автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка расчетной методики назначения характеристики шлифовального круга по тепловому ограничению для автоматизированного проектирования операции шлифования

Челябинский государственный технический университет

На правах рукописи,

Задавая Олег Стзшслшюшсч

РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ НАЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПО ТЕШЮВОЫУ ОГРАНИЧЕНИЮ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ ШШШПХЯ

специалъносаъ 05.02.03 - "Технология жшамоапроенш"

Автореферат диссертации на ссисканяэ учено® степэна какДиЗаш технических .наук

Челябинск - 1992

Работа выполнена в Челябинском государственном техническом университете

Научный руководитель'- доктор технических наук,

. профессор С.Н. Корчак

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Л.В. ХуОоОин

кандидат технических наук зав. лаб. УралГосШШШ В.В. Райт

Ведущее предприятие - Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" (г. Химки, Иоск. обл.)

Защита состоится "27" января 1993 г. в ;_часов, на заседании специализированного совета Д-053.13.05 по присувде-шпа ученой степени кандидата технических наук в Челябинской государственном техническом университете по адресу: 454044, г. Челябинск, проспект имени В.Я. Ленина, 76, ауд.244

С диссертацией мояно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " , ," 1992 г.

Ученый секретарь • специалЕзщзованного Совета Д-053.13.01 доктор экономических наук, профессор

—-/ и.А. Баев

. ГОСУЙ'- - • хлШтшШШ РАБОТЫ

Актуальность. Повышение производительности при обеспечении требуемого качества является одной из главных задач процесса шлифования. Одним из основных качественных показателей является образование прижогов. Путей обеспечения бесприжогового шлифования деталей известно достаточно много: это и управление режимами резания (подачей, скоростью детали и круга), и поиск приемлемых условий резания (например, за счет подбора подходящей технологической жидкости (ТЖ)), и, наконец, выбор рациональной характеристики круга (материала зерна, зернистости, твердости, структуры).

Теоретические предпосылки обеспечения Сесприжогового шлифования с помощью режимов резания исследованы в трудах А.И. Исаева, С.Г. Редько, Д.Г. Евсеева и др. Школа проф. Л.В. Худобина имеет фундаментальные работы в области обеспечения качества за счет ТЖ. А вот по третьему направлению Теоретических работ весьмз мало, что сказывается на этапах проектирования нормативной наладка по машиностроительным нормативам: выбор характеристики круга в них' подчинен обеспечению шероховатости, а расчет режимов резания учитывает только шероховатость и точность обработки. Учет бесприко-говости производится проверкой ухе. назначенных режимов по картам предельной мощности в зависимости от скорости детали и твердости круга. Если развиваемая-мощность выше предельной, то дано указание корректировать операцию, но не уточняется чем и как. Это по-.создает субъективизм и необходимость в самодельных доработках при компьютерной реализации методики. Таким образом в нормативной методике неучтены такие технологические факторы управления как зернистость, твердость и структура круга в блоке проверочного расчета мощности и зернистость, структура и подача в блоке расчета предельно допустимой мощности.

С другой стороны В.Д.Ульянова, С.С. Силин, В.А. Хрулъкод и др. приводят данные уменьшения брака из-за прижогов в 6,5 раз за счет подбора круга рациональной твердости. По данным Гродненского завода карданных валов замена круга при обработке крестовин на трехступенчатый с различными характеристиками ступеней уменьшает брак на 903. Таким образом практикой шлифования доказано зачастую решающее влияние для обеспечения бесприжогового шлифования подбора кругов. Однако в нормативных рекомендациях этот фактор учиты-

ззется ь слабой мере.. _____•_

з •

Поэтому разработка научно обоснованных рекомендаций по выбору характеристик абразивного инструмента для бесприжогового 'шлифования является актуальней задачей и определяет цель работы: разработка расчетной летодикй выбора хауашеристтса шлифовального круга и рехилов резания, обеспечивающих бесприхоговое шлифование деталей.

