяют определить параметры процесса шлифования, при которых не происходит струк-

остаточных напряжений

от температурных деформаций при нагреве

турных превращений в поверхностном слое, и выполнить условие бездефектного шлифования.

В пятой главе предложены пути интенсификации плоского шлифования за счет снижения теплонапряженности процесса. Температуру в зоне обработки можно существенно снизить, если обеспечить дискретность шлифования за счет прерывистой поверхности режущей части круга. При этом температурное поле стремится к состоянию теплового насыщения постепенно, поэтому можно периодически прерывать процесс до того, как температура достигла максимума и ограничить ее любым заранее заданным значением. Интервал до наступления следующего цикла должен быть таким, чтобы обрабатываемая поверхность успела остыть до исходной температуры. Такой процесс можно осуществить, если режущую поверхность шлифовального круга разбить на ряд чередующихся выступов и впадин.

Аналитические зависимости по расчету температуры нагрева 0 и охлаждения 8Сож представлены в безразмерном виде

0сож=ехР7;2[1-Ф(7;.)], (16)

где Ре — критерий Пекле, зависящий от теплофизических свойств обрабатываемой поверхности; F0 — критерий Фурье, характеризующий время теплового насыщения; Г, — критерий Тихонова, учитывающий свойства технологической СОЖ.

Зависимости (16) позволяют выполнить условие 0 —» min и определить время, в течение которого температура поверхности достигнет заранее какой-либо заданной величины и будет зависеть от скорости детали.

Для подтверждения теоретических исследований расчета температуры, возникающей в пластине из стали 40X13 при торцовом шлифовании, были использованы программы Borland Pascal 7.0 with objects и ANSYS. На рисунке 3 приведен характер теплового поля, возникающего в пластине при шлифовании.

Исследования режущей способности шлифовальных кругов позволили разработать методику расчета по определению количества режущих зерен. Особенность данной методики заключается в возможности выявления режимов работоспособности круга от условий шлифования и его характеристик и прогнозировании износа инструмента. Условие обеспечения оптимальной производительности процесса

шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей имеет вид

С?под (2срез- (17)

б - без охлаждения Если это условие нарушается, то работоспособность алмазных зерен используется не полностью или наблюдается интенсивный износ круга. При таком подходе к рассмотрению вопроса, связанного с кинематикой процесса и работой зерна при торцовом шлифовании, установлена зависимость скорости детали от режимов обработки и геометрических параметров рабочей поверхности прерывистого круга:

(0,0124 + 0,65р3) • икр • гср ■ • Кх ■ ат ■ ид=---»-, (18)

V

где р3 - радиус скругления вершин зерен круга; ?)кр - скорость круга; ат - толщина среза; тр - число режущих зерен; г„, гвн, гср - наружный, внутренний и средний радиус алмазоносного слоя круга; К\ - коэффициент, учитывающий площадь, занятую канавками, по отношению к площади круга; г - глубина шлифования.

Условие минимальной шероховатости обрабатываемой поверхности будет выполнено при условии уменьшения скорости детали и увеличения числа режущих зерен. Накладываемое ограничение: если ат > 0,05р3, то на обрабатываемой поверхности появляются прижоги.

Проведенные исследования влияния интенсивности теплового потока на глубину и характер структурных превращений в поверхностных слоях массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей алмазным шлифовальным инструментом с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей СОЖ в зону контакта показали, что при действии теплового потока опреде-

ленной интенсивности возможно получение двух основных типов структурных состояний. В первом случае наружный слой представляет собой аустенито-мартенсит вторичной закалки (белый нетравящий-ся слой), под которым располагается зона вторично отпущенного металла со структурой троостомартенсита и троостита. Во втором случае - при снижении интенсивности и напряженности теплового потока - на поверхности может образовываться вторично отпущенный слой, переходящий через все стадии отпуска в основную структуру мартенсита закалки. Дальнейшее снижение плотности теплового потока приводит к отсутствию каких-либо структурных превращений. С увеличением скоростей охлаждения минимальные температуры, вызывающие развитие процессов отпуска в поверхностном слое, возрастают. Если рассматриваемая точка выше Ла, то с увеличением температур отпуск возможен лишь при снижении скоростей охлаждения. Минимальные температуры образования вторично закаленного слоя с увеличением скоростей охлаждения уменьшаются до величин, лежащих ниже точки Асл. С увеличением скоростей нагрева и охлаждения, при нагреве поверхности до одной и той же температуры глубина структурных превращений будет уменьшаться, а соотношение вторично отпущенного и вторично закаленного слоев изменится в сторону увеличения последнего.

Характер изменения микроструктуры стали 8ХФ изучался на пластинах 20x15x0,3 см с одинаковой микроструктурой, состоящей из мелкозернистого перлита и карбидов. После шлифования нагрев выше критической точки АС\ вызывает вторичную закалку металла (рисунок 4), а нагрев от 500 до 700 °С приводит к отпуску. Экспериментальные исследования по определению напряжений, возникающих в поверхностном слое образцов из стали 8ХФ после различных условий шлифования (рисунок 5), показали, что при увеличении скорости детали в поверхностном слое формируются остаточные растягивающие напряжения большей величины. Если градиент скорости падает, увеличивается значение контактной температуры, поверхностные слои глубже нагреваются и успевают получить отдых, т.е. происходит релаксация напряжений, уменьшая растягивающее напряжение на поверхности до нуля. Однако в выполненных исследованиях было зафиксировано не только уменьшение растягивающих остаточных напряжений, но и переход их в сжимающие. В данном диапазоне параметров режима шлифования время действия источника тепла х становится более длительным, поверхностный слой прогревается глубже и происходит перераспределение напряжений во времени. При увели-

чении глубины прогрева поверхностный слой не охлаждается одновременно по всему сечению. В процессе охлаждения наступает момент, когда наружный слой стягивает поверхностный, вследствие чего максимум растягивающих напряжений смещается от поверхности вглубь металла. Следовательно, для предотвращения опасных растягивающих напряжений необходимо уменьшить скорость детали, увеличить глубину обработки при скорости круга 20-25 м/с.

ампо язв

600 хо

-вОО -Я»

щ* :6я/мин рг* "(}1ц/мт }

ХГ, ^ 1 1

008 м/мин \

......./^Ж^.........

// I | 1

1 1 1 1

Рисунок 4 - Микроструктура стали 8ХФ после шлифования, технологические режимы уд = 0,25 м/мин, ^ = 0,4 мм, «к„ = 20 м/с

т о,г вз ол пт Рисунок 5 - Зависимость остаточных напряжений в поверхностном слое от скорости детали при шлифовании стали 8ХФ, г>кр = 25 м/с, г = 0,5 мм

Изучение температурных деформаций в плоских деталях позволило получить зависимости по определению погрешностей массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей. Функции распределения температуры на обрабатываемой и установочных поверхностях будут описываться выражениями

А Л II

Кс

Ц

К.

1 + К,

, 1 /■

1+-ег{

К, J

1 + кс

(18)

где КЕ = Кх у/а2 / я, - критерий, характеризующий тепловую активность первого тела по отношению ко второму, К^ =Х1 /Х2- критерий, характеризующий относительную теплопроводность тел.

Величина отклонения от плоскостности равна стреле прогиба пластины

С = 0,5с/2-4/г3/2а ^(х)^, (19)

-я

где И - половина толщины пластины.

На основании полученных решений разработана номограмма (рисунок 6), показывающая изменение размера обрабатываемой пластины от температурной деформации. В результате исследований ус-

тановлена допускаемая величина температурной погрешности от 10 до 20 % допуска на деталь.

Рисунок 6 - Номограмма

изменения размера деталей от температурных деформаций: I — изменения температуры ±2 °С;

И - нормальные производственные условия, изменение температуры ±1-2 °С;

III - условия термоконстантного цеха, изменения температуры ±0,5 -1 °С;

IV - условия термоконстантного цеха,

изменения температуры ±0,25-0,5 °С;

V - условия термоконстантного цеха, изменения температуры ±0,25 °С

и менее

Условия (18, 19) характеризуют режим оптимальной производительности.

В шестой главе разработаны инструменты для плоского шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей, проектирование которых объединено общей методикой. Конструкции инструментов защищены патентами на изобретения РФ.

Разработанный инструмент представляет собой круг типа ЧК, на торцовой поверхности которого в абразивном материале выполнены канавки. Внутри инструмента имеется втулка с отверстиями для подвода СОЖ, снабженная направляющими, с помощью которых жидкость получает повышенную скорость истечения, и конус, предназначенный для направления движения и уменьшения расхода смазочно-охлаждающей жидкости (рисунок 7).

При плоском шлифовании с подачей СОЖ в зону резания существует скоростной режим подачи смазочно-охлаждающей жидкости, при котором для любого материала и состава жидкости температура в зоне резания является минимальной. Получены уравнения траектории движения смазочно-охлаждающей жидкости по плоскости круга (рисунок 8) и относительно поверхности вращающегося инструмента

и2

"Исг="крИг- 2ю/-г- . г = го+0,5х-1п^Н-(20)

которые показывают, что даже существенные вариации радиуса гср, угловой скорости со, скорости круга Ощ, приводят к незначительному изменению траектории жидкости. Это позволяет считать траектории всех элементарных объемов одинаковыми и смещенными по ширине

25 80 125 250 750 Измеряемая длина мм

детали. Поэтому в прерывистом инструменте форма канавки повторяет траекторию движения охлаждающей жидкости, а для достижения максимального эффекта охлаждения их сечение выполнено сужающимся по направлению истечения жидкости.

Рисунок 8 - Схема траектории движения жидкости по торцу вращающегося круга

Рисунок 7 — Алмазный инструмент с прерывистой

режущей поверхностью и непосредственной с подачей СОЖ в зону резания

Одинаковая степень снижения температуры может быть получена при различных сочетаниях длин режущих выступов и впадин. Это обстоятельство позволяет осуществлять выбор геометрических параметров шлифовальных кругов с прерывистой поверхностью не только с учетом теплонапряженности процесса, но и их износостойкости.

Влияние на температуру в зоне контакта скорости круга икр, скорости детали иа, глубины / при шлифовании стали 12ХНЗА показано в таблице 1. При любых режимах резания температура в зоне контакта алмазного прерывистого инструмента с подачей СОЖ существенно ниже, чем для сплошного круга. Чем напряженнее режим шлифования, тем разница эта больше.

Причины снижения температуры при переходе от шлифования инструментом со сплошной рабочей поверхностью к прерывистой следующие. Во-первых, это меньшая интенсивность теплообразования. Мощность тепловыделения пропорциональна тангенциальной составляющей силы резания Р:, которая при шлифовании инструментом с прерывистой режущей поверхностью ниже на 20-30 %, чем при шлифовании кругом со сплошной рабочей поверхностью. Во-вторых, впадины прерывистого инструмента рассчитаны так, чтобы за время контакта одного режущего выступа с обрабатываемой поверхностью температура не успевала установиться, и не достигала своего макси-

мального значения. За время перерыва в контакте, продолжительность которого зависит от ширины впадины, происходит охлаждение контактной поверхности детали, затем снова нагрев и т.д. Чем меньше отношение ширины выступа и впадины в круге, тем ниже температура шлифования. В-третьих, охлаждающая жидкость подается непосредственно в зону резания, что при сплошном шлифовании добиться сложно. Поэтому теплоотвод в охлаждающую среду при прерывистом шлифовании интенсивнее, чем при сплошном.

Таблица 1 - Режимы резания и значения температур

Режимы резания Прерывистый инструмент Ъ= 12 Сплошной инструмент

м/мин и мм Цф, м/с <74 о7 Вт/м2 Тт, "С Т °С 1 Ж) Рг. Н <7-107 Вт/м2 Тт, °С гэа°с

0,5 0,1 19 85 1,44 110 105 110 1,00 650 720

1,0 0,2 25 135 2,52 172 190 216 1,99 884 900

1,0 0,1 19 112 1,67 125 117 155 1,18 525 620

1,5 0,3 15 160 1,92 120 135 220 1,67 742 680

1,5 0,2 19 130 1,98 133 127 190 1,44 480 515

2,0 0,1 15 145 1,74 122 112 200 1,25 493 520

2,0 0,3 23 170 3,13 195 224 245 2,37 560 600

2,5 0,2 19 155 2,36 145 132 250 2,75 625 673

В работе проведены экспериментальные исследования по определению составляющих силы резания: тангенциальной определяющей процесс снятия стружки, физические явления в зоне обработки и мощность источника движения в приводе главного движения, и радиальной (осевой) Ру, которая определяет точность обрабатываемой поверхности в зависимости от жесткости системы СПИД, интенсивность съема металла и производительность шлифования (рисунок 9).

Изучение зависимостей (см. рисунок 9) Ру, Р г от режимов обработки и характеристик инструмента показало, что при любых значениях глубины шлифования, скорости детали и скорости круга, составляющие силы резания Ру, Р2 при шлифовании прерывистым инструментом с подачей СОЖ в зону резания значительно меньше, чем при шлифовании инструментом со сплошной режущей поверхностью с подачей СОЖ поливом. Причем эта разница на отдельных режимах может достигать 20-30 % .

С изменением продольной подачи от 2 до 6,5 м/мин параметр шероховатости поверхности Ка возрастает (рисунок 10,а), однако абсолютная величина Ка при работе прерывистым инструментом с канавками на рабочем слое на 30-40 % меньше, чем у сплошного инст-

румента и на 10-20 % ниже, чем у прерывистого инструмента с подачей СОЖ через отверстия. С увеличением глубины резания (рисунок 10,6) величина шероховатости К а возрастает, так как увеличивается толщина снимаемой стружки.

Рисунок 9 — Зависимость составляющих силы резания Рг (сплошная линия) и Р- (штриховая линия) от режимов шлифования инструментом с прерывистой (а, б) и сплошной (в, г) рабочей поверхностью 2724-0041АС6 100/80 М04 4, СОЖ ИНКАМ-1: а, в-г =0,2 мм; б, г -икв = 40 м/с. Обрабатываемый материал 12ХНЗА

Параметр шероховатости поверхности Ка уменьшается при применении алмазного инструмента с прерывистой режущей поверхностью. Это явление может быть объяснено более острыми режущими зернами прерывистого инструмента и эффективным воздействием смазочно-охлаждающей жидкости на процесс резания, что способствует созданию более стабильного режущего профиля и уменьшению сил трения. Стружка выбрасывается из канавок алмазного слоя под действием потока жидкостной струи, идущей изнутри инструмента. Увеличение количества канавок или отверстий в режущем слое уменьшает Яа. Для обеспечения К а = 0,1-0,32 мкм оптимальная площадь канавок не должна превышать 30 % от рабочей площади.

2 4 6 Уй, м* вин

г)

6)

0.8 0.6 0.4 02 О

У„ =40 и/ с --

1=0 2 Ml

/

/

JWM

0.8 0.6 0.4 02 О

1 1 V^Ou'c f

V 2мм Ч ✓ /

--- Ж

--- Л1

2-~

F^mqи

0.8 0.6 0.4 0.2 О

(=0 !и'и 2 мм н

—

-- - __

20 30 40 50 Уj>c

0.1 0.2 0,3 0.4 , ,

а) б) в)

Рисунок ] 0 - Зависимость высоты микронеровностей от : а - скорости детали; б - скорости круга; в - глубины резания при шлифовании стали 12ХНЗ А с охлаждением: сплошная линия - прерывистый инструмент с канавками на рабочем слое, штриховая линия -сплошной круг с подачей СОЖ поливом, штрихпунктирная - прерывистый инструмент с подачей СОЖ через отверстия;

1 - количество канавок - 12, отверстий -40 шт.; 2 - количество канавок - 8, отверстий - 30, 3 - количество канавок - 6, отверстий - 20

В работе проведено моделирование образования срезов при прохождении алмазных зерен через исходную поверхность и шероховатости обрабатываемой поверхности с использованием Borland Pascal 7.0 with objects, Solid Works 12, Компас 12. Результаты представлены в графическом виде (рисунки 11, 12). Отличительной особенностью данного моделирования является получение в качестве выходного параметра реализации не единичного профиля микрорельефа, а фрагмента шлифованной поверхности от условий обработки.

Рисунок 11 - Образование срезов при прохождении алмазных зерен через исходную поверхность

Наибольшее влияние на отклонение от плоскостности оказывает продольная подача. С ее увеличением возрастает составляющая силы резания Ру, вызывающая увеличение погрешности детали. Анализ результатов экспериментальных данных позволил установить зависимость, что числовые значения допусков плоскостности и прямолинейности в пределах одной степени точности изменяются пропорционально -Л - среднему геометрическому крайних значений интервала номинальных длин.

1*0.1 ян

Рисунок 12 - Фрагмент шлифованной поверхности, полученной моделированием. Зависимость параметра шероховатости Яа (мкм) от зернистости круга

В работе проведены исследования производительности процесса и удельного расхода алмазов разработанного инструмента. Результаты исследований представлены на рисунке 13.

Ч,г/У ли

П 2

1

2

" 4

- — "

3

(5 2,0 2,5 3,0 Ц.и/ян

а)

1,чм

0.4 I. т

Рисунок 13 - Влияние скорости детали и глубины шлифования на интенсивность съема металла (а, в) и удельный расход алмазов (б, г) прерывистого инструмента с канавками на рабочем слое, зернистость 125/100-/, 100/80 - 2, 80/63 — 3 и инструмента со сплошной режущей поверхностью с подачей СОЖ ИНКАМ-1 поливом, зернистость 100/80 - 4: а, б- «кр= 40м/с, ? = 0,2 мм; в, г - ьЛ = 3 м/мин, икр = 40м/с

Обрабатываемый материал — сталь ХВГ. Инструмент 2724-0041 АС6 М2-01 4. Зависимости съема металла и расхода алмазов алмазного прерывистого инструмента от режимов резания аналогичны подобным зависимостям при шлифовании традиционным кругом. С увеличением значений икр, »,„ I, зернистости инструмента производительность и удельный расход алмазов возрастают. Наибольшее влияние на удельный износ алмазов оказывает глубина шлифования. Вместе с тем из графических зависимостей (см. рисунок 13) видно, что производительность разработанных кругов значительно выше, а удельный расход алмазов ниже, чем у кругов со сплошной режущей поверхностью и подачей СОЖ поливом. За счет варьирования режимов шлифования и характеристик круга обеспечивается выполнение условия максимальной производительности и минимального расхода алмазов.

В седьмой главе представлены разработанные приспособления для крепления массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей при шлифовании.

Осуществлена модернизация приспособления с вакуумным приводом, позволяющего надежно крепить пластины на фрезерных и шлифовальных станках. Особенностью данного приспособления (рисунок 14) является то, что опорные рёбра имеют минимальную площадь контакта с пластиной, а расстояния между ними выбраны с учетом минимальной величины допускаемого прогиба детали. При этом расстояние между опорами зависит от величины избыточного давления Р, действующего на пластину, от её толщины /г, модуля упругости материала Е пластины. Если часть обрабатываемой детали расположена на промежуточных опорах, то максимальный прогиб \Утт пластины равен

Т X

Рисунок 14- Вакуумное приспособление для крепления пластин

Ш

гпах

Ра4( 1-ц2) 192 ЯА3

где ц - коэффициент Пуассона.

Отрыву детали от опорной поверхности приспособления препятствует только сила (ра - p0)'F-f, условие надёжной работы приспособления при действии отрывающей силы резания Ррез с учётом коэффициента запаса надёжности в вертикальной плоскости Kmv и количества присосок я, можно представить следующим выражением:

iPa Po) ' ^ ./ * ^ -^приж. т'риси — ^'отр' Ррез- (22)

Для повышения эффективности обработки пластин за счет снижения величины тепловой деформации разработана конструкция магнитной плиты с интенсивным охлаждением в зоне крепления плоских деталей (рисунок 15).

Результаты исследования величины температурной деформации детали в разработанном приспособлении представлены в виде графических зависимостей (рисунок 16). В ходе эксперимента обрабатывалась пластины размерами 200x40x4 мм из стали 12ХНЗА (HRC 57-63) (линии 2, 4 рисунок 16) и 9ХС (HB 197-210) (линии 1, 3 рисунок 16) кругом 2724-0041 АС6 100/80 М04 4 при S„ = 1 мм/ход, t = 0,02 мм. На рисунке 16 линии 1,2 - стандартное магнитное приспособление, 3, 4 - разработанное приспособление.

ЛТ. HKI1

Рисунок 15 - Магнитное приспособление с интенсивным охлаждением в зоне крепления детали

20 30 т. иен

Рисунок 16 - Зависимость величины температурной деформации формы детали от времени шлифования

Для исключения влияния усилия резания деформация фиксировалась в конце рабочего хода, когда шлифовальный круг выходил за пределы обработанной плоскости. После стабилизации температурных деформаций отклонение от прямолинейности профиля магнитной плиты не превышало 2 мкм. При обработке детали без охлаждения происходит отрыв детали от магнитной плиты по центру и в крайних точках, но контакт детали с плитой оставался неизменным. Зависимость деформации от времени разогрева объясняется тем, что первоначально происходит поглощение тепла от обрабатываемой детали холодной магнитной плитой. Затем плита превращается сама в источ-

ник тепла для установленной на ней детали. Магнитное приспособление с внутренним подводом охлаждающего средства позволяет снизить влияние температуры нагрева за счет увеличения скорости отвода тепла от электромагнитных катушек и охлаждения установочной поверхности детали. Это приводит к уменьшению тепловых деформации, отсутствию отклонений от плоскостности в форме выпуклости или вогнутости.

Конструкции приспособлений защищены патентами на изобретения РФ.

В восьмой главе изложена методология проектирования технологического процесса плоского шлифования торцом алмазного круга и выбора оптимальных режимов шлифования пластин из труднообрабатываемых сталей.

Проектирование технологического процесса торцового алмазного шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей инструментами с прерывистой режущей поверхностью представляет собой сложную оптимизационную задачу, основанную на использовании расчетных аналитических методов и экспериментальных исследованиях, и подчиняется следующим принципам проектирования (рисунок 17):

1 Анализ исходных данных для разработки технологического процесса торцового алмазного шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей. Изучаются сборочный чертеж изделия и рабочий чертеж пластины; условия изготовления и ее эксплуатации; программа и интервал времени выпуска пластин (блок 1 рисунок 17).

2 Выбор приспособлений с оценкой технологических баз, точности, надежности базирования и характеристик шлифовального инструмента (блоки 2, 3 рисунка 17).

3 Выбирается состав технологической смазочно-охлаждающей жидкости и способ ее подачи в зону резания (блок 4 рисунок 17).

4 Исследуются гидродинамические явления подачи потока сма-зочно-охлаждающей жидкости при торцовом шлифовании. Установленные гидроаэродинамические характеристики подачи СОЖ в зону шлифования позволят смоделировать гидродинамический тракт, состоящий из переходов, поворотов и других элементов, создающих оптимально-направленный поток жидкости в зону контакта шлифовальный круг - обрабатываемая деталь и создать гидродинамическую модель процесса торцового шлифования (блок 6 рисунок 17).

х&сярррм.За и <их:& х'. Ь'ро&ня мугрр^п

ясремеяры ¡ж&ж&х^зсяь. нюъхжх'мх/ъ и Ф/.тт-гехснжхь'е сСаШа

Ж

Гринюс&тетя ¿ъ) «я&ъ&ня .Фте*;

¡гккшгня С зхлядент.

Кращр'ГА^нье стркгз

лвберкссти щсяхх&теяя

Греребистий ^Ал^б^ъш}

г&чха СС'Х при рлххо» ш.тиф&шъ'

Еь$ср к&жк&игямс- ¡хяушвзс схт (п&хя ¿ерщ й&скз хос&ярецЫ р&</чруктиСт$ сссЗги-ясяи

яарачяры исгщг&кя

•УГДИЙ ят^/АЛеТА ХфХЯЯфОСЮХи сагушзАккхт дяж^гц,?, спсссй* псдсу

Нхчт суфосш ¡хг^ен/и - ~ г$у гузухшу б (ОХ

/Ют грз&яэрии е&х&уя Ш «? сюрцс&и гк&сыз&ыи и И /хмосяс «ар;

0-

- гус&п.** яр 5ез тас^ел и с 1/4*™ г&Ъ* СОХ;

- ЪрЧО? r*3«, $

¿' с р^тт гсд&о СОХ

- ш ?р*ит) хянгзз&я г '

гг&р«кзпьв

Рас*** ящумк^гк! дета**©«? * -,-рс' лс<1*& СОХ псъбзп -при зтяячкя т? -леи тзухаа; б СОХ, -три <жаъё&х.'&од а умш&нмя т&рхчаж а&т&и

Рисунок 17 - Схема алгоритма проектирования технологического процесса алмазного торцового шлифования пластин

5 Исследуется влияние подачи охлаждающей жидкости на теплообразование при шлифовании массивных, тонких и клиновидных пластин. Определение коэффициента теплообмена позволит установить его зависимость от скорости истечения охлаждающей жидкости, теплофизических параметров обрабатываемой поверхности и регулировать температурное поле обрабатываемых пластин (блоки 7-9 рисунка 17).

6 Исследования распределения температуры в массивных, тонких и клиновидных пластинах позволят назначить глубину шлифования; управлять механизмом формирования свойств поверхностного слоя обрабатываемых пластин из труднообрабатываемых сталей для получения бездефектного торцового шлифования (блоки 10-12 рисунка 17).

7 Исследование режущей способности шлифовальных кругов позволит выявить режимы работоспособности круга в зависимости от условий шлифования и характеристики абразивного инструмента (блоки 13, 14 рисунка 17).

8 В соответствии с режимами оптимальной производительности £?опт < (2б.д. или максимальной производительности бездефектного шлифования (Эопт > д6л (блок 15 рисунок 17) назначают режимы шлифования (блок 16 рисунок 17).

9 По назначенным режимам торцового алмазного шлифования (блок 16 рисунок 17) рассчитывают и сравнивают с экспериментальными данными температурные деформации, шероховатость, производительность, расход алмазов, отклонения от плоскостности и прямолинейности (блоки 5, 17-22, 28 рисунка 17).

10 Если получаемые критерии (блоки 5, 17-22, 28 рисунка 17) соответствуют техническим условиям на массивную, тонкую или клиновидную пластину, то назначают окончательные режимы торцового шлифования и характеристики алмазного инструмента с прерывистой режущей поверхностью (блоки 26, 27 рисунка 17).

Результат решения этой многокритериальной оптимизационной задачи - определение эффективных параметров технологии шлифования конкретного материала конкретным инструментом при удовлетворении следующих критериев: обеспечение бесприжоговых процессов; достижение допустимой шероховатости и точности обработанной поверхности; обеспечение износостойкости инструмента. Для широкой номенклатуры обрабатываемых деталей в работе получены необходимые зависимости и даны рекомендации для технолога.

В приложении А приведены табулированные результаты расчета температуры по выражениям (7, 8) главы 4. В приложении Б представлены результаты расчета уравнений регрессии центрального композиционного ротатабельного униформ-планирования второго порядка параметра шероховатости Ra, тангенциальной составляющей силы резания Pz, удельного расхода алмазов q в зависимости от варьирования режимами шлифования скорости круга, скорости детали и глубины шлифования. В конце работы в приложении В прилагаются акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведён системный анализ плоского шлифования торцом круга, предложена классификация основных групп факторов, определяющих качество обрабатываемой поверхности, производительность обработки, стойкость инструмента, установлены критерии оценки эффективности процесса, связанные с назначением режимов оптимальной производительности и максимальной производительности бездефектного шлифования.

2 Исследования динамики тепловых процессов и влияния темпера-турно-силовых факторов в зоне контакта шлифовального круга с прерывистой режущей поверхностью и пластин из труднообрабатываемых сталей при подаче СОЖ в зону резания позволили определить условия, при которых температурное поле стремится к состоянию теплового насыщения постепенно, и предложить методы снижения температуры при интенсификации процесса обработки.

3 Раскрыт и математически описан гидродинамический эффект от использования потока СОЖ при подаче ее поливом с учётом неизотермич-пости поверхности детали. Показано, что увеличение коэффициента теплообмена до 10 кВт/м2 град достигается при снижении скорости истечения жидкости до 5 м/с, изменении коэффициента теплопроводности обрабатываемого материала и вязкости технологической жидкости.

4 Создана методика определения геометрических параметров прерывистой режущей поверхности инструмента с подачей СОЖ в зону резания с учетом траектории движения жидкости, производительности процесса и стойкости круга, использование которой позволяет увеличить скорость детали на 10-20 %, скорость круга на 15-25 %, глубину шлифования в 1,53 раза.

5 Проведен анализ процесса плоского шлифования массивных, тонких и клиновидных пластин торцом алмазного круга с прерывистой режущей поверхностью и подачей СОЖ непосредственно в зону резания путём моделирования в среде ANSYS, использования пакета программ Borland Pascal 7.0 with objects, Solid Works, Компас. Экспериментально подтверждена адекватность моделей и методов, обеспечивающих гарантированное

снижение температуры и величины остаточных напряжений в поверхностных слоях пластин при шлифовании.

6 Разработаны единая методика проектирования технологического процесса плоского шлифования торцом круга и универсальный алгоритм выбора параметров шлифовального круга с прерывистой режущей поверхностью, направленные на обеспечение требуемого качества и физико-механических характеристик поверхностного слоя массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых легированных сталей.

7 Разработаны основные принципы конструирования инструментов и приспособлений в лицензионном программном обеспечении фирмы ОЕ1.СЛМ (Англия) для реализации торцового шлифования алмазными кругами.

8 На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований предложены новые технические решения и конструкции инструментов и оснастки для шлифования:

- торцовые шлифовальные инструменты с прерывистой рабочей поверхностью, применение которых позволило снизить температуру в зоне резания на 30-40 %, силы резания на 20-30 %, параметр шероховатости поверхности Яа в 1,8-2,2 раза, отклонение от плоскостности в 2-4 раза, остаточные напряжения в 2,5-3 раза и увеличить стойкость алмазного инструмента до 3-5 раз;

- приспособления для закрепления массивных, тонких и клиновидных пластин из труднообрабатываемых сталей, применение которых обеспечило повышение производительности труда в 3-4 раза, снижение погрешностей от тепловых деформаций в 2 раза, отклонение от плоскостности в 1,5-2 раза, энергозатрат до 25-30 %, себестоимости изготовления деталей на 22 %.

9 Результаты работы реализованы при внедрении технологии шлифования торцом алмазного круга с прерывистой рабочей поверхностью и непосредственной подачей СОЖ в зону контакта, магнитных и вакуумных приспособлений на пяти предприятиях машиностроительного комплекса, в частности, при обработке штык-ножей, ножей, пластин аэродинамических рулей, торцовых фрез. Экономический эффект от внедрения составил 2800 тыс. рублей (но ценам 2009-2013 гг.).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии

1 Иванова, Т. Н. Современная оснастка в технологии алмазного торцового шлифования плоских поверхностей : моногр. / А. М. Долганов, Т. Н. Иванова. - Екатеринбург - Ижевск : Изд-во Института Экономики УрО РАН, 2007. - 364 с.

2 Иванова, Т. Н. Перспективные технологии XXI века : коллективная моногр. : в 2 кн. / Т. Н. Иванова. - Одесса : Изд-во КУПРИЕНКО, 2013.-К. 1.-162 с.

Публикации в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Иванова, Т. Н. Совершенствование технологии обработки за счет применения алмазного прерывистого торцового инструмента / Т. Н. Иванова, Ф. Ю. Свитковский // Техника машиностроения. - 2000. - № 5. - С. 82-87.

2 Иванова, Т. Н. Теоретические исследования режущего профиля поверхности алмазного торцового инструмента / Ф. Ю. Свитковский, Т. Н. Иванова, Т. И. Осипова // Вестник ИжГТУ. - 2000. - № 2. - С. 17-19.

3 Иванова, Т. Н. Тепловые процессы при алмазном шлифовании специальных стружколомающих элементов твердосплавного инструмента / И. Д. Дмитриев, Т. Н. Иванова // Вестник ИжГТУ. - 2000. - № 4. - С. 39^41.

4 Иванова, Т. Н. Перспективные направления в совершенствовании обработки плоских поверхностей шлифованием // Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты.-2003.-№ 1(18).-С. 16-18.

5 Иванова, Т. Н. Тепловой режим абразивного зерна при шлифовании //Естественные и технические науки. - 2003. -№ 6(9). - С. 132-136.

6 Иванова, Т. Н. Исследование закономерностей и повышения эффективности процесса шлифования деталей из труднообрабатываемых материалов / Ф. Ю. Свитковский, Т. Н. Иванова // Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. - 2004. - № 1(22). - С. 22-24.

7 Иванова, Т. Н. Исследование структуры поверхностного слоя при шлифовании // Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. - 2005. - № 3(28). - С. 30-32.

8 Иванова, Т. Н. Конструкторско-технологическое обеспечение качества поверхности при шлифовании // Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. - 2005. - № 4(29). - С. 28-29.

9 Иванова, Т. Н. Совершенствование планетарного устройства при шлифовании / Д. С. Люпа, Т. Н. Иванова // Вестник ИжГТУ. - 2006. - № 3. -С. 102-105.

10 Иванова, Т. Н. Особенности работы алмазных зерен при торцевом шлифовании / Д. С. Люпа, Т. Н. Иванова // Интеллектуальные системы в производстве. - 2006. - № 1(7).-С. 180-182.

11 Иванова, Т. Н. Физическая сущность деформаций деталей под действием остаточных напряжений при шлифовании // Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. - 2008. — № 2(39). — С. 28-31.

12 Иванова, Т. Н. Основы конструирования вакуумных приспособлений / Т. П. Иванова, С. И. Люпа, Д. С. Люпа // Вестник ИжГТУ. — 2010.-№ 1(45).-С. 22-25.

13 Иванова, Т. Н. Исследование тепловых процессов в области клииа при шлифовании пластин по кромке / Т. Н. Иванова, А. М. Долганов, А. А. Паклина, Э. И. Рахмангулова // Научно-технический вестник Поволжья.-2012,-№ l.-c. 157-160.

14 Иванова, Т. Н. Исследование влияния теплообмена на температурное поле при шлифовании пластин по кромке / А. М. Долганов, Т. Н. Иванова // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - № 2. -С. 186-189.

15 Иванова, Т. Н. Теоретическая модель прогнозирования остаточных напряжений при шлифовании / А. М.Долганов, В. А. Жуланов, Т. Н. Иванова, В. Ф. Юрков // Научно-технический вестник Поволжья. -2012.-№3.-С. 110-113.

16 Иванова, Т. Н. Исследование влияния химического состава и структуры труднообрабатываемых сталей на обрабатываемость при шлифовании / А. Ф. Белякова, Т. Н. Иванова, И. Н. Санников // Естественные и технические науки. - 2012. -№ 3 (59). - С. 165-172.

17 Иванова, Т. Н. Исследование обрабатываемости труднообрабатываемых сталей при шлифовании / Т. Н. Иванова, Д. Д. Галиханов // Естественные и технические науки. - 2012.-№ 3 (59). - С. 173-176.

18 Иванова, Т. Н. Формирование свойств поверхностного слоя деталей из труднообрабатываемых материалов одновременно при нагреве и охлаждении / В.Б. Дементьев, Т. Н. Иванова // Химическая физика и мезоскопия. -2012. — Т. 14, №4.-С. 587-598.

19 Иванова, Т. Н. Методика расчета вакуумных приспособлений / Д. С. Люпа, Т. Н. Иванова, О. С. Люпа // Вестник ИжГТУ. - 2012. -№ 4 (56). - С. 27-30.

20 Иванова, Т. Н. Применение холода в качестве приема, расширяющего технологические возможности оснастки / Д. С. Люпа, Т. Н. Иванова, О. С. Люпа, А. И. Коршунов // Интеллектуальные системы в производстве. - 2012. - № 2 (20). - С. 39-44.

21 Иванова, Т. Н. Гидродинамические исследования потока охлаждающей жидкости с конвективной теплоотдачей / Т. Н. Иванова, А. Б. Кондратьев // Естественные и технические науки. — 2013. - № 1 (63). -С. 167-170.

22 Иванова, Т. Н. Влияние смазочного эффекта СОЖ на алмазную обработку деталей из труднообрабатываемых материалов / Т. Н. Иванова, П. А. Коробейников // Научно-технический вестник Поволжья. - 2013. -№ 1. — С. 182-184.

23 Иванова, Т. Н. Исследование физико-механических свойств стали 8ХФ после высокоскоростного термического процесса / В. Б. Дементьев, Т. Н. Иванова // Химическая физика и мезоскопия. — 2013. - Т. 15, №4.-С. 7-18.

24 Иванова, Т. Н. Исследования гидродинамического потока СОЖ на температурное поле при обработке пластин по кромке / Т. Н. Иванова,

B. Ю. Бегснеев // Естественные и технические науки. — 2013. — № 3 (65). -

C. 173-177.

25 Иванова, Т. Н. Повышение эффективности плоского шлифования на основе управления теплонапряженным состоянием рабочей зоны // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». — 2013. -№ 9. - 12 с. Б01: 10.7463/0913.0606036

26 Иванова, Т. Н. Кинетика формирования и управления напряженным состоянием плоской шлифованной поверхности / Т. Н. Иванова, В. Б. Дементьев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2013. №4. - С. 219-229.

Патенты на изобретения

1 Пат. 2095227 Российская Федерация, МПК6 В 24 В 55/02, Д 7/10. Абразивный инструмент для плоского шлифования / Иванова Т. Н., Свитковский Ф. Ю., Осипова Т. И., Курко В. И. ; заявитель и патентообладатель научно-производственное предприятие «МИСАП». - № 96104219 ; заявл. 04.03.1996 ; опубл. 10.11.1997, Бюл. № 31.

2 Свидетельство на полезную модель № 6738 Российская Федерация, МПК6 В 24 Д7/06. Сборный торцовый абразивный круг / Свитковский Ф. Ю., Иванова Т. Н. ; заявитель и патентообладатель малое предприятие «МИСАП». - № 96113545 ; заяв. 01.07.1996 ; опубл. 16. 06.1998, Бюл. № 6.

3 Пат. 2176586 Российская Федерация, МПК6 В 24 В 41/07 Устройство для абразивной обработки плоских поверхностей / Иванова Т. Н., Свитковский О. Ю., Шиляев С. А., Варламов П. В., Украинский О. В., Ма-салов К. Н. ; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. - 2000115778 ; заявл. 16.06.2000 ; опубл. 10.12.2001, Бюл. № 34.

4 Пат. 2207239 Российская Федерация, МПК7 В 23 С} 3/08. Вакуумное приспособление / Свитковский Ф. Ю., Иванова Т. Н., Люпа Д. С. ; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. -№ 2001119494 ; заявл. 17.07.2001 ; опубл. 27.06.2003, Бюл. № 18.

5 Пат. 2220039 Российская Федерация, МПК7 В 24 В 7/00, 41/047. Устройство для абразивной обработки плоских поверхностей / Свитковский Ф. Ю., Иванова Т. Н., Варламов П. М., Кузнецов А. Ю., Люпа Д. С.; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. - № 2002105414 ; заявл. 28.02.2002 ; опубл. 27.12.2003, Бюл. № 36.

6 Пат. 2228832 Российская Федерация, МПК7 В 24 Б 7/10, В 24 В 55/02. Абразивный инструмент для плоского шлифования / Свитков-

ский Ф. Ю., Иванова Т. Н., Балакин В. В., Люпа С. И. ; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. - № 200212597/02 ; заявл. 27.09.2002 ; опубл. 20.05.2004, Бюл. № 14.

7 Пат. 2240221 Российская Федерация, МПК7 В 24 В 3/54. Станок для заточки ножей / Свитковский Ф. Ю., Иванова Т. Н., Свитковский М. Ф., Кушаров В. Л. ; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. -№ 2003113174/02 ; заявл. 05.05.2003 ; опубл. 20.11.2004, Бюл. № 32.

8 Пат. 2240217 Российская Федерация МПК7 В 23 (}3/15. Магнитное приспособление / Свитковский Ф. Ю., Иванова Т. Н., Люпа С. И., Свитковский М. Ф. ; заявитель и патентообладатель Институт технологических наук и проблем реструктурирования в промышленности. - № 2003100208/02 ; заявл. 04.01.2003 ; опубл. 20.11.2004, Бюл. № 32.

9 Пат. 2307729 Российская Федерация МПК7 В24В 7/10, В24В 55/02. Шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением / ДолгановЛ. М., Иванова Т. Н. ; заявитель и патентообладатель Иванова Т. Н. -№ 2005140684/02 ; заявл. 26.12.2005 ; опубл. 10.10.2007, Бюл. № 28.

Научное гадание

ИВАНОВА Татьяна Николаевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОРЦОВОГО АЛМАЗНОГО ШЛИФОВАНИЯ ПЛАСТИН ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ СТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-СИЛОВЫХ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА

Специальности: 05.02.08 - Технология машиностроения; 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Редактор В. В. Чувашова Технический редактор М. Б. Жучкова Компьютерная верстка М. Б. Жучковой

Распоряжение № 7/455-2014 от 23.06.2014.

Подписано в печать 07.0S.2014. Формат 60x841/16. Усл. печ. л. 2,09. Заказ № 008475. Тираж 100.

Издательство ПГУ. 440026, Пенза, Красная, 40.

Тел./факс: (8412) 56-47-33; e-mail: iic@pnzgu.ru