автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик привода оборудования

На правах рукописи

Бекаев Андрей Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ В ПРОЦЕССЕ ПРОТЯГИВАНИЯ (ПРОШИВАНИЯ) НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА ОБОРУДОВАНИЯ

Специальности: 05.03.01 - «Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки», 05.02.08 — «Технология машиностроения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Диссертация выполнена на кафедре "Гидравлика и ГШ Г Московского Государственного Технического Университета «МАМИ».

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент

Лепешкин Александр Владимирович.

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Кузнецов Владимир Анатольевич.

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Клепиков Виктор Валентинович, кандидат технических наук, профессор Елхов Петр Евдокимович.

Ведущая организация — ОАО ВНИИинструмент

Защита диссертации состоится 28 сентября 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.140.02 при Московском Государственном Техническом Университете «МАМИ» по адресу: 107023, г. Москва, ул. Большая Семеновская, д. 38, зал заседаний Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Государственного Технического Университета «МАМИ».

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим прислать по указанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета

Автореферат разослан 25 августа 2006 г.

доктор технических наук, профессор

/Ершов М.Ю./

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Повышение производительности операций металлообработки и качества выпускаемой продукции с одновременным снижением ее себестоимости является одной из актуальных задач современного производства.

За последние годы в машиностроении были сделаны определенные шаги по обеспечению требуемого качества обрабатываемой поверхности детали. В то же время, с повышением требований к качеству поверхностного слоя, вопрос достижения этого качества, остается одним из актуальнейших вопросов современного машиностроения.

Как установлено большинством исследователей, занимающимися вопросами повышения качества обрабатываемой поверхности, одной из основных причин ухудшающих качество поверхности детали в процессе резания являются механические колебания технологической системы. Возникающие колебания, обусловлены совместными действиями различных динамических факторов, возникающих в процессе резания. Однако, до настоящего времени, исследования по изучению совместного влияния различных динамических факторов и получение соответствующих рекомендаций по снижению их негативного воздействия на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности в процессе резания не проведены в полном объеме.

В связи с этим, в диссертации обоснована необходимость в проведении дополнительных исследований по изучению механизма совместного влияния различных динамических факторов на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали. Изучение этого механизма проводилось на примере процесса протягивания (прошивания), являющегося одним из вариантов прерывистого резания. Этим обусловлена актуальность данных исследований.

Цель работы ]

Повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования характеристик привода оборудования.

Задачи работы

• Исследовать влияние динамических факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, на получаемую макро- и микрогеометрию поверхности детали в процессе протягивания (прошивания);

• Исследовать влияние динамических факторов, возникающих в гидросистеме протяжного оборудования, на работу гидропривода;

• Исследовать совместное влияние (обобщенная математическая модель) динамических факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, и динамических факторов, возникающих в гидроприводе протяжного оборудования, на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали;

• Экспериментально подтвердить адекватность разработанной обобщенной математической модели процесса протягивания (прошивания);

• Сформулировать рекомендации по улучшению геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) и предложения по их реализации.

Научная новизна

• Разработана математическая модель, позволяющая исследовать влияние динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали в процессе протягивания (прошивания);

• Разработана математическая модель, позволяющая исследовать влияние динамических процессов, протекающих в гидросистеме протяжного оборудования, на работу гидропривода;

• Разработана обобщенная математическая модель, позволяющая исследовать совместное влияние динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, и динамических процессов, протекающих в гидроприводе протяжного оборудования, на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали;

• На основании проведенного математического моделирования получены результаты, позволяющие оценить влияние на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности при протягивании (прошивании) ударной нагрузки, непостоянства геометрических параметров качества поверхности заготовки и нестабильной скорости приводного оборудования, а также даны рекомендации по снижению их негативного влияния.

Практическая ценность Состоит в разработанной методике оценки геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали на основе математического моделирования динамических процессов, возникающих при протягивании (прошивании).

На основании полученных результатов исследований даны рекомендации по модернизации гидропривода протяжного оборудования, позволяющие улучшить геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) за счет использования системы автоматической стабилизации скорости движения инструмента.

Апробация работы Исследования выполнены в рамках тематических планов Министерства образования РФ в 2001-2004 гг.

Полученные результаты докладывались на 39-й и 49-й МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция 7 «Методы обработки, станки и инструмент». Москва, МГТУ «МАМИ», сентябрь 25-26 2002 г. и март 23-24 2005 г., а также, на научных семинарах кафедры «Гидравлика и ГПП» МГТУ «МАМИ».

Внедрение результатов исследований Полученные математические модели и методики расчетов представлены для использования в учебном процессе кафедры «Гидравлика и ГПП» по дисциплине «Автоматический гидропривод» для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения» и 151002 «Металлорежущие станки и комплек-

сы» МГТУ «МАМИ», а также, в виде практических рекомендаций для реализации на машиностроительном заводе ООМЗ «Транспрогресс».

Публикации

По теме работы опубликовано 12 научных работ, из них 10 статей, в которых отражены основные положения диссертации и 2 тезиса докладов.

Структура и объем

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка литературы и приложений.

Работа изложена на 274 страницах, содержит 76 рисунков, 4 таблицы, 167 формул, 75 наименований списка литературы и 8 приложений на 66 страницах.

Краткое содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, задается направление исследований, определяется научное и практическое значение решаемой проблемы.

Первая глава посвящена обзору опубликованных результатов исследований по изучению влияния динамических процессов, возникающих в процессе прерывистого резания, на получаемое качество обрабатываемой поверхности детали. В этой главе анализируется влияние различных динамических факторов на геометрические параметры качества поверхности детали при разных способах механической обработки (от токарных до протяжных работ).

В связи с широким диапазоном исследований по оценке влияния различных динамических процессов на получаемое качество обрабатываемой" поверхности детали, в дальнейших исследованиях основное внимание уделено изучению влияния динамических факторов, возникающих в процессе протягивания (прошивания), на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности. Выбор процесса протягивания (прошивания), в качестве исследуемого процесса прерывистого резания, обусловлен высокими показателями производительности процесса и качеству получаемых поверхностей. На основании полученных выводов сформулирована цель и задачи исследования.

Во второй главе исследовалось влияние динамических процессов, возникающих в зоне резания на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали в процессе протягивания (прошивания). С этой целью, на основании расчетной схемы (рисунок 1), разработана математическая модель процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали.

Рисунок 1 — Расчетная схема нагружениярежущего шлица гипицевой прошивки силами, возникающими в процессе резания:

1 — Равновесное положение режущего зуба инструмента (до процесса врезания или после процесса выбега вершины режущей кромки из обрабатываемого отверстия детали);

2 — Отклонение вершины режущей кромки от равновесного положения под действием сил, возникающих в процессе резания.

В процессе создания этой математической модели приняты допущения:

• Считаем тело инструмента — стержень, без учета зубьев прошивки, абсолютно жестким;

• Считаем зубья прошивки абсолютно упругими (не учитываем пластическую деформацию зубьев в процессе резания);

• Внутреннее (молекулярное) трение в материале зубьев не учитываем;

• Считаем обрабатываемый материал изотропным и подчиняющийся обобщенному закону Гука;

• Не учитываем влияние остаточных напряжений на упругую усадку обрабатываемого отверстия;

• Пренебрегаем температурными колебаниями, возникающими в зоне резания.

Для более подробного изучения поведения режущего зуба инструмента в обрабатываемом' отверстии детали, рассматривали работу только одного из шлицев зуба шлицевой прошивки, считая, что остальные режущие шлицы зуба работают в аналогичных условиях.

В соответствии с рекомендациями, использующимися при расчете упругих деформаций объемных стержней, точка А была выбрана на пересечении нейтральной линии, проходящей через центр основания рассматриваемого шлица и образующей стержня инструмента (рисунок 1).

В большинстве справочников режимов резания не делается разграничений между понятиями скорости резания (скорости движения вершины режущей кромки зуба инструмента) и скоростью привода (скоростью движения стержня инструмента, механически связанного с выходным звеном протяжного оборудования). Тогда как, вследствие сложного движения (рисунок 1), вершина режущей кромки зуба (точка'В) под действием динамических сил совершает переносное движение совместно со стержнем инструмента (с точкой А) и колебательное (относительное) движение относительно точки А. При этом вектор переменной скорости резания (вектор скорости точки В) можно представить как сумму векторов двух скоростей (переносной и относительной):

(1)

л

где V — вектор линейной скорости привода (скорости движения точки А )

или вектор переносной скорости движения вершины режущей кромки.

<1<р

• г — вектор относительной скорости колебательного движения верей

шины режущей кромки (точки В ) относительно среднего положения радиуса - вектора АВ.

Из формулы (1) видно, что скорость резания является переменной величиной в отличие от нормативной (постоянной) величины скорости, указанной в нормативных справочниках режимов резания. Действительное значение скорости резания, главным образом, зависит от линейной скорости привода, геометрических параметров зуба инструмента, а также от направления (знака) и величины углового отклонения вершины режущей кромки Аф относительно ее положения равновесия. В этом случае, для исследования влияния нестабильной скорости движения привода на величину изменения сил резания, используются следующие известные формулы:

где д'х1 и <7*Л - приведенные силы резания к рассматриваемому шлицу режущего зуба (определяются по формулам нормативных справочников режимов резания);

V*ми. — действительная скорость резания.

На основе принципа Даламбера, получена система дифференциальных уравнений (4) изгибающих моментов (рисунок 1), "которая является математической моделью процесса прерывистого резания:

(2)

(3)

V* — нормативная скорость резания (по справочникам режимов резания);

2- дх. -г -вЦр" +<р,)-д

■ Г • СОБ

2

(4)

т -г

В результате решения полученной системы уравнений (4), определялось угловое отклонение вершины режущей кромки Ад)/ в процессе резания. По найденным значениям определяли:

• Высоту неровностей ± Н1 обрабатываемой поверхности (отклонения от номинального диаметра детали), т. е. траекторию перемещения вершины режущей кромки в радиальном направлении ± ДУВ1 - расстояние между точками В'В" (рисунок 1) по следующей формуле:

Н1 =г-5т{д> + Ад>1)-12 , (5)

• Длину перемещения вершины режущей кромки от входного торца обрабатываемой поверхности, т. е. траекторию перемещения вершины режущей кромки в осевом направлении .АЗ,- в пределах длины резания Ь по следующей формуле:

ХВ1 = ХА1 + ДАТ?,- , (6)

где ХЛ1 — перемещение точки А (перемещение стержня инструмента):

ЛАТ?,- - приращение по перемещению точки В — расстояние между точками В В" (рисунок 1):

ДАВ, = г • со%{<р + Д<р,)-/, , (7)

Разработанная математическая модель использовалась для:

• Анализа возникновения неровностей на обрабатываемой поверхности при постоянной скорости движения привода и идеальной исходной поверхности заготовки, обусловленных возникновением вынужденных колебаний технологической системы от действия ударной нагрузки, возникающей в начальный момент процесса резания (рисунок 2);

• Анализа эффекта технологического наследования неровностей поверхности заготовки обрабатываемой поверхностью детали при постоянной скорости движения привода, обусловленных возникновением вынужденных колебаний технологической системы от действия переменных усилий резания, вследствие неравномерной толщины срезаемого слоя (рисунок 3);

• Анализа влияния нестабильной скорости движения привода на качество

обрабатываемой поверхности детали при идеальной исходной поверхности заготовки, обусловленных возникновением вынужденных колебаний технологической системы при влиянии привода протяжного оборудования (рисунок 4).

При анализе возникновения неровностей на обрабатываемой поверхности с постоянной скоростью движения привода и идеальной исходной поверхности заготовки (рисунок 2) установлено, что в начальный момент процесса резания возникает ударная нагрузка, обусловленная процессом врезания в обрабатываемое отверстие режущего зуба инструмента. Под действием ударной нагрузки на начальном этапе обработки возникают вынужденные колебания технологической системы, которые со временем динамически уравновешиваются (стабилизируются). В результате возникающей ударной нагрузки на торце детали ухудшается качество обрабатываемой поверхности.

Начальный участок длины резания "Ь" в координатах перемещения вершины зуба инструмента "ХВ", (мм)

Рисунок 2 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали при возникновении вынужденных колебаний технологической системы, обусловленных действием ударной нагрузки в начале процесса резания.

При анализе эффекта технологического наследования неровностей поверхности заготовки обрабатываемой поверхностью детали и постоянной скоростью движения привода (рисунок 3) установлено, что в процессе обработки при переменных усилиях резания, обусловленных непостоянной толщиной срезаемого слоя, происходит копирование профиля неровностей заготовки профи-

лем обрабатываемой детали с той же длиной волны (шагом неровностей), но с уменьшенной амплитудой (высотой неровностей).

,5. | о,он

КК

3 3 о,т

С й

г » >

а ^

С 2 -«>««1

2 3

г £ -о,ш

г.-

4 Я -4,015 & а

Некоторый участок длины резания "¿"» координатах перемещения вершины зуба инструмента "ХВ", (мм)

Полученная неровность поверхности детали И;

Изменение параметров качества заготовки от номинального значения А. Рисунок 3 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали при возникновении вынужденных колебаний технологической системы, обусловленных непостоянной толщиной срезаемого слоя.

ъмм ^ »,612 0,11

5».

о,т ; 5 мм

; х о,ш

I г

«в 0,5 1 и 2 2,5

ь« _

Некоторый участок длины резания "Ь" в координатах перемещения

вершины зуба инструмента "ХВ (мм)

—Полученная неровность поверхности детали И;

-Изменение скорости привода от номинального значения У.

Рисунок 4 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали при возникновении вынужденных колебаний технологической системы, обусловленных непостоянной скоростью привода.

При анализе влияния нестабильной скорости движения привода на качество обрабатываемой поверхности детали при идеальной исходной поверхностью заготовки (рисунок 4) установлено, что в процессе резания, обусловленного нестабильной скоростью движения привода, происходит ухудшение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали.

В третьей главе исследовалось влияние динамических процессов, протекающих в типовой гидросистеме протяжного оборудования (рисунок 5), на работу гидропривода. С этой целью, разработана математическая модель динамических процессов, протекающих в гидроприводе рассматриваемого оборудования.

Полученные уравнения (8 и 9), входящие в разработанную математическую модель гидропривода, имеют следующий вид:

• для вычисления значений ускорений, скоростей и перемещений подвижных элементов гидросистемы:

««.1--^ - Р\ • ^.1-2 - Р9 • + Р\ • + *1-2 • + ^.1-2 ) • г = О

¿х.

«л. 1-2

Л

Ж

¿Xа. 6-8 _ у

л

• для вычисления величин давлении в соответствующих полостях гидросистемы:

ra=p,+

K.+r^+V,-^^

•^•(l-UST-lff^./jj-G,.,-^^-

в

1000/1

12-ju-I,,. dt

12-М

12'l*lm

dt

В

1+-

в

lOOOPj

Си

О

1+-

i

V \

V — У -V -I-V J-V i 9-10

Л

1+-

ß

юоол

. (9)

dt 12•//•/,

«,1-s

12-^/.

цМ

В результате проведенных исследований проверена достоверность разработанной математической модели (динамические процессы, описываемые математически, хорошо согласуются с реально протекающими в гидроприводе) и получены исходные данные для дальнейшего математического моделирования.

В четвертой главе исследовалось совместное влияние динамических процессов, возникающих в технологической системе при протягивании (прошивании), на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали. С этой целью, разработана обобщенная математическая модель процесса протягивания (прошивания), состоящая из математической модели процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали и математической модели динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе протяжного оборудования.

В результате проведенных исследований установлено, что на качество обрабатываемой поверхности детали оказывают такие взаимосвязанные между собой явления, как (рисунки 5... 10): ударная нагрузка, возникающая в момент врезания, как первого, так и последующих режущих зубьев в обрабатываемое отверстие; переменные усилия резания, обусловленные неравномерной толщиной срезаемого слоя, вследствие непостоянных геометрических параметров качества поверхности заготовки; нестабильная скорость движения гидропривода, вызванная взаимным влиянием ударной нагрузки, переменных усилий резания, возникающими колебательными процессами от одновременно режущих зубьев инструмента и выбегом одного из режущих зубьев из обрабатываемой детали.

На основании полученных результатов исследований, разработаны соответствующие рекомендации (см. п.6 Основные результаты и выводы) по снижению негативного воздействия указанных факторов на получаемое качество поверхности детали в процессе протягивания (прошивания).

При этом, в соответствии с поставленной целью настоящей работы, основное внимание было уделено рекомендации, связанной со стабилизацией скорости движения привода протяжного оборудования на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия детали.

Рисунок 5 — Эскиз процесса обработки при врезании первого режущего зуба в обрабатываемое отверстие с исходной высотой неровностей /¡1,-.

вершины первого зуба инструмента **ХВ1И, (мм) —Получаемая высота неровностей поверхности детали в процессе резания первым зубом Н1;

Заданная высота неровностей поверхности заготовки перед первым зубом til; ~— Получаемая скорость гидропривода в процессе резания К

Рисунок 6 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали в процессе резания первым режущим зубом инструмента.

Рисунок 7 — Эскиз процесса обработки при врезании второго режущего зуба в обрабатываемое отверстие с высотой неровностей /г1; перед первым и Л21 = 7/1, перед вторым режущими зубьями.

вершины второго зуба инструмента "ХВ2", (мм) ^—Получаемая высота неровностей поверхности детали в процессе резания вторым зубом И2; Заданная высота неровностей поверхности заготовки перед вторым зубом к2; Получаемая скорость гидропривода в процессе резания первым и вторым зубьями К

Рисунок 8 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали вторым режущим зубом при одновременном резании двумя зубьями инструмента.

Рисунок 9 — Эскиз процесса обработки при выбеге первого режущего зуба из обрабатываемого отверстия.

I

Конечный участок длины резания координатах перемещения

вершины второго зуба инструмента пХВ2", (мм)

" "Получаемая высота неровностей поверхности детали в процессе резания вторым зубом 112;

Заданная высота неровностей поверхности заготовки перед вторым зубом Н2; ——— Получаемая скорость гидропривода в процессе резания У.

Рисунок 10 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали вторым режущим зубом при выбеге первого зуба инструмента из отверстия детали.

Согласно указанной рекомендации, стабилизировать скорость движения гидропривода, можно путем установки дроссельного регулятора расхода на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра.

В пятой главе проведен сравнительный анализ усредненных значений геометрических параметров качества поверхностей (усредненных геометрических профилей), полученных в процессе теоретического и экспериментального исследований (рисунок 11).

Для проведения экспериментальных исследований геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали, рассматривался процесс прошивания прямобочного 6-ти шлицевого отверстия втулки (в количестве 20шт.) с внутренним номинальным диаметром Одет = 33,8лш, шириной каждого шлица Ь = 8мм и длиной резания Ь = 30мм.

При обработке полученных результатов экспериментальных исследований, использовались стандартные методики математической статистики и од-нофакторного эксперимента.

а ■ ■ ■.I.t.■I■■■■I■I..I... I I..I ■.■. 1.. ■ , I ■. .■■I »... 11 > I.

* О 2,5 S 7.S 10 11J IS /7,5 20 13,5 25 27,S 30 ъ

з Длина резания "L", (мм)

5 ~

------------Полученная высота неровностей поверхности детали в процессе

§ теоретических исследований;

^ --Полученная высота неровностей поверхности детали в процессе

экспериментальных исследований.

Рисунок 11— Сравнение усредненных значений геометрических параметров качества поверхностей обработанных деталей, полученных экспериментальным и теоретическим путем.

В результате проведенного сравнительного анализа расхождения экспериментальных и расчетных значений установлено, что средняя величина расхождений по амплитуде неровностей составляет %н. = 16%, а средняя величина

расхождений по длине волны неровностей составляет Хц = 18,5%, при среднеквадратичном отклонении 3 « 0,006мм.

В шестой главе проведен анализ эффективности повышения геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности при реализации рекомендации, связанной со стабилизацией скорости движения привода.

С этой целью, на основе ранее созданной обобщенной математической модели процесса протягивания (прошивания), разработана обобщенная математическая модель с учетом модернизированной гидросистемы протяжного оборудования. Модернизация типового гидропривода протяжного оборудования заключается в установке, на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра, дроссельного регулятора расхода, состоящего из редукционного гидроклапана и регулируемого гидродросселя. Это позволяет автоматически стабилизировать скорость движения поршня силового гидроцилиндра (движение стержня инструмента) на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия детали. Полученная математическая модель модернизированной гидросистемы состоит из ранее разработанных уравнений математической модели типового гидропривода (уравнения 8 и 9) и дополнительных уравнений, описывающих работу дроссельного регулятора расхода.

В результате проведенных исследований установлено, что за счет автоматической стабилизации скорости движения привода можно добиться существенного улучшения геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали. Так, в частности, заметно снижается высота волнистости (в 2...4 раза) поверхности вблизи входного торца и высота волнистости (в 1,5...3 раза) поверхности детали на всей длине резания. Это видно при сравнении результатов, полученных на процессах формообразования геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности до и после модернизации типового гидропривода протяжного оборудования (рисунки 12, 13 и 14).

— Полученная высота неровностей поверхности детали от первого зуба до модернизации Л /; -Полученная высота неровностей поверхности детали от первого зуба после модернизации Н1.

Рисунок 12 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали в процессе резания первым режущим зубом инструмента до и после модернизации гидропривода протяжного оборудования.

Полученная высота неровностей поверхности детали от второго зуба до модернизации Н2; Полученная высота неровностей поверхности детали от второго зуба после модернизации Н2.

Рисунок 13 — Формообразование обрабатываемой поверхности детали вторым режущим зубом при одновременном резании двумя зубьями инструмента до и после модернизации гидропривода протяжного оборудования.

0,016 о,он 0,012 0,01 0,00S 0,006 0,004 0,002 о

S Конечный участок длины резания "L (мм)

Полученная высота неровностей поверхности детали от второго зуба до модернизации h2;

Полученная высота неровностей поверхности детали от второго зуба после модернизации Н2.

Рисунок 14 - Формообразование обрабатываемой поверхности детали вторым режущим зубом при выбеге первого зуба инструмента из отверстия детали до и после модернизации гидропривода протяжного оборудования.

Основные результаты и выводы

1. На основании результатов проведенного обзора отечественных и зарубежных научно-технических источников выявлено, что одной из основных причин, ухудшающих качество обрабатываемой поверхности детали при прерывистом резании, являются механические колебания технологической системы. Возникающие колебания, обусловлены совместным действием ряда факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью и в приводе металлорежущего оборудования. К таким факторам отнесены: ударная нагрузка, переменные усилия резания и нестабильная скорость движения привода.

2. В результате математического моделирования процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали подтверждено существенное влияние вышеперечисленных факторов на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали.

3. В результате математического моделирования динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе протяжного оборудования, проверена достоверность полученной математической модели (динамические процессы, описываемые математически, хорошо согласуются с реально протекающими в гидроприводе) и получены исходные данные для дальнейшего моделирования.

4. В результате проведенных исследований обобщенной математической модели (состоящей из математической модели процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали и динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе) установлено, что на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали оказывают такие взаимосвязанные между собой явления, как: ударная нагрузка, возникающая в момент врезания, как первого, так и последующих режущих зубьев в обрабатываемое отверстие детали; переменные усилия резания, обусловленные неравномерной толщиной срезаемого слоя, вследствие непостоянных геометрических параметров качества поверхности заготовки; нестабильная скорость движения гидропривода, вызванная непостоянством усилий резания из-за указанных факторов.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований подтверждена адекватность разработанной обобщенной математической модели. При этом, средняя величина расхождений, экспериментальных и расчетных значений, по амплитуде неровностей составляет %н. =16%, а средняя величина расхождений "по шагу волны неровностей составляет Хц = 18,5%, при средне-квадратичном отклонении <5 и 0,006лии.

6. На основании полученных результатов исследований обобщенной математической модели, даны следующие рекомендации по снижению негативного воздействия указанных явлений на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания):

• Для обеспечения требуемых геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали целесообразно, по возможности, полностью устранить или снизить уровень колебаний технологической системы, главным образом, обусловленных возникновением непостоянной скорости движения привода (поршня силового гидроцилиндра) на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия. Стабилизировать скорость движения поршня можно, например, путем установки дроссельного регулятора расхода в гидропривод пресса на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра;

• Для обеспечения производительности процесса резания, необходимо обеспечить требуемую скорость резания, выбранную или рассчитанную по нормативным справочникам режимов резания. С этой целью можно, например, компенсировать объемные потери, возникающие в гидроагрегатах привода пресса.

, 7. В результате проведенного математического моделирования процесса протягивания (прошивания) с учетом модернизированной гидросистемы протяжного оборудования установлено, что за счет автоматической стабилизации скорости движения привода происходит улучшение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали. Так, в частности, существенно снижается высота волнистости (в 2...4 раза) поверхности вблизи входного торца и высота волнистости (в 1,5...3 раза) поверхности детали на всей длине резания.

Библиографический список

Основные положения диссертации представлены в следующих работах: I. Бекаев A.A., Кузнецов В.А. Обзор исследований и накопленного промышленного опыта по качеству и точности получаемых поверхностей при обработке металлов резанием // Тезисы докладов XXXIX Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция «Методы обработки, станки и инструмент». Москва, МГГУ «МАМИ», сентябрь 25-26, 2002, с. 6-8. ISBN 5-94099-012-6.

2. Бекаев A.A., Лепешкин A.B. К вопросу о влиянии технологических условий протягивания на формирование параметров качества обрабатываемой поверхности // Тезисы докладов XXXIX Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция «Методы обработки, станки и инструмент». Москва, МГТУ «МАМИ», сентябрь 25-26,2002, с. 8-9. ISBN 5-94099-012-6.

3. Бекаев АЛ., Кузнецов В. А., Лепешкин A.B. Теоретические исследования влияния технологических факторов прерывистого резания на формирование параметров качества обрабатываемой поверхности (на примере технологического процесса протягивания). Сборник избранных трудов XXXIX МНТК ААИ. Электронное издание на CD. МГТУ, «МАМИ». 2002. ISBN 5-94099-020-7.

4. Щедрин A.B., Бекаев A.A., Таненголъц А.Б. и др. Совершенствование технологий применения смазочно-охлаждающих технологических сред в комбинированных методах обработки проката // Производство проката. - 2004. №5. - с. 27-29.

5. Щедрин A.B., Бекаев A.A., Черников А.П. и др. Повышение эффективности методов комбинированного волочения за счет регулирования микрогеометрии поверхности инструмента // Производство проката. — 2004. №12. — с. 25-29.

6. Щедрин A.B., Бекаев A.A., Ульянов В.В. и др. Стружкообразование при деформирую-ще-режущей обработки // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. №2. - с. 46-48.

7. Бекаев A.A., Кузнецов В.А., Лепешкин A.B. Исследование влияния динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, на получаемое качество поверхности детали в процессе резания // Материалы 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция 7 «Методы обработки, станки и инструмент». Часть 1, Москва, МГТУ «МАМИ», март 23-24,2005, с. 5-10.

8. Бекаев A.A., Кузнецов В.А., Лепешкин A.B. Математическая модель для исследования динамических процессов возникающих в гидросистеме протяжного оборудования // Материалы 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция 7 «Методы обработки, станки и инструмент». Часть 1, Москва, МГТУ «МАМИ», март 23-24,2005, с. 11-16.

9. Щедрин A.B., Бекаев A.A., Скоромное В.М. и др. Совершенствование комбинированных методов редуцирования и прошивания // Металлург. — 2005. №10. - с. 66-69.

10. Щедрин A.B., Бекаев A.A., ПаулД.Ч. и др. Совершенствование способа управления процессом стружкообразования в методах деформирующе-режугцсй обработке // Вестник машиностроения. - 2005. №12. — с. 41-42.

11. Бекаев A.A., Кузнецов В.А., Лепешкин A.B. Исследование динамических процессов, возникающих в технологической системе при прошивании. Сборник избранных докладов 49-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». 4-го Международного научного симпозиума, посвященного 140-летию МГТУ «МАМИ». Книга 7, Москва, МГТУ «МАМИ», 2006, с. 143-165. ISBN 5-94099036-3.

12. Щедрин A.B., Бекаев A.A., Егорова З.И. и др. Совершенствование технологий применения смазырающе-охлаждающих сред в комбинированных методах обработки проката // Металлург. - 2006. №3. - с. 56-57.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1:

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор опубликованных результатов исследований по изучению влияния динамических процессов, протекающих при прерывистом резании, на качество обрабатываемой поверхности детали:

1.1.1 Понятие качества поверхности детали в машиностроении.

1.1.2 Качество обрабатываемой поверхности детали в процессе точения.

1.1.3 Качество обрабатываемой поверхности детали в процессах сверления и зенкерования.

1.1.4 Качество обрабатываемой поверхности детали в процессе фрезерования.

1.1.5 Качество обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания).

1.2 Выводы по главе.

1.3 Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2:

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ПРИ КОНТАКТЕ РЕЖУЩЕГО ЗУБА ИНСТРУМЕНТА С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ, НА ПОЛУЧАЕМОЕ КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛИ В ПРОЦЕССЕ ПРОТЯГИВАНИЯ (ПРОШИВАНИЯ)

2.1 Математическое моделирование процесса формообразования обрабатываемой поверхности отверстия детали.

2.2 Исследование динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью детали:

2.2.1 Анализ возникновения неровностей на обрабатываемой поверхности при постоянной скорости привода и идеальной исходной поверхности заготовки.

2.2.2 Анализ эффекта технологического наследования неровностей поверхности заготовки обрабатываемой поверхностью детали при постоянной скорости привода.

2.2.3 Анализ влияния нестабильной скорости привода на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности при идеальной исходной поверхности заготовки.

2.3 Выводы по главе.

ГЛАВА 3:

АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ВОЗНИКАЮЩИХ В ГИДРОСИСТЕМЕ ПРОТЯЖНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Математическое моделирование динамических процессов,

• протекающих в гидроприводе типового протяжного оборудования:

3.1.1 Расчет начальных условий для математического моделирования.

3.1.2 Создание математической модели динамических процессов, возникающих в гидросистеме протяжного пресса и результаты ее исследования.

3.2 Выводы по главе.

ГЛАВА 4:

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ

ПРОШИВАНИИ) ДО МОДЕРНИЗАЦИИ ГИДРОПРИВОДА

ПРОТЯЖНОГО ПРЕССА

4.1 Исследование динамических процессов, протекающих в технологической системе при прошивании до модернизации.

4.2 Выводы по главе.

ГЛАВА 5:

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ОБОБЩЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА

ПРОТЯГИВАНИЯ (ПРОШИВАНИЯ)

5.1 Объекты исследования, оборудование и измерительные приборы.

5.2 Экспериментальное исследование геометрических параметров качества поверхности детали в процессе прошивания.

5.3 Выводы по главе.

ГЛАВА 6:

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ПРОТЯГИВАНИИ (ПРОШИВАНИИ) ПОСЛЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ГИДРОПРИВОДА

ПРОТЯЖНОГО ПРЕССА

6.1 Исследование динамических процессов, протекающих в технологической системе при прошивании после модернизации.

6.2 Выводы по главе.

Повышение производительности операций металлообработки и качества выпускаемой продукции с одновременным снижением ее себестоимости является одной из актуальных задач современного производства.

За последние годы в машиностроении были сделаны определенные шаги по обеспечению требуемого качества обрабатываемой поверхности детали. В то же время, при повышении требований к получаемому качеству поверхностного слоя, вопрос достижения этого качества, остается одним из актуальнейших вопросов современного машиностроения.

Как установлено большинством исследователей [10, 12, 16, 29 и др.], занимающимися вопросами повышения качества обрабатываемой поверхности в процессе резания, одной из основных причин ухудшающих качество поверхности детали являются механические колебания технологической системы. Возникающие колебания, обусловлены совместными действиями различных динамических факторов, возникающих в процессе резания.

Однако, до настоящего времени, исследований по изучению совместного влияния различных динамических факторов и получение соответствующих рекомендаций по снижению их негативного воздействия на получаемое качество обрабатываемой поверхности в процессе резания, должным образом не проведено в полном объеме.

В связи с этим, в настоящей работе обоснована необходимость в проведении дополнительных исследований по изучению механизма совместного влияния различных динамических факторов на получаемое качество поверхности детали в процессе протягивания (прошивания). Выбор процесса протягивания (прошивания), обусловлен высокими показателями производительности процесса и качеству получаемых поверхностей.

В соответствии с вышеуказанным, целью работы является повышение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик привода оборудования.

Для достижения поставленной цели, предусмотрено решение следующих задач:

• Исследовать влияние динамических факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, на получаемую макро- и микрогеометрию поверхности детали в процессе протягивания (прошивания);

• Исследовать влияние динамических факторов, возникающих в гидросистеме протяжного оборудования, на работу гидропривода;

• Исследовать совместное влияние (обобщенная математическая модель) динамических факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, и динамических факторов, возникающих в гидроприводе протяжного оборудования, на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали;

• Экспериментально подтвердить адекватность разработанной обобщенной математической модели процесса протягивания (прошивания);

• Сформулировать рекомендации по улучшению геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) и предложения по их реализации.

Настоящая работа состоит из шести глав, выполненных с единых методологических позиций.

Первая глава посвящена обзору опубликованных результатов исследований по изучению влияния динамических процессов, возникающих при прерывистом резании, на качество обрабатываемой поверхности детали. В этой главе анализируется влияние различных динамических факторов, на получаемое качество поверхности детали, при разных способах механической обработки (от токарных до протяжных работ). На основании полученных выводов проведенного обзора сформулирована цель и задачи исследования.

Во второй главе исследовалось влияние динамических процессов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали в процессе протягивания (прошивания). Для этого, разработана математическая модель процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали.

С помощью математического моделирования процесса формообразования, получены результаты расчета для следующих вариантов:

• Анализ возникновения неровностей на обрабатываемой поверхности при постоянной скорости привода и идеальной исходной поверхности отверстия заготовки;

• Анализ эффекта технологического наследования неровностей поверхности заготовки обрабатываемой поверхностью детали при постоянной скорости привода;

• Анализ влияния нестабильной скорости привода на качество обрабатываемой поверхности детали при идеальной исходной поверхности заготовки.

В третьей главе исследовалось влияние динамических процессов, возникающих в гидросистеме протяжного оборудования, на работу гидропривода. С этой целью, разработана математическая модель динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе протяжного оборудования. В результате проведенных исследований проверена достоверность разработанной математической модели (динамические процессы, описываемые математически, хорошо согласуются с реально протекающими в гидроприводе) и получены исходные данные для дальнейшего математического моделирования.

В четвертой главе исследовалось совместное влияние динамических процессов, возникающих в технологической системе при протягивании (прошивании), на качество обрабатываемой поверхности детали. С этой целью, разработана обобщенная математическая модель процесса протягивания (прошивания), состоящая из математической модели процесса формообразования обрабатываемой поверхности отверстия детали и математической модели динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе протяжного оборудования.

В результате проведенных исследований установлено, что на качество обрабатываемой поверхности детали оказывают такие взаимосвязанные между собой явления, как: ударная нагрузка, возникающая в момент врезания, как первого, так и последующих режущих зубьев в обрабатываемое отверстие; переменные усилия резания, обусловленные неравномерной толщиной срезаемого слоя, вследствие непостоянных геометрических параметров качества поверхности заготовки; нестабильная скорость движения гидропривода, вызванная взаимным влиянием ударной нагрузки, непостоянной толщиной срезаемого слоя, возникающими колебательными процессами от одновременно режущих зубьев инструмента и выбегом одного из режущих зубьев из обрабатываемого отверстия детали.

На основании полученных результатов исследований, разработаны соответствующие рекомендации по снижению негативного воздействия указанных факторов на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания). При этом, в соответствии с поставленной целью настоящей работы, основное внимание было уделено рекомендации, связанной со стабилизацией скорости движения привода протяжного оборудования на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия детали.

Согласно указанной рекомендации, стабилизировать скорость движения гидропривода протяжного оборудования, можно путем установки дроссельного регулятора расхода на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра.

В пятой главе получено экспериментальное подтверждение адекватности разработанной обобщенной математической модели процесса протягивания (прошивания). С этой целью, сравнивалось геометрическое качество поверхности детали, полученное экспериментально и геометрическое качество поверхности детали, вычисленное по соответствующим формулам настоящей работы. По результатам исследований приводится подтверждение адекватности обобщенной математической модели процесса прошивания (протягивания).

В шестой главе проведен анализ эффективности повышения геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности при реализации рекомендации, предложенной в четвертой главе. С этой целью, на основе ранее созданной обобщенной математической модели процесса протягивания (прошивания), разработана обобщенная математическая модель с учетом модернизированной гидросистемы протяжного оборудования. Модернизация типового гидропривода протяжного оборудования заключается в установке, на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра, дроссельного регулятора расхода, состоящего из редукционного гидроклапана и регулируемого гидродросселя.

Это позволяет автоматически стабилизировать скорость движения поршня силового гидроцилиндра (движение стержня инструмента) на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия детали.

В результате проведенных исследований установлено, что за счет автоматической стабилизации скорости движения привода можно добиться существенного улучшения геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности.

Научная новизна настоящей работы состоит:

• В создании математической модели, позволяющей исследовать влияние динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, на получаемые геометрические параметры качества поверхности детали в процессе протягивания (прошивания);

• В создании математической модели, позволяющей исследовать влияние динамических процессов, протекающих в гидросистеме протяжного оборудования, на работу гидропривода;

• В создании обобщенной математической модели, позволяющей исследовать совместное влияние динамических процессов, протекающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью, и динамических процессов, протекающих в гидроприводе протяжного оборудования, на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности отверстия детали;

• На основании проведенного математического моделирования получены результаты, позволяющие оценить влияние на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности при протягивании (прошивании) ударной нагрузки, непостоянства геометрических параметров качества поверхности заготовки и нестабильной скорости приводного оборудования, а также даны рекомендации по снижению их негативного влияния.

Практическая ценность диссертации состоит в разработанной методике оценки геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали на основе математического моделирования динамических процессов, возникающих при протягивании (прошивании).

На основании полученных результатов исследований даны рекомендации по модернизации гидропривода протяжного оборудования, позволяющие улучшить геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) за счет использования системы автоматической стабилизации скорости движения инструмента.

Апробация работы

Исследования выполнены в рамках тематических планов Министерства образования РФ в 2001-2004 гг.

Полученные результаты докладывались на 39-й и 49-й МНТК ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров». Секция 7 «Методы обработки, станки и инструмент». Москва, МГТУ «МАМИ», сентябрь 25-26 2002 г. и март 23-24 2005 г.

Внедрение результатов исследований

Полученные математические модели и методики расчетов представлены для использования (см. Приложение 8) в учебном процессе кафедры «Гидравлика и ГПП» по дисциплине «Автоматический гидропривод» для студентов специальностей 151001 «Технология машиностроения» и 151002 «Металлорежущие станки и комплексы» МГТУ «МАМИ», а также, в виде практических рекомендаций для реализации на машиностроительном заводе ООМЗ «Транспрогресс».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатам проведенных исследований, настоящей работы, можно сделать следующие выводы:

1. На основании результатов проведенного обзора отечественных и зарубежных научно-технических источников выявлено, что одной из основных причин, ухудшающих качество обрабатываемой поверхности детали при прерывистом резании, являются механические колебания технологической системы. Возникающие колебания, обусловлены совместным действием ряда факторов, возникающих в зоне резания при контакте режущего зуба с обрабатываемой поверхностью и в приводе металлорежущего оборудования. К таким факторам отнесены: ударная нагрузка, переменные усилия резания и нестабильная скорость движения привода.

2. В результате математического моделирования процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали подтверждено существенное влияние вышеперечисленных факторов на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали.

3. В результате математического моделирования динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе протяжного оборудования, проверена достоверность полученной математической модели (динамические процессы, описываемые математически, хорошо согласуются с реально протекающими в гидроприводе) и получены исходные данные для дальнейшего моделирования.

4. В результате проведенных исследований обобщенной математической модели (состоящей из математической модели процесса формообразования обрабатываемой поверхности детали и динамических процессов, протекающих в типовом гидроприводе) установлено, что на геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали оказывают такие взаимосвязанные между собой явления, как: ударная нагрузка, возникающая в момент врезания, как первого, так и последующих режущих зубьев в обрабатываемое отверстие детали; переменные усилия резания, обусловленные неравномерной толщиной срезаемого слоя, вследствие непостоянных геометрических параметров качества поверхности заготовки; нестабильная скорость движения гидропривода, вызванная непостоянством усилий резания из-за указанных факторов.

5. На основании проведенных экспериментальных исследований подтверждена адекватность разработанной обобщенной математической модели. При этом, средняя величина расхождений, экспериментальных и расчетных значений, по амплитуде неровностей составляет =16%, а средняя величина расхождений по шагу волны неровностей составляет Хц = 18,5%, при средне-квадратичном отклонении 8 « 0,006мм.

6. На основании полученных результатов исследований обобщенной математической модели, даны следующие рекомендации по снижению негативного воздействия указанных явлений на получаемые геометрические параметры качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания):

• Для обеспечения требуемых геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали целесообразно, по возможности, полностью устранить или снизить уровень колебаний технологической системы, главным образом, обусловленных возникновением непостоянной скорости движения привода (поршня силового гидроцилиндра) на процессах врезания/выбега режущих зубьев в/из обрабатываемого отверстия. Стабилизировать скорость движения поршня можно, например, путем установки дроссельного регулятора расхода в гидропривод пресса на выходе из штоковой полости силового гидроцилиндра;

• Для обеспечения производительности процесса резания, необходимо обеспечить требуемую скорость резания, выбранную или рассчитанную по нормативным справочникам режимов резания. С этой целью можно, например, компенсировать объемные потери, возникающие в гидроагрегатах привода пресса.

7. В результате проведенного математического моделирования процесса протягивания (прошивания) с учетом модернизированной гидросистемы протяжного оборудования установлено, что за счет автоматической стабилизации скорости движения привода происходит улучшение геометрических параметров качества обрабатываемой поверхности детали. Так, в частности, существенно снижается высота волнистости (в 2.4 раза) поверхности вблизи входного торца и высота волнистости (в 1,5.3 раза) поверхности детали на всей длине резания.

Таким образом, в результате проведенных исследований, получены рекомендации по повышению качества обрабатываемой поверхности детали в процессе протягивания (прошивания) на основе совершенствования динамических характеристик гидропривода протяжного оборудования.

Полученные результаты исследований представлены в виде методологического обеспечения в учебном процессе кафедры «Гидравлика и И111» МГТУ «МАМИ» и практических рекомендаций для использования на машиностроительном заводе ООМЗ «Транспрогресс».

1. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971 - 280 с.

2. Альтшуль А.Д. Местные гидравлические сопротивления при движении вязких жидкостей. М.: Гостехиздат, 1962 - 360 с.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические потери на трение в трубопроводах. М.: Госэнергоиздат, 1963 - 320 с.

4. Апин Л.Р. Волнистость поверхности отверстий, обработанных протяжкой // Вестник машиностроения. 1961. №10 - с. 20-25.

5. Бармин Б.П. и др. Вибрации и режимы резания. М.: Машиностроение, 1972-71 с.

6. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971 - 672 с.

7. Белов B.C. и др. Анализ факторов, влияющих на условия резания и стойкость протяжного инструмента // Станки и инструмент. 1974. №11 - с. 31-33.

8. Берлинер М.С., Двукраев И.А. Устройство для автоматического уменьшения скорости резания протяжки перед входом в деталь зачистных зубьев // Станки и инструмент. 1956. №2 - с. 39.

9. Бидерман В.Л. Расчеты на прочность в машиностроении. М.: Машгиз, 1956-360 с.

10. Бондарь С.Е., Вильнер Г.С. Исследование колебаний в металлорежущих станках // Станки и инструмент. 1967. №12 - с. 5-12.

11. Брон Л.С. Гидравлическое оборудование металлообрабатывающих станков и автоматических линий. М.: Машгиз, 1953 - 480 с.

12. Вейтц В.Л. и др. Вынужденные колебания в металлорежущих станках. МЛ.: Машгиз, 1959-180 с.

13. Вибрации при работе на металлорежущих станках / Сост. A.M. Соколовский. М.: Машгиз, 1958 - 68 с.

14. Влияние режимов резания, геометрии резца и состояния обрабатываемого металла на качество обработанной поверхности / Сост. И.С. Штейнберг. М.: Машгиз, 1950-230 с.

15. Влияние режимов резания и геометрии резца на качество поверхностного слоя сталей, обработанных точением и скоростным фрезерованием / Сост. И.С. Штейнберг. М.: Машгиз, 1949 - 210 с.

16. Воскобойников Б.С. Исследование вибраций при протягивании и их влияние на качество обработанной поверхности: Дисс. канд. техн. наук. Москва. 1972- 180 с.

17. Вульф A.M. Основы резания металлов. М.: Машгиз, 1954 - 240 с.

18. Вульф A.M. Резание металлов. J1.: Машиностроение, 1973 - 320 с.

19. Гидроприводы и пневмоавтоматика станков: Учебное пособие /В.А. Федо-рец, М.Н. Педченко и др./ Под ред. В.А. Федорец. Киев: Вища школа, 1987 -875 с.

20. Грановский Г.И. Кинематика резания. М.: Машгиз, 1948 - 200 с.

21. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник / Отв. ред. Д.Н. Попов. М.: Машиностроение, 1976 - 424 с.

22. Дубинин А.Д. Трение и износ в деталях машин. М.: Машгиз, 1952 - 280 с.

23. Дьяченко П.Е., Якобсон М.О. Качество поверхности при обработке металлов резанием. -М.: Машгиз, 1951 -210 с.

24. Егорова З.И. Повышение эффективности комбинированного протягивания (прошивания) и редуцирования цилиндрических поверхностей на основе совершенствования характеристик способа воздействия: Дисс. канд. техн. наук. Москва. 2002 230 с.

25. Еремин А.И. Физическая сущность явлений при резании металлов. М.: Машгиз, 1951 - 180 с.

26. Ермаков В.В. Гидравлический привод металлорежущих станков. М.: Машгиз, 1963-320 с.

27. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления. М.: Госэнергоиздат, 1954 -280 с.

28. Исаев А.И. Процесс образования поверхностного слоя при обработке металлов резанием. М.: Машгиз, 1950 - 230 с.

29. Исследование вибраций в условиях скоростного точения и изыскание методов борьбы с ними / Сост. Г.А. Манжос. М.: Машгиз, 1951 - 90 с.

30. Исследование зависимости микрогеометрии поверхности от условий механической обработки / Сост. П.Е. Дьяченко. АН СССР, 1949 - 180 с.

31. Исследования динамических радиальных деформаций при внутреннем протягивании: Сб. науч. тр. /Вопросы механики и машиностроения/ Отв. ред. Л.Р. Апин. Рига: Лиесма, 1965 - Т17 - 210 с.

32. Исследование вибраций при резании металлов / Сост. А.И. Каширин. АН СССР, 1946- 165 с.

33. Кацев П.Г. Обработка протягиванием. М.: Машиностроение, 1986 - 272 с.

34. Комаров А.А., Сапожников В.Н. Трубопроводы и соединения для гидросистем. М.: Машиностроение, 1967 - 326 с.

35. Кочетков Я.П., Кочетков Ю.А. Осевые деформации зубьев круглой протяжки при врезании в заготовку // Станки и инструмент. 1971. №4 - с. 28-30.

36. Кочетков Я.П., Кочетков Ю.А. Деформации зубьев круглой протяжки в радиальном направлении // Станки и инструмент. 1972. №10 - с. 20-23.

37. Кочетков Я.П., Кочетков Ю.А. Взаимосвязь осевых и радиальных деформаций зубьев круглой протяжки // Рукопись деп. в РЖ ВИНИТИ 10.12.75. №128-75-12 с.

38. Кривоухов В.А. Деформирование поверхностных слоев металла в процессе резания. -М.: Машгиз, 1945 180 с.

39. Крутякова М.В. Повышение эффективности протягивания на основе оптимизации конструкции инструмента путем математического моделирования: Дисс. канд. техн. наук. Москва. 2004 260 с.

40. Кудинов В.А. Влияние деформируемости системы станок деталь - инструмент на производительность, точность и чистоту поверхности деталей. - М.: Машиностроение, 1963 - 130 с.

41. Кузнецов В.А. Исследование качества поверхностного слоя при деформи-рующе-режущем протягивании: Дисс. канд. техн. наук. Москва. 1982-220 с.

42. Ларин М.Н. Основы фрезерования. М.: Машгиз, 1947 - 210 с.

43. Маркин Е.А. Вынужденные колебания при протягивании // Станки и инструмент. 1967. №2-с. 15-18.

44. Микрогеометрия поверхности при фрезеровании / Сост. А.И. Исаев. Обо-ронгиз, 1952- 160 с.

45. Никитин Б.В., Насонов В.М., Элькун Л.Я. Выбор параметров инструмента и режимов резания при протягивании // Станки и инструмент. 1977. №11 - с. 37-38.

46. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешности результатов измерений. -Л.: Энергоатомиздат, 1985-248 с.

47. Орлов П.Н. и др. Повышение качества поверхности при наружном протягивании // Станки и инструмент. 1964. №2 - с. 17-21.

48. Патент RU №2000892 С1, МПК 5 В23 В29/02, опублик. 15.10.93

49. Патент RU №2105639 С1, МПК 6 В23 В41/02, опублик. 27.02.98

50. Патент RU №2179092 С2, МПК 7 В23 С5/24, опублик. 10.02.02

51. Патент USA №4339975, НКИ 83/617, опублик. 20.07.82

52. Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970- 148 с.

53. Попов В.А. Качество поверхности при торцевом фрезеровании. М.: Машгиз, 1952-220 с.

54. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей. М.: Машиностроение, 1978 - 136 с.

55. Прокопович А.Е. Модернизация строгальных, долбежных и протяжных станков. М.: Машгиз, 1957 - 180 с.

56. Режимы резания металлов: Справочник /Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.Д. Корчемкин и др./ Под. ред. А.Д. Корчемкина. М.: НИИТавтопром, 1995 -456 с.

57. Резание металлов: Учебник / Отв. ред. Г.И. Грановский. М.: Высш. шк., 1985-304 с.

58. Ривин Е.И., Лапин Ю.Э. Демпферы и динамические гасители колебаний металлорежущих станков. М.: НИИМАШ, 1968 - 52 с.

59. Родин П.Р. Основы формообразования поверхностей резанием. Киев: Вища школа, 1997 - 192 с.

60. Розенберг A.M. и др. Динамика фрезерования. М.: Советская наука, 1945 -146 с.

61. Скраган В.А. Жесткость, точность и вибрации при механической обработке. М.: Машгиз, 1956 - 220 с.

62. Сопротивление усталости в связи с упрочнением и конструктивными факторами / Сост. С.В. Серенсен. М.: Машгиз, 1952 - 208 с.

63. Спиридонов А.А., Васильев Н.Г. Планирование эксперимента. Свердловск: Машиностроение, 1975 - 135 с.

64. Статистические методы обработки механических испытаний: Справочник. Под ред. М.Н. Степнова. М.: Машиностроение, 1985 - 232 с.

65. Технология машиностроения: Учебник / Отв. ред. А.А. Маталин. Л.: Машиностроение, 1985 - 496 с.

66. Технологические факторы и качество поверхности / Сост. П.Е. Дьяченко. -М.: Машгиз, 1951 120 с.

67. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Физматгиз, 1959 -110 с.

68. Физика твердого тела / Сост. В.Д. Кузнецов. Томск: Полиграфиздат, 1949 - Т4 - 232 с.

69. Хандрос А.Х., Молчаловский Е.Г. Динамика и моделирование гидроприводов станков. М.: Машиностроение, 1969 - 250 с.

70. Щеголев А.В. Вопросы теории обработки металлов режущими протяжками: Дисс. док. техн. наук. Ленинград. 1954 358 с.

71. Щедрин А.В., Бекаев А.А. и др. Совершенствование технологий применения смазочно-охлаждающих технологических сред в комбинированных методах обработки проката // Производство проката. 2004. №5 - с. 27-29.

72. Экспериментальное исследование точности при протягивании цилиндрических отверстий в стальных деталях: Сб. науч. тр. /Труды ЛПИ им. М.И. Калинина/ Отв. ред. JI.P. Апин. 1957 - 156 с.

73. Экспериментальное исследование вибраций при резании на токарном станке / Сост. Л.К. Кучма. М.: ЦНИИТМАШ, 1948 - 86 с.

74. Якобсон М.О. Чистота обработанной поверхности и назначение максимальной подачи при сверлении // Новости инструментальной техники. 1948. №8 - с. 20-25.

75. Ette Н. Theoretische und experimentelle Untersuchungen der Schwingungs -vorgagange beim Innenraumen. Karlsruhe, 1973.