Основные задачи. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Разработана модель взаимосвязи параметров характеристики крута (зернистости, твердости, структуры) с числом зерен на поверхности инструмента, расстоянием мекду центрами зерен, числом мостиков связки, их поперечным размере» и длиной, а также с параметрами силового взаимодействия круга и детали (количеством режущих зерен, распределением их по глубине, размером площадок затупления режущих абразивных зерен и т.д.)*

2. Установлена функциональная связь между характеристикой шлифовального круга, режимами резания и температурным полем детали.

3. Разработана расчетная методика выбора характеристики шлифовального круге и режимов резания по тепловому ограничению процесса шлифования.

4. Разработаны нормативные таблицы, а также алгоритмы и программы для систем автоматизированного проектирования шлифовальных операций по тепловому ограничена».

Научная новизна. 1. Используя аппарат теории, упаковок,' применяемый в кристаллографии, создана геометрическая модель строения шлифовального круга и установлена взаимосвязь характеристики круга с параметрами силового взаимодействия круга и детали*

2. Разработана методика расчетного определения фактически режущих зерен в зависимости от характеристики круга и режимов резания, а также предельного размера площадок затупления зерен, определяющего начало осыпания шлифовального фуга.

3. Впервые разработана теплофизическая модель процесса шлифования; учитывающая характеристику круга и режимы резания.

4. Разработана методика , расчета предельной беецрижоговой подачи, которая позволила усовершенствовать нормативную методику и проводить бескоррекционный расчет режимов резания.

Практическая ценность. 1. Разработаны нормативные карты выбора характеристик шлифовальных кругов и режимов резания по усло-

вию бесприжоговой обработки для групп обрабатываемости сталей и сплэеов, приведенных в существующих нормативах.

2. Создана программа выбора характеристик кругов и режимов бесприжогового шлифования з автоматизированной системе проектирования "НОПЛА", принятой к эксплуатации на предприятиях: азтомат-но-мэханический завод (г. Челябинск), завод "Теплсприбор" (г. Челябинск), Кусинский машиностроительный завод (г. Куса), Верхнегорский механический завод (г. Низший Тагил) и др.

Реализшщя результатов. 1 - По разработанной расчетной методике назначения характеристик шлифовальных кругов для обеспечения беспржсоговый обработки выполняется проектирование операций шлифования на предприятиях:

- Машиностроительное конструкторское бюро "Факел" (г. Химки, Моск. обл.) с годовым экономическим эффектом 72000р.;

- Ленинградское объединение арендаторов "Измерен" (13209р.);

- Ставропольский инструментальный завод (95602р.).

2. По заказу Центрального бюро нормативов по труду при Госкомтруда СССР разработана система автоматизированного проектирования операций механической обработки "НОША".

3. Материалы работы использовались при разработке обцемаши-костроителышх нормативов времени для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных'станкахV а такге на шлифовальных станках с 'автоматическим циклом..

ЛпроЗация работа. Результаты исследований по тема диссертации докладывались на научно-технических конференциях в Челябинском государственном техническом университете с 1986 по 1992гг., в ШНТ в 1990г. при защите системы "НОРМА" и на яаучно-техническом семинаре "Механика и технология машиностроения" в г.Свердловске з 1990г.

По теие диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 7 статей, общемапвшостроитель5ше нормативы времени для технического нормирования работ иа шлифовальные и доводочные станки и руководство по эксплуатации сисуемы "НОША.".

Структура и объеы рзботы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка лйтературы из 209 наименований. Диссертация изложена на 166 страницах.машинописного текста, в том числе содержит 40 рисунков и 32 таблицы. Работа имеет три приложения.

РАЗРАБОТКА ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

Необходимость учета функциональных связей между температурой шлифования и характеристикой круга делает важной разработку геометрической модели строения шшфовального круга, которая позволи-лит определить количество мостиков связки на абразивное зерно, размер мостика, количество зерен ка поверхности инструмента и установить расчетную связь этих параметров с традиционными показателями характеристики круга: зернистость», твердостью и структурой. Как показано в диссертации для оценки таких интегральных показателей можно принять идеализированную форму элементов строения круга: абразивное зерно в вида шара диаметром с!3, а мостик связки - в виде цилиндра.

Н.Н. Васильев, исходя из технологии изготовления абразивных кругов показал, что строение круга мокет быть сведено к 6-и видам упаковок: 3-м кубическим и 3-м гексагональным (ркс.1). Для каждого вида-гол расчитан объем зер^н я? в единице объема круга. Б.Н. Делоне для устойчивых состояний упаковок нашел количество контактных точек зерен со смежными (эти точки выделены на рис. 1). Со-

КУШНЕСКИЕ

Таблица 1

Харшсперммит различных видов упаковок

Упаковка 1а 16 1 в ' 1 г 1Д 1е

Доля зерен ,«?д 0.5236 О!5937 0.7405 0.5937 0.6726 0.7405

Количество контактных точек, п 6 8 12 8 10 12

поставлвние этих результатов показало, что существует взаныно-од-нозначкое соответствие мезду объемным содержанием зерен и количеством контактных точек зерна со смежными зернами. Например, 59% зерен всегда соответствует 8 контактов, а 74% - 12 (см. табл.1).

Построенный наш график соответствующей зависимости (рис. 2) показывает ео линейный характер. С другой стороны 5У3 характеризуется стандартным показателем характеристики круга - структурой круга. Совмещение структуры с графиком'показывает, что график работает для закрытых структур кругов с 0-й (где 7/д=62й) по 4-ю (57 =545»). Средние (с 5-й по 8-ю) и открытые структуры (с 9-й по 12-а), характеризуются ощэ меньшим объемным содержанием зерен (до 382). Как показано Б.И. Делоне количество контактов меньше б-и в устойчивой упаковке бить не может. Поэтому уменьшение 57д приводит к единственно возможному варианту: зерна перестают непосредственно касаться друг друга в контактных точках и разносятся друг от

T i

друга на некоторое расстояние г, которое тем больше, чем меньше

Wg, т.е. чем больше структура круга

3/-й '

--структура круга > 4,

з

О , структура круга <4. При этом свободное пространство мевду зернами заполняется связкой и на месте контактных точек образуется мостик связки.

С.Г. Редъко, В.Н. Люболудров, В.Н. Бакуль и др. допускают равномерное расположение связи! вокруг зерна. Тогда, толщина слоя связки Н вокруг зерна составит:

При прессовании связка выдавливается и после обжига образуется цилиндрический мостик связки радиуса R (рис.3), который определяется в зависимости от среднего размера абразивного зерна dg, объемного содержания зерен V?3 и связки k- Wc

R=/(h+H) (fl3*H-h) ,

где к - коэффициент уменьшения объема связки при обкиге (по М.Г. Эфросу и B.C. Кирокак к=0.93-0.95), а Ь находится из уравнения , . b3+c1-h2+c2-h+c3=0 ;

. : .0,=—|— (flg-r); с2=—|-r{H+d3-r/2);

С3=-т|--Г2/(2-Е+С13—^£)+_iIB^2lL(3-.clB+4-H+r). . Полученные зависимости позволяют рассчитать размер мостика связки для разных зернистостей', твердостей и структур кругов. Установлено, что изменение зернистости на одну ступень эквивалентно изменению твердости на 3 ступени,' а изменение структуры в диапазоне с 5-й по 9-ю влияет меньше изменения твердости на 1 ступень.

И

Определение критической по прочности удержания связкой площадки,затупления абразивных зерен шифовалъного круга

Поскольку зерна скреплены мостиками связки, а прочность абразивного зерна в 7-1.0 раз больше прочности связки, то осыпаемость круга зависит преимущественно от прочности мостика. Силовое воздействие на мостик оказывают силы резания, действующе на режущие зерна. При определенном значении силы резания мостик связки разрушится и абразивное зерно под действием центробежных сил удалится с рабочей поверхности круга.

Исследования A.B. Королева и В.К. Новоселова показали, что критическими для мостика являются напряжения сжатия сся под действием нормальной составляет,ей силы резания Р ..Сила, разруиающая мостик, равна произведению поперечной площади мостика связки на критическое напряжение сжатия асж (рис.4). С учетом формулы С.Н. Корчат для ? единичным зерном, получаем выражение для предельного размера площадки затупления 1 , который зависит как от режимов резания (через глубину резания зерном az), так и от характеристики круга (через диаметр мостика связки DM=2-R)

где aL - интенсивность напряженного состояния металла, - .угол сдвига, tg(/?1+/3)=—. .

На графике приведены расчетные значения предельных площадок 13 для кругов различной твердости,.зернистости 40 и 25. Для оценки достоверности этой модели были взяты исследования разных авторов по замерам 13 и нанесены на расчетные значения. Оказалось, что для 25-й зернистости .экспериментальные точки легли практичес-

- А -а, ; А, --

vS^25- Bin(P)

, (1)

по определению предельных площадок 13 ки непосредственно на кривую, а для 40-й рассеивание чуть больше,_ но зсе-таки они группируются -вокруг расчетных с погрешностью 10-15%, что позволяет сделать заключение о достаточно удовлетворительной адекватности этой модели.

Тетиофизичеакая лоделъ ииифобанш, чувствительная к изменения характеристики, круга и рехихов резания

Для расчета температуры шлифования Т ' применяют модели одной .из двух схем теплообразования: модели сплошного или дискрет-наго контакта-. Первая предполагает, что источником, теплообразования является геометрическая площадь контакта круга с деталью, а для управления обычно используются эмпирические зависимости между режимами резания и мощностью шлифования. В моделях дискретного контакта правильно отражается действительный контакт инструмента с заготовкой и учитывается, что тепло образуется при срезании ревущими абразивными зернами струнки или при их трении по поверхности металла. Температурные модели этой схемы позволяют определять взаимное влияние на Т тепловых импульсов от множества зерен, интенсивность напряженного состояния металла а±, а также имеют в своем составе параметры, зависящие от геометрического строения круга: количество и длительность тепловых импульсов зависят от количества режущих зерен и характеристики круга, размер плоцгдок затупления 1э определяется зернистостью и твердостью инструмента и т.д. Это позволяет доработать теплофизическую модель дискретного контакта такта образом, чтобы можно было определять

Тшл в зависимости как от рекицов резания, так и от характеристики и.степени затупления круга.

. Для решения такой задачи использована температурная модель дискретного контакта,, применяемая ранео С.Н. Корюнол, A.A. Кспт-пыл, В.И. Клочко и др. при исследовании обрабатываемости сталей шлифованием, изучении влияния режимов 'резания на температурное поле детали, определении областей применимости различных расчетных схем в теплофизике шлифования и в др. исследованиях:

u(x,t )=u0+—£ Г qi<gf> Гу^. ierfc[—-----]х

/р 1=1 /4a^u1)(t-Tii

(2)

x4(t-T1)-Vrt^r~^7- lerfc Г—-— -j • н(t-r±-T} ) 1

у/4а[И1)а-т±-Т1) ' У

где q± )- удельная интенсивность 1-го источника для температуры

еамоподогрева U.; (U.), с.(U.), а, (У.)=-=—^— - теплофизи-

1111111 e^U^-p

ческие характеристики металла к моменту начала действия 1-го источника; Т±- момент начала действия 1-го источника; т± - длительность 1-го импульса; t - текущее время; п - общее количество температурных импульсов; Н(х) - единичная функция Хэвисайда.

Методика учета теплофизических характеристик и расчет q., и т1 предложены ранее в работах С.Н. Корчсша. Однако для п, а„ и 13 использовались среднестатистические оценки для условий шлифования. А поскольку эти параметры применяются для определения q1 и т.,, то это означает, что доработку теплофизической модели (2) необходимо произвести, вшшив связь n, и т1 с характеристикой круга н резпшаш резания.

Удельная интенсивности тепловых источников - абразивных зерен шлифовального круга находилась по методике С.Н. Корчат суммированием тепла из зон деформации и трения под'площадкой затупления режущего абразивного зерна, а также с учетом того, что в тепловом балансе около 80% составляет теплоотвод в деталь. В итоге получаем

Г / 3.25-cos/?

*<УУ| sin/y

+1 1-/Г

ШЩ * 3ij y 3 11

где к=0.8 - доля тепла, переходящего в деталь; ц - коэффициент трения вершины абразивного.зерна о металл; azl - глубина резания для 1-го источника; ДЭ1 - размер площадки затупления.- Используя формулу (3), можно рассчитать интенсивности тепловых источников с учетом разновысотного положения режущих абразивных зерен на рабочей поверхности шлифовального круга.

Длительность 1-го теплового ишульса

т = VV+'W^i

1 1000-VK

Количество тепловых импульсов. Тепловые импульсы создаются режущими абразивными зернами. В силу разновысотного положения вершин абразивных зерен на рабочей поверхности круга (РПК) часть из них не примет участия в процессе резания, поскольку будет лежать выше зоны резания, другая часть будет перекрыта соседними зернами и попадет на уке срезанные участки поверхности. Таким образом, действительное количество ревущих зерен значительно меньше номинального и зависит от рельефа-РПК и режимов шлифования.

Установлено, что комплексный параметр рельефа (КПР) РПК, предложенный A.B. Еученко

S(x)=n(x)-b(x), (4)

где х - уровень сечения рельефа РПК, п(х) - количество вершин зерен на единице поверхности на уровне х, Ъ(х) _ - средняя ширина выступов на уровне х, изменяется линейно:

S(x.)=Cx (5)

Это подтверждается экспериментальными данными A.C. Попова, Л.С. Соколовой , Р.В. Ананьина, В.И. Нилинского, A.B. Хученко и. др. Учитывая зависимость Л.Н. Филуланова и С.Г. Редько для ширины

b(x)=2-vS^x,

где ög - диаметр вершины зерна, получено выражение для количества • абразивных зерен на единице поверхности РПК на уровне х

/х

П{Х)=0.5-С-/-^ (6)

Пусть nQ - число зерен на единице поверхности круга. Тогда, используя экспериментальные данные В.Д. Силъвесщюба, В.И. Пилин-ского, С;Г. Редько, найдем выражение для С:

'•n /-- "о

0.1

- для обычных режимов правка

для тонких режимов правки,

*о' 0.055

Выражение (б) позволяет рассчитать количество зерэк на нице поверхности круга п(х) с учетом их разновысотности.

Для учета особенностей силового взаимодействия круга с талью в процессе резания введем ряд коэффициентов, В соответствии с исследованиями Г.Б. Лурье и W. Wolfram вводится коэффициент перекрытия траекторий зерен по ширине кр=0.4. В соответствии с экспериментами Я. Пекленика и С.Г. Редько вводится коэффициент кия упругой деформации шлифовального круга кт (см. табл.2), чательно зависимость для количества зерен примет вид

nixbl^-lyn,/^, (7)

где ^ - коэффициент правки

Ч:

еди-

Де-

БЛИЯ-

Окон-

1.265 - обычный режим правки; .706 - тонкий режим правки.

Таблица

Поправочный коэффициент на твердость круга кт

Тв. Ml М2 МЗ СМ1 СМ2 С1 С2 С71 СТ2 стз Т1 Т2

** 1 .24 1 .17 1.11 1.0 .935 .855 .826 .725 .633 .57 .496 .421

Выражение (7) позволяет найти количество режущих абразивных зерен на единице поверхности РПК на уровне сечения х.

Для определения количества тепловых импульсов, воздействующих на поверхность детали при прохождении ею дуга контакта, необходимо учитывать-, что режущие зерна контактируют вершинами, имеющими площадки затупления размером 1э, которая изменяется в зависимости от уровня сечения х и пути резания. Используя .эти положения, найдем размер площадки затупления.1д в зависимости от уровня х (рис.6):

/*тг

ТГ "-ЗП где Ь - глубина шлифования.

Координата уровня сечения для 1-го- зерна - источника тепла определяется из выражения

где 1рк - длина развертки круга, а пд - общее количество зерен, которое можно найти из условия

Рис.б. Расположение минимальной 1зп и максимальной 1зш площадок затупления зерен в зоне шлифования

Таким образом, формулы (8) и (9) позволяют найти общее количество режущих зерен п3 и их распределение по глубине шлифования 11. Однако формула (9) определяет количество режущих зерен пд без учета кинематики шлифования. Из кинематики плоского и круглого шлифования найдено неравенство для определения количества тепловых импульсов (пэ-1ф),.где

Это* неравенство позволяет найти номер режущего зерна 1ф, на- • чиная с которого будет происходить резание. Все режущие ' зерна, лежащие выше (имеющие меньший, номер, чем 1^), фактически не будут . являться режущими, поскольку их траектории движения не пересекаются со срезанной предыдущими зернами поверхностью детали. Таким образом, если К - некоторая, глубина шлифования, то с поверхность» детали будут фактически взаимодействовать абразивные зарнз, лежащие в глубине круга на расстоянии, наныаеи Ь. Этот вывод, согласуется с результатами опытов С.А. Попова й Р.В. Анахъзш.

Глубина резания единичным верной. Находится как ыашзаалыюе . расстоянии между траекториями смежных режущих абразивных зерен. Это -позволяет учесть кинематику взаимного движения детали и круга, а также особенности'отдельных видов шлифования. Для условий круглого шлифования выведено следующее выражение: ■

а31=

уЬг-4-Х2

к о

- П.

-V2'11)'

0.5

И

О!,

■ф

с!

•ф

Для условий плоского шлифования

4-1

Ь,-1.

п„

НН"

1=1*

"3 I. "3 ) хф •

■Таким образом, найдопные зависло ста для

Ф

пи а . позволяют чувствительной

дополнить теплофизическую модель и сделать ее чувствительной к изменению характеристики шлифовального круга н режимов резания.

Для экспергогаитаяь'ной проверки найденных ззвасгасстеЗ создана опытная установка, позволяющая по количеству стружек, собранных с длины-дуга контакта, оценивать количество тепловых импульсов. Как видно на графике (рис.Та); расчетные и экспериментальные данные совпадают с точностью до 102. Замеряя количество, струкек, пх толщину определяла под ;йжроскопом. Обрабатывая полученные данные находил;! агср, для которой на графике (рис.76) приведено экспериментально найденное поле рассеивания минимального и максимального размеров, .а также среднее расчетное значение, которое располагается в пределах поля.

Адекватность температурной модели • проверялась экспериментальным путем на специальной установке. Тарировка полуискуствен-ной хрсмелевой термопары проводилась в печи при температурах 20...140а°С. Термопара заделывалась в разъемную деталь, которая устанавливалась на оправку. Съем термо-ЭДС производился через ртутную камеру на шлейфовый осцилограф Н-117. Для экспериментов использовался круглошлифовальный станок ЭА130.

Пример изменения экспериментальной и расчетной температуры

на поверхности детали (ст.45, Бд=50 мм, Б=1 мм/мин.

Уд=20 м/мин)

в зависимости от зернистости круга ПП 350x40x203 14А(16;40)С26К показан на рис..7в. Разница между расчетными и экспериментальными

2?с] Ого ЗфнисГсод re / азхг

то- i£OQ-

/ 809-

«во / 600-

V00 { 40о

<ji Ijo ^мп/luH

дернистость 2S

SepHucjacT* to

V'c tooo -

too -

or otsio * &,

vco

os" вм-io л

MAjnuH

PIIC.V Проверка адекватности температурной модели данными не превосходит 20%, что позволяет говорить о принципиальном соответствии расчетных моделей практике шлифования, а также дает возможность разработать расчетную методику выбора характеристики круга и режимов резания по тепловому ограничению.

Исследование чувствительности теплофизической лодели .к иэленених) xapaianepucrmax круга и режилов шлифования

В диссертации произведен анализ степени влияния режимов резания и характеристики шлифовального круга на температурное поле поверхностных слоев детали. На рис.8 показаны результаты расчета температуры затупленными кругами различной твердости. Предельные размеры площадок 13 вычислены по формуле (1)Т Видно,, что' максимальная температура U у твердых кругов в момент осыпания всегда больше, чем у мягких (иногда в 2 раза), что подтверждается практикой шлифования и экспериментальными данными С.Г. Редрко.

Расчет влияния зернистости круга*на максимальную температуру показал, что температура практически всегда достигает большего значения при малых глубинах шлифования h (0.005-0.01мы) у крупнозернистых кругов и при больших глубинах h у мелкозернистых (более, чем на 100°С). Аналогичный вывод сделал С.Г. Редъко.

Среди факторов, влияющих на температурное поле детали вашое место занимает коэффициент трения р. Л.В. Худобишл показано, что на коэффициент трения ^ влияет технологическая жидкость (ТЖ). На рис.9 показано изменение температуры 1ТШХ при работе без ТЖ и с различными видами ТЖ при плоском шлифовании стали 45, скорость

«Ой ..

фео Зоо 800 700 .. боо

500 -■

oooS ooî ootS" ooi, ooiS'qoi

A

ÎCO

Q,V>S e>ox о ois о ci oo Рис.8. Максимальная температура Ртм на глубине 0.01 мл от обрабатываемой поверхности при различной глубине шлифования h и скоростях детали Уд для условий осыпания круга в зависимости от характеристики круга при шлифовании стали 45: а) 40М27К; б) 40С17К

Чс

ZOO-*i00 гоо -¿00

Т 2 'С Усриная

вида 1Я

900S eOi oetr оог OOiS ооЬ Рис.9. Влияние на максимальную температуру Р детали Уд=10 м/мин, круг 40СМ16К.

Результаты расчетов показали, что.предлагаемая иодель достаточно хорошо отражает известные те практика шлифования законоиер-ности поведения температурного поля поверхностных слоев детали и кокет быть использована для создания расчетной иетодики назначения характеристик шлифовальных прутов по теплозшу ограничению.

Методика расчет бесприхогобых рехцлов и выбора характеристик шифовалъных круго5

Анализ влияния различных факторов ка теплонапряженность процесса шлифования, проведенный на основании результатов исследования, позволил оценить степень влияния каздого из них' и выделить главные, через которые в первую очередь необходимо осуществлять управление:

- из параметров круга: твердость, зернистость и структура;

- из режимов шлифования: глубина шлифования за один проход-h и скорость детали V (при постоянной скорости круга);

- из условий резания: вид технологической кидкости.

Поскольку используемая температурная модель является тран-

сцедентной, то непосредственно разрешить ее относительно параметров управления не удается и для проведения расчетов создана алгоритмическая иод о ль, позволяющая находить для заданных значений технологических факторов бесприжоговую глубину шлифования h.

Оценка степени влияния отдельных технологических факторов на величину бесприжоговой h показывает, что колебание твердости может изменить ее в 1.5-2, зернистости - в 1.5, структуры - в 1.3, Уд - в 1.7 раза. Совокупное варьирование параметров характеристики круга может изменить бесприжоговую h более, чем в 4 раза. .

Поэтому в результате расчетов по алгоритмической модели управления получена бесприжоговая Ь. в зависимости от наиболее значимых факторов (табл. 3 е 4): группы обрабатываемости, твердости,, зернистости и 'структуры круга. В силу монотонного влияния на температуру, скорость дэташ и вад TS учтены коэф^циантса.

Бе сиоррещионная норяашнбная хшоЭаш выбора шхфовашюго круга и режимов резания

На основании табл.3,4 предлозена бескрррегцЕОнная о£^ая ызг-тодака назначения резшков шлзфования, обеспечивающая все требования к обрабатываемой поверхности: шероховатость, точность и отсутствие прижога. Для этого предлагается убрать -из нормативов карты удельной бесприкоговой мощности и .ввести карты удельной бесприжог-овой подачи и поправочного коэффициента (типа табл. 3 и 4). Тогда расчет режимов может быть произведен следующим образом: 1. Определить рекомендуемую характеристику круга для обеспече-

Таблица 3

Нолограша.расчета бесприхоговой глубины шгфобанул лл/хоЗ

ГГУ Струк тура Бэрннсгость

Группа обрабатываемости < 7 40 25 16

I II III IV V VI VII > 7 40 25 16

112 0.081 0.072 0.066 0.С59

СМ1 0.074 0.066 0.060 0.053

С1 0.067 0.060 0.054 0.048

М2 С-2 0.061 0.054 0.049 0.044

ф cr.f1 СТ1 0.055 0.049 а 045 0.040

3 С1 Т1 0.051 0.045 0.041 0.037

С2 »12 0.046 0.041 0.037 0.033

В СТ1 сш • 0.041 0.037 0.033 0.С30

р Т1 С1 0.038 0.034 0.031 0.027

С2 0.035 0.031 0.028 0.025

СТ1 М2 0.031 0.023 0.025 0.022

и Т1 сш 0.029 0.026 0.023 0.021

с М2 С1 0.0261 0.023 0.021 0.019

Т СМ1 С2 0.023 0.021 0.019 0.017

С1 СТ1 0.022 0.019 0.017 0.016

ь СТ1 Т1 0.020 0.017 0.016 0.014

Ы2 Т1 М2 - 0.017 0.016 0.014 0.012

СМ1 СМ1 0.016 0.014 0.013 0.012

С1 С1 0.015 0.013 0.012 0.011

СТ1 СТ1 1 0.014 0.012 0.011 0.010

Т1 Т1 1 0.013 0:011 0.010 0.009

Таблица 4.

Поправочный коэффициент д.1Я по скоросгт и ус^обилл ахтхвения Зеяти

Чд тж 5 1 10 15 30

Без СОН 0.68 0.85 0.94 1.0

Содовый р-р 2%- 0.8 1.0 1.1 1.2

Укринол 1.0 1.24 1.36 1.5

чения шероховатости обрабатываемой поверхности.

2. Назначить подачи по требованию к точности и шероховатости.

3. Определить бесприжоговую подачу.

4. Минимальную из 2-х найденных подач принять в качестве рабочей.

■Такой метод устраняет необходимость коррекции, которая присутствует в нормативной методике и ликвидирует субъективный подход в определении режимов. Предлагаемая нормативная методика естественным образом.преобразуется в алгоритм для компьютерных систем проектирования шлифовальных операций, в котором нет необходимости корректировать операцию в иомект расчета режимов резаная.

Проверка эффективности предлагаемой расчетной методики показала, что производительность операции может быть выше^ на 10-30%, если учесть параметры характеристики круга.

Такт.! образом, предлагаемая по модели бесприжогового шлифования расчетная методика позволяет назначать рациональную характеристику шлифовального круга и расчетные величины реишов алифо-вания, удовлетворяйте ограничениям по шероховатости, точности и СесприЕоговостк обