автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение производительности и качества комбинированной обработки нежестких валов

РГб од

П7Р !рО£г

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО И ТРАКТОРНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи

Анкия Александр Вячеславович

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И КАЧЕСТВА КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ НЕЖЕСТКИХ ВАЛОВ

05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993 г.

Работа выполнена в Московской государственной академии .автомобильного и тракторного машиностроения на кафедре "Автоматизированные станочные системы и инструмент" и НПО НИИт-ракторосельхозыаш.

•• Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Максимов П Е

Научный консультант - кандидат физико-математических

наук, профессор Матяш Е И.

Официальные оппоненты:

'.1. Профессор, доктор технических наук Т арат иное о. Е

2. Кандидат технических наук Лейн А. и.

Ведудеэ предприятие - А/0 "Мэсквич" ( АЗЛК ).

Автореферат разослан 1и " 1904 г.

Защита диссертации состоится "19 " схлиз^р 1994 г. на заседании Специализированного Совета по присуждению ученых степеней Московской Государственной Академия автомоОиль-ного и тракторного машиностроения ( ЫАЫИ ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные пе-чатьо, просим высылать по адресу: 105839, ГСП, Москва, Б. Семеновская. 88, КГ ДАТЫ.

Поаспектнаа характеристика содержания диссертации.

Актуальность темы.

Важную роль в эксплуатационной надежности узлов и механизмов играет качество обработки комплектующих деталей, а рост парка механизмов и машин требует повышения производительности обработки их составных частей и деталей.

При повышении требований к качеству деталей и узлов машин большое значение в технологическом процессе их изготовления приобретают отделочные операции, во многом определяющие уровень эксплуатационных показателей машин.

Обработка деталей класса нежестких валов из-за трудоемкости часто является лимитируюпрй как по обеспечению параметров качества - размерной точности и шероховатости поверхности детали -. так и по производительности.

№ указанным показателям - качеству и производительности обработки - одно из первых мест занимают технологические : процессы обработки нежестких валов, осуществляемые ва основе комбинированной режуща-деформирующей обработки.

Научная проблема.

Научная проблема состоит в разработке новых или усовершенствовании известных технология обработка, реализованных на базе технологических систем комбинированной рехуоэ-дефэр-мирующей обработки деталей класса нежестких валов, и их всестороннем исследовании для выдачи рекомендаций по промышленному применению.

Цель исследования.

Разработка и исследование технологических и конструктивных параметров комбинированной реяушв-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов с применением принципа си-

лового замыкания, реализованного в резцовом блоке с одной степенью свободы и в многороликовой обкатной головке, осу-пествляемой в технологической системе токарного станка и обеспечивающей стабильное получение точности по Л 7... 8. величины шероховатости обработанной поверхности Р^а < 0.16 мкм и повышен^0 производительности обработки с одновременным ресурсо- и энергосбережением, снижение стоимости детали.

Научная новизна.

Разработана классификадия влияния характеристик технологической системы комбинированной режушр-деформирушеИ обработки на параметры качества детали класса нежестких валов, позволяющая определить направления и пути создания новых и коренного улучшения известных технологических процессов, реализованных на базе комбинированной обработки нежестких валов.

Усовершенствован технологический процесс обработки деталей классу нежест><их валов, реализованной ра базе технологической системы комбинированой режуще-деформирукдай обработки, осуществляющей принцип силового замыкания в условиях действия осесимметричной нагрузки.

Определены оптимальные конструкнионнме рзраметрц элементов резцового блока режуше-деформнруюсрго устройства, снижавшие вибрацию блока в направлении рад рооС разо в зд и я до величины, не оказывающей существенного влияния на размерную точность обработанной детали.

Создана математическая динамическая модель, характеризующая состояние технологической системы комбинированной режуще -деформирующей обработки деталей клгцзса нежестких валов и позволяющая определить погрешность обработки в указанной технологической системе. Полученные обшре и приближенное -с применением методов частичного усреднения и "замораживания"

- 5 - .

перемэнш!* - реюйия математической модели существенно отличаются от ранее известных; т. к. при определений погрешности обработки учитывается прогиб заготовки под действие^ поперечных колебаний, вызванных изменением воздействующей силы как в функции координаты, так и времени в условиях силового замыкания системы осесймметрично действующих сил резания и поверхностного пластического деформирования.

Теоретическая значимость.

Разработанная математическая динамическая модель определения погрешности обработки позволяет определить влияние на погрешность обработки следующих параметров технологической системы и технологических факторов:

- коэффициента жесткости упругой опоры, интерпретируюсь й обрабатывающую головку,

- погрешности установки и настройки технологической системы,

- физико-механических и геометрических характеристик обрабатываемой детали и ее материала,

- частоты вращения заготовки,

- скорости подачи обрабатывающей головки,

- глубины резания.

Установлено, что для повышения точности форма обработанной детали технологическая система комбинированной режущэ-деформирующей обработки должна обладать переменной жесткостью по длине обработки. Комплексным показателем, характеризующем изменение погрешности обработки, является отношение изгибной и оборотной частот колебаний заготовки в технологической системе.

Определены - направления поиска оптимальных решений задач по совершенствованию комбинированной режуце-деформируюаей

- 6 -

обработки деталей класса нежестких валов.

Практическая ценность.

Усовершенствована схеиа и конструкция комбинированного устройства (инструмента) для режущэ-деформируюирй обработки деталей класса нежестких валов, осуществляемой в условиях осесимметричной системы действующих режущих и деформирующее сил, обеспечивающего получение размера по 7... 8 ква-литетам точности, шероховатости поверхности в пределах 1?а -0,08...0,16 мкм, повышение производительности труда и снижение стоимости единицы изделия ва счет энерго- и ресурсосбережения.

> Разработанная математическая динамическая модель позволяет определить качественный и количественный характер погрешности обработки в технологической системе комбинированной режуюр-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов, вызванной нагибными и крутильными колебаниями заготовки, а также проследить степень влияния на точность получения поверхности детали ряда основных технологических факторов.

разработаны основанные на математической динамической модели алгоритм и программа расчета погрешности обработки, позволяющие повысить ее эффективность при решении научно-прикладных вадач проектирования технологических процессов комбинированной рекуше-деформирующей обработки нежестких валов.

Экспериментально установлено, что для повышения точности формы обработанной детали технологическая система комбинированной режуще-деформирующей обработки должна обладать переменной жесткостью по длине обработки.^ Определены предельные значения жесткости технологической системы.

Разработаны рекомендации по выбору технологических

реяимсй ко1йииирсваннса реауир-деформирующей обработки, оОеспечиваших стабильное получение точности обработки по ХГ 7... 8 для диапазона длин 300... 600 ш и диаметров 30... 40 мм, пероховатость поверхности Ка - 0.16... 0.32 ыкм.

В результате работы над диссертацией получено шесть авторских свидетельств СССР.

Реализация результатов.

Диссертация относится к технологии машиностроения, . а именно к созданию новых и усовершенствованно известных технологических процессов, осуществляемых на основе технологической системы комбинированной режуще-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов.

Технологический процесс и технологическая система комбинированной обработки нежестких валов приняты в эксплуатацию на ПО " Минский тракторный завод им. Е И. Ленина " для изготовления оттоков коробки передач. Достигаемый экономический эффект составляет 54 тыс. рублей в год по кавдоя детали в ■ ценах 1987 года.. .

Результаты диссертации могут бить использованы н ва других заводах автотракторной промышленности, общего машгзост-роения, в авиации и для производства ^товаров народного потребления.

Апробация работа

Материалы диссертационной работы были доложены и обсуй-дены на:

- научно-технической конференции "Разработка и проша-ленная реализация новых механических и физико-химических методов обработки", МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1988г.,

- научно-технической и научно-методической конференции к 50-и летию МАМИ, 1989 г.,

- научно-технических семинарах Московского Дома научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского, 1090 г. ,

- научно-техническом семинаре в НИИТавтопроме, 1990 г.,

- на республиканской научно-практической конференции •* Ресурсосберегающая технология машиностроения ", МГААТЫ, 1993 г..

- научно-технических семинарах кафедры, 1993 г.

Основные положения диссертационной работы отражены в

трех опубликованных работах. Получено шесть авторских свидетельств СССР, по одной заявке на изобретение получено решение о выдаче авторского свидетельства ' Сируктура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, обших выводов и содержит 144 страницы машинописного текста, 59 рисунков. 16 таблиц, библиографию из 114 отечественных и зарубежных источников и приложении на 52 страницах.

I

Характеристика содержания диссертации по структурным элементам.

В первой главе проанализировано состояние вопроса, определены цель и задачи исследования.

Традиционно, для достижения требуемого размера и величины шероховатости поверхности при обработке наружных цилиндрических поверхностей необходимо использовать два процесса; черновой ( получистовой ) обработки резанием или шлифованием и чистовой отделочной обработки. Однако это малопроизводительно и влечет за собой привнесение погрешности обработки из-за несоблюдения принципа единства технологических баз, которая резко возрастает при снижении жесткости детали ( увеличении длины последней ).

- 9 - .

В последние годы все больнее применение находят технологические процессы обработки деталей класса нежестких валов, основанные на применении комбинированных методов механической обработки.

Одним из наиболее перспективных направлений развития и совершенствования технологических процессов механической обработки является создание совмещенных методов обработки, основанных на сочетании обработки лезвийными инструментами и поверхностным пластическим деформированием ( 1ЩД ).

Использование процессов обработки и инструментов для комбинированной режуцэ-деформирующэй обработки позволяет повысить точность формы и размеров обрабатываемой детали, получить малую величину пероховатости обработанной поверхности, повысить физико-механические свойства поверхностного слоя детали и, как следствие, улучшить эксплуатационные показатели детали, повысить производительность обработки и снизить ее себестоиюсть за счет энерго- и ресурсосбережения.

, Как указывается в работах Азаревича Г. 11,. Бераггейна Г. Ш., Враславского В*. Ы., Коновалова Е. Г.. Пашнева Д. Д., По-дураева Е Н., Проскурякова Ю. Г., Смелянского В. М., Чистосер-дова а С., Шнейдера П. Г. и других ученых, совмедение во времени двух процессов обработки позволяет достигнуть высокой степени концентрации операций, что является показателем прогрессивности технологического процесса. Кроме того, соблюдая принцип единства технологических баа, данный метод обработки позволяет достичь высоких точностных показателей обработки с выигрышем в производительности.

Обзор операций чистовой размерной обработки показывает, что традиционйьй технологические процессы, заключающиеся в точении с последующей абразивной обработкой, часто не обес-

почивают требуемых параметров качества обработки, являются трудоемкими, ресурсо- и энергоемкими, вследствие чего не делают возможным повышение производительности труда и снижение стоимости продукции, особенно деталей класса нежестких валов.

. Анализ суцествуюшиЬс устройств для реализации комбинированного метода обработки показал, что наибольшей эффект позволят достичь те из них, в которых можно достичь относительного постоянства силового воздействия на деталь в течение всего времени обработки, т. к. это значительно повышает качество обработки. Однако ни одна из рассмотренных схем не позволяет обеспечить силовое постоянство в процессе обра-Сотки.

Поэтому, на основании изложенного, целью представляемой диссертационной работы явились разработка и исследование технологических и конструктивных параметров комбинированной рекуде-дефэриируицей обработки деталей класса Нежестких валов с применением принципа силового замыкания.реализованного в резцовом блоке с одной степенью свободы и в многороликовой обкатной головке, осуществляемой в технологической системе токарного станка и обеспечивающей получение точности по ХГ 7... 8. величины шероховатости обработанной поверхности К* < 0.10 мкм и повышение производительности обработки с одновременным ресурсо- и энергосбережением, снижение стоимости детали.

Для достижения поставленной цели необходимо решить слз-дукшие аадачи:

1. Разработать конструкцию инструмента для комбинированной реяущр-деформируюшей обработки, позволяющую снизить иди полностью устранить вибрации режущего блока в направлении размерообразования.

- 11 - .

2. Просгсти анализ статических и динамических характеристик технологической систеш С ТС ) комбинированной релу-г.е- де$ормирукв?й обработки ( КРДО ), оказкваода вхилнио на точностные параметры качества обработки.

3. Разработать математическую динамическую модель формирования погресности обработки в ТС КРДО.

4. Разработать алгоритм н программу вычисления прогрея-востн обработки по математической динамической модели технологической системы резузе-дефорькрук£»а обработки.

5. Влюлптть экспериментальную провору разработанной "^тематической модели па достоверность г.одучаеидс результатов.

6. Провести исследования выявленного механизма образования гтогрегаюстн обработка в технологической система комбиии-рсглянсй деСориирутсаэЛ обработки. наметить пути дааь-гтпЕзего развития технологи,! комбинированной обработки.

7. Разработать рекомендации по вьбору технологических . рл.ткисв комбтпгрсвалнсП редузэ-деуСршруггей обработка деталей класса нежестких валов.

8. Обеспечить про теле пную реализации ксмбшюрованноЛ регудагДефорш!ругарЯ сбраСотга и устройства, вспользу^го пришит силового эшгд'лзкя с згедекжги дссоглятегьньы юнту-ров связи.

Во второй главе проведен анализ процесса образования гсгретаолт:? обработки в техлслсгэтесксД системе. рбализу*А»а комбинированную рехузе-деформирующую обработку деталей класса похггтюа валов па базе сясциагьнего уетроЯства для ком-СиккрораннэЯ обработки нежестких валов.

й-Я7ол!!э:!!П.т з диссертации класси&пс^цнл злжняд характеристик технодогическсЯ система ксмбнлированноЯ ре,жутзэ-деФор-

шфупяей обработки на параметры качества деталей класса нежестких валов позволяет определить пути создания новых и коренного улучшения известных технологических процессов комбинированной обработки нежестких валов.

В результате выполненного анализа ряда работ. суиеству|>-жца конструкций инструмента и устройств, а также на основании разработанной Классификации, выбрано и усовершенствовано наиболее перспективное к применению специальное устройство для комбинированной обработки нежестких валов.

Устройство состоит из корпуса, несуоего режукий и Дбфор-мирупций инструменты, направляющей поверхности и ((среднего ведуиего центра. Особенностью специального устройства является возможность создавать в течение времени обработки относительно замкнутые системы осесимметрично действующих сил. Г&именение в качестве режуаего элемента в резцовом блоке радиусных быстросменных пластин со специальной геометрией ре-иучей части позволили снизить вибраций ржущего Оло»са до уровня, не окаэыважеего практического влияния на разнариую точность обработки.

В рассматриваемой технологической системе комбинированной режуча-де формируете й обработки ведущим элементом и настроечной базой является передний Цейтр устройства. Поэтому целесообразно принять координатную систему переднего центра га абсолютную и погреиность обработки (^-'сичтривать в координатной системе переднего центра.

При вращении заготовки вокруг линии *а центров ( или линии центров уст:юЯгты1 1 Судет постоянно меняться расстояний от этой оси ю ггсв^рхнэстк ьаготськй в П(л«-'КЩ1И

на ось ОУ координатной г.^скости >1? {. что представить

в следующем виде:

- 13 - •

йпц = £23/1 - Во-П-Ц . I елп ,

I ^ 30 14 I (1)

•к'ЧгЬ "«]'**<

где:

Ащ - текущее значение приращения глубины резания, вызываше погрешностью установки и статической настройки взаимополояэ-ния конструкционных элементов устройства для комбинированной режутае-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов в направлении оси ОУ координатной системы переднего ве^ дущего центра устройства;

Рзп • несоосность заднего и переднего центров;

&ДП - несоосность детали и переднего центра;

РАЗ - несоосность детали и заднего центра;

I. - длина детали ( расстояние между центрами );

£>о - подача на оборот устройства для комбинированной реау-

ше-деформирующей обработки;

п - частота вращения детали;

г . - время от начала обработки;

- начальная фаза, полагаем равной нут Уравнение ( 1 ) учитывает как погревность установки детали ( введение детали в размерные и кинематические цепи устройства для комбинированной обработки ), так и погревность статической настройки взаииоположеяия конструкционных элементов устройства для комбинированной режучв-деформирую-ией обработки.

Полное представление о механизме образования погрешности обработки может дать только анализ динамики процесса обработки. Этот вопрос достаточно сложный и объемный, поэтому в дальнейшем рассмотрению подвергнутся только некоторые динамические характеристик!! процесса комбинированной обработки.

- и -

В третьей главе разработана и обоснована математическая динамическая модель состояния технологической системы комбинированной обработки, поэволяювая определять погрешность ра-дуне-деформируюсзй обработки детали класса нежестких валов.

Проведенный ранее анализ процесса образования погрешностей обработки в технологической системе, реализуюиэй комбинированную режуще-деформирующую обработку деталей класса ■«жестких валов к изучение особенностей образования погрешностей, связанных с динамикой происходящего процесса, позволяют сделать вывод, что динамика изучаемого процесса обработки характеризуется двумя группами переменных, вшшся-вдх от времени. К первой группе "быстрых" переменных относятся все величины, связанные с враагнием обрабатываемой детали. Вторая группа "медленных" переменных порождается продольным перемецэниеи инструмента. Это делает возможный представление данного процесса обработки детали как обгединенка двух отличных друг от друга процессов. Один кз них - собственно динамический процесс с "быстрых«" переменными, определяемый врадакием обрабатываемой детали, представляет собой I обс£м случае нзгибно-крутклькш колебания, Оаисыагшьгш дифференциальны« уравнениями с зависящими от времени коэОДшщ-Унтами при переменных. Эти колебания являются параметрическими. Второй процесс, обусловленный "кэдданнк&м" пероыенншд, является квазидинамическим процессом и его особенность вши»-чается в пренебрежении инерционными силами, выаваниши про-хольнш перемегением инструмента вдоль обрабатываемой детым.

Научение технологической систеш комбинированной обработки Й работы используемого устройства для рехугь--дефор&а-руюаей обработки нежестких валов дает основами* остановиться на модели, предст&вляиерй трехпролеткый керазрезней стержень

с парнираьи в стыках. Обрабатывающая голошу специального устройства интерпретируется упругой опорой, воадействупздА на обрабатываемую деталь с силой Р" Р(и), V, h, ,

аависашвй от угловой скорости ерадашм детали и) , скорости подачи инструмента v, глубины ревания h и других парамат-ров 32/. отражающих (¿эхаяическив свойства материала детали а центров, а такта шоя технологические факторы и reo-итрическш характеристики.

Дэйстекэ соьйшшрогаииого реауЕ9-д®форнирухщрго устройства на обрабатываемую деталь удобно представлять двуьа сосрздоточенньаш силами: уха упомянутой силой Р- Р• £(*-£) и силой пропорциональной поперечны»

сереыосгвияи с коэффициентом пропорциональности О,

равным коэффициенту jssctkocth упругой опоры. Здесь S(л}-йэдьта-Суигааш во координате.

При iifOM соаусткш считать, что в точках А и О ттот ьэ-сто гесткая заделка. Так как деталь в процессе обработки установлена в обратных центрах и контактирует с ыши по у а ко Л фасю, она vjtzzi гоаиэяность соворота в касте ксатшггн под действием »шибзездх моментов. Поэтому изгкбакнзгэ иошиты в точках В и С а результате равны нули, а точки В и С кнтэрп-рётируигся как гарниры.

Реальная глубина реашшя, с учатоа налога иного выш, определяется формулой:

&o-f>-t\ Г - вди

ем// Spoti г

■t +

sr, л r * 4 „ ¿M r г ¿tn .

где:

и - Оохгщи ось вллкясо;

нэ'уш^цэ (;асов€рг»?нсг» л Форш заготовки по длине;

(щаригрлн точек от оси стержня при поперечных колебаниях ой,т.851рляо определяются с;:ной функцией двух переменных, удовдатвораижзй линейному дифференциальному уравнению в частных производных четвертого порядка:

где:

- жесткость на прогиб. Е - модуль упругости,

] - момент инерции поперечного сечения относительно нейт-

Для определения погремюсти обработки детали йас, вообще говоря, интересует не саш полное решение, отвечающее предложенной модели, а гуолг5 оС>р»5аггыгаемой детали в точке приложения скш.

ръгежгркя я ада чу об изтйбяых колебаниях шарнирно опертого вращающегося стертая, лдаиз которого 1, под действием перемещающейся сосрекжттюЯ силы р. Начало координат помрпзем на левом конце стчржяя, координатная ось СИ направлена вдоль стержня, ось ОТ а плоскости действия силы Р, перпендикулярно СЛ

Прогиб долг.;« .„оглетворять граничным усг.-якям - на концах стержня прогиб со своей ьторой произвол сСоо«г-гтся ь

( 3 )

ральной оси сечения, перпендикулярной к плоскости колебаний, Ч - равномерно распределенная по длине г терэтя нагрузка

• - 17 -нуль, и начальный условиям:

г

г<Го.0) = У(я) ; —— = У<*) ( I )

где У(*1 н *) - известные функции, предстааляицке начальна отклонения оси стержня от номинального положения и на чальиые скорости поперечных сечений стержня.

№яек<*е ¡гаем методом Бубнова- Галеркина в виде:

т51(*.0= Т1(и-Щ(х) { 5 }

где:

ТМ1) - функция времени.

VI (в) - интересуюиие нас координатные функции.

Атеистическая модель позволяет определить влияние и а

погреИостЬ обработки с.аддуо«« варанетрав технодсгическей снстеьгы й техно^гическнх {дкторов:

- коэффициента «сткос*и упругой оаори, ннтерир^гируи&'й

сДрабатив&кув ку<

- погреиЬ:|г< устяшвкм и ¡¡ае-пжйси тешолгич^ский системы;

- фиикэ-ЬэЫНических и геометрических характеристик с^Латш-чяшй Детали и ее материала,

• частоты Ирааеиия заготовки,

- склгосп} подачи сврабэтываицей головки,

- глуОИнй |*!зания.

¡ювшг-ккл э$1««:п(ыюети применения математической модели щм ¡чтения н&у'-итх и практических ьадач в 'диссертация р-чаралгоритм и программа расчета погрешности каСхнирсзштсй реяуш- деформирумцеа обработки деталей •сисса иел*.-стких валов, Алгоритм вичиЬления погрешности обра

Г 1в -

Сотгся поовол» ат -тыкать програь&и вычисления погрев

носто.; с&Г'г."стк!| дхя ^алогических систем. иаепзцге сходную с нсследу'зюй »атслптрюскуг »юдоль.

'ит'ьрт оЯ гдаво пэхогэпа мотодгаса и приведены ре пуль-тати вгеперетиснггавьпых исследований по определения входных пзрзшгрспдатокатичесиой ятаашчеасой ьгздсли по расчету погрешности кок5инированиоЯ обработки иеггстгаи валов.

Экспериментальное определение жесткости С проводилось па головк? устройства для комбинированной обработки эалов диаметром 40 им, устанспленного на станке ыод. 1КВ2. Нагру-я?1ше ос1Т^сгг»лллось кинамометрон с псмоз>г пари вгагг-гайка в горизонтальной плоскости ХОУ в положительном направлении оси СГ/ через 1000 II от О до 4000 Н. Перепекшие головки от-слояивалось по шщикатору часового типа с ценой деления 0,001 юх. Шяолноно пять повторных нагругенкй. по результатам которых определен среднйй коэ4ф!ционт жесткости, составивший С - 1 350 ООО И/к:

Экспериментальное. определение составляйся сихы резания

I

Ро и VI, входящих в'математическую модель, .Приводилось ва то1?арпо - винторезном станке модэди 16К20 с помогаю стенда, в состав которого входит специаа.нэе устройство для определения сил резания СУР-1200, усилитель типа УТ .4-1, плсйфосый осциллограф мод. И 117/1, избиратель РОЮ и ишииамперметр щитовой мод. 1125611

Определение составляющих нми резания Рх. Ру, Г2 проводилось для трех резцов с разли'-аюй геометрией резкуоэЯ части.

Цель иэучеьи. построение линейной регрессионной модели с пэслсдукщ:м с:.,.. -.'.'¡пней еходнш параиотрег ¡¿атекатичсской модели расчгта погрс^юсти кэ;.й::!:!:рсва!:::эЯ " ножост-

ких волов.

Одновременно ряд образцов, обработанных ^а одних и тех же режимах, но равными резцами, исследован по вероховатоети поверхности. При этом шероховатость поверхности во всех случаях была меньше после обработки резцом с виброгасидей фаской на задней поверхности. Данная фаска играет двоякую роль: демпфера колебаний и выглаживавдэго элемента. Использование рдлувда пластин с такой геометрией в реацрвом блоке позволяет устраМть вибрацию блока при снятии маленького ( 0,1...0,3 мм/резец ) припуска. В дальнейшем для получения малой величины шероховатости поверхности после комбинированной обработки целесообразно использовать резцовый блок с круглыми пластинами и специальной геометрией режущей части.

Исследование процесса'поверхностного пластического деформирования проводилось исходя из предпосылки, что процесс протекает независимо И свободно. :

В качестве Инструмента был использован накатник, раэра ботанный в НПО "НИИтракторосельхоамаа" и модернизированный диссертантом. (ЫиктнНк предназначен ды использовании в 1мл' косерийном н свркЬком производстве. Дефорцируиццй ролик Сен

|

материальной оси врэдэрия устанавливается в сеператоре и они радтся на подсипнйк, смонтированный в вилке. Усилие деформи рования созД&етс^ тарельчатой пружиной. Деформирушхй ролик устанавливается Иод углом к обрабатываемой поверхности и они рается на подпятник. Диаметр ролика ограничивается боковыми пластинами.

Предварительно накатник т&рировадся аналогично тарированию измерительного стенда по всей составляющим ус или'-пластического де<{»рмировакия.

При определении влияния конструкционных параметров до

«

формирующего инструмента и технологически* параметров иже

г 20 -

тм^еского дефор^.^с*^■ 1.; мгявлена взаимосвязь между геомот-ркчегкимн ».ад!*«; .ада ро/ика. его задним углом и исходной шероховатости) с героховатостьи поверхности после пластического декорирования.

ПГ5';»!-« ния в специально; устройстве для комбинированной Г^жутае- деформирующей обработки деталей класса нежестких валов режущих пластин с виброгасящэй фаской и конических роликов обеспечивает стабильное формирование шероховатости поверхности в пределах Ка < 0.16... 0.32 мкм.

В пятой главе выполнена проверка разработанной математической динамической модели образования погрешности комбинированной обработки нечетких валов на адекватность, проведены исследования взаимосвязи технологических и жесткостных характеристик технологической системы и прогрешности комбинированной обработки, приведены результаты промышленной апробации комбинированной режуще-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов.

Проверка на адекватность проводилась с использованием

I

современных методик обработки экспериментальных I данных по критериям' Кохрена, Стыодента и Оишера. Расчеты показали, что результаты технологического эксперимента соответствуют результатам машинного, выполненного по программе; разработанной в соответствии с математической моделью для расчета погрешности комбинированной режуще-деформирующей обработки. Таким образом, гипотеза об адекватности разработанной математической динамической модели технологической системы комбинированной режуде-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов поднимается. Погрешность не превышает 10Х -ого урошя но критерию Фишера.

Исследования процесса образования пог;«?и»сс'ги обработки

в технологической системе комбинированной редущ^ деформирующей обработки проводились с использованием программы, разра ботанной по математической динамической модели формирования погрешности режуще-деформирующей обработки деталей класса нежестких валов в технологической системе комбинированной обработки.

Исследовались:

- взаимосвязь погрешности комбинированной обработки и технологических факторов обработки,

- взаимосвязь погрешности обработки и изгибной жесткости заготовки,

- взаимосвязь погрешности комбинированной обработки и жесткостных характеристик 'заготовки и обрабатываний головки,

- взаимосвязь погрешности обработки и соотношения обо ротной и иагибной частот колебаний обрабатываемого нежесткого вала. I •

Экспериментально установлено, что для повышения точ ности формы обработанной детали технологическая система комбинированной рзлуде-деформирувдзЯ обработки должна обладать переменной жесткостью .по длине обработки. Определены предельные значения жесткости технологической системы.

Разработаны рекомендаций по выбору технологических параметров при осуществлении комбинированной режущэ-деформирую-щэй обработки деталей класса нежестких валов.

Технологический процесс и технологическая система комбинированной обработки нежестких валов приняты в эксплуатацию на ПО " Минский тракторный завод им. К II Ленина " для изготовления штоков коробки передач. Нроведенныэ заводские иены тания показали преимущество комбинированной обработки пер«д базовым технологическим процессом шлифования деталей. Доети

г

rrw,:S¿M жождок-с*** зйЗвкт составляет 64 ras. рубдлй & год по калсой ¡ícfaA,; ft 1097 года. •

Сцредэ.'кны н&правлеквя поиска оптимальных решений задач по с o ¡и; pi: ? i ;с т г,о»! г. технологии и конструкций устройств для iwrivmipopaiiHon рехупзэ-ле^ормируияэй обработки деталей класса ¡«ежстк^х валов.

Заключение.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработана классификация влияния характеристик технологической системы комбинированной режус^-деформируыпей обработки на качество обработанной детали класса нежестких валов, позво.-щгаря наметить пути дальнейшего развития метода и усовершенствования конструкций устройств для комбинированной обработки.

2. Усовершенствована'схема и конструкция комбинированного устройства (инструмента) для режуще--сформирующей обработки деталей класса нежестких BaioB, осуществляемой-в условиях осесимметричной системы действующих режущих и деформирующих сил, обеспечивающего получение размера по 7... 8 ква-литетам точности, шероховатости поверхности в пределах Ra -0,08. ..0,16 мкм, повызение производительности труда и снижение стоимости единиц« изделия за счет энерго- и ресурсосбережения.

3. Анализ создашься технологической системы показал, что на погрешность обработки оказываю? влияние статические и динамические хара:-;--.; лсти'ли системы, причем превалирующее значение имс-юг динаяг-;ескме характеристики.

4. Основное значение в формирования по; «;>.гл! oSpaSor-

' - 23 - ,

ки имеет вынуаденныв изгибные колебания, тогд^ как крут иль ними колебаниями в случае рассматриваемой технологической системы можно пренебречь иа-ва малости последних.

5. Разработана математическая динамическая модель . аде (сват но описывающая процесс образования погрешности в технологической системе комбинированной режущэ-деформирумцей обработки деталей класса нежестких валов, в основу которой положены метод усреднения и " замораживания " переменных.

6. Математическая модель позволяет определить качественный и количественный характер погрешности обработки в ва-вискмости от физико-механических свойств материала детали, жесткости упругой опоры, а также ряда технологических факто ров процесса:

- частоты вращения детали;

- скорости подачи обрабатывающего инструмента;

- величины припуска и закона его изменения;

- начальных несовершенств заготовки;

- погрешности установки и статической настройки вэаиисшоло жений конструкционных элементов специального устройства.

7. Получено прнблиданное решение рассматриваемой задачи о вынужденных колебаниях подсистемы инструмент-деталь техно логической системы комбинированной обработки деталей класса нежестких валов, адекватно описывающее процесс образования погрешности обработки.

8. Разработаны основанные на математической динамической модели алгоритм и программа расчета погрешности обработки, позволяющие повысить ее эффективность при. рзиении научно прикладных задач проектирования технологических процессов

комбинированной режувд-деформируицзй обработки нежиегких на

«

лов.

'Г. 4 -

У. •»ivanMní установлено( что д«я цогялонил точ-

ности itojiMi oCj !);.¡:Tfíínkiá детали технологическая система ком-бИнирегаМой рёДуЬэ-Де^рмйруюоей обработки должна обладать liet^H-'iiíloÜ tecIHoctbW tío йлине обработки. Определены пре-<jliii4ólit<rt Лйсткостч технологической системы.

iti Víit'jkiÓottiiítí рекомендации по выбору технологических peAiiMot* комбинированной режуще- деформирующей обработки, обеспечивающих стабильное получение точности обработки по JT 7... 8 для Диапазона плян 300... 600 мм и диаметров 30... 40 мм, иерохозатость поверхности Ra - 0.16... 0.32 мкм.

11. Технологический процесс и технологическая система комбинированной обработки нежестких валов приняты в эксплуатацию на 110 " Пинский тракторный завод им. В. И. Ленина " для изготовления штоков коробки передач. Достигаемый экономический эффект составляет 64 тыс. рублей в год по каждой детали в ценах 1987 года

12. Определены направления поиска оптимальных решений эа-

дач по совершенствованию технологии и конструкций устройств

i

для комбинированной режуше-дефоркЬфующэй обработки деталей класса нежестких валов. Получено пять авторских свидетельств.

Основные положения диссертации отражены в следующих ра-

Сотах_:_

1. Максимов IQ R , Анкин А. Е , Житков Д. В. Технологическая устойчивость при совмещении резания и пластического деформирования. // Разработка и промышленная реализация но-шх механических и физико-химических методов обработки. Тез. докл. -Всесоюзн. к''чн. -техн. конф. - Москва, 1988.- С. 60-61.

Г. IAuícumoi! ¡a В., Анкин А. Е Исследорац.ча обрабат1>;вае-»¡ежестких натоь из легированных ста.»* »»годом ео«мо-

пенной режуще-деформируюцей обработки// Тез. докл. на научи, -техн. и научно-метод. конф. к БО-и летию МАМИ. - М.: НАМИ. 198g, С. 195.

3. Максимов Ю. а , Анкин А. Е . Исследование и создание основ технологической устойчивости совмещенных методов обработки в машиностроении // Тев. докл. на научн. -техн. конф. -М.: МАКИ. 1993, С. 55-56.

Получены следующие авторские свидетельства на изобретении:

1. А. С. 1590357 резец для совмещенной обработки реза нием и поверхностным пластическим деформированием. / Макси мов Kl Е . Анкин А. а , ÄfTKOB Д. а Опубл. в EU. 1090, N 33.

2. А- С. 1606315 Способ режуще-деформирующей обработки цилиидрических поверхностей и устройство для его осуществления. / teiKctfMQB R , днкин А. Е , Витков Д. R Опубл. в R И., 1090, N42. |

3. А. С. 16557Р2 Устройство ДЛЯ Ц0МбИН(4Р0ИаН|Ю11 pöpaOo Tic«. / Цшссимоэ 0 р., Анкич А. R , 1ит|<од Л- Я Опубл. Ц R |1. . löQj, №:.

4. А. С. 1Р63»393 Способ (сомбинированной обработки и уст1«йотпо для еро осуществления /НЕ Максимов и А. Е Ан кип. Олубл. (» Р. и. , 1991. N30.

5. А. 0. 1Р82147 Устройство для соьмещщцня ди формирующей обработки /НЕ Максимов и А. Е анкин. Опубл. f> Е И., 1991, N37.

6. А. С. 1801737 Способ комбинированной обработки [>ез;< нинм и ПИЛ и устройство для его осуществления. / Максимов lü Е , Анкин А. Е Опубл. в R И. , 1993, N 10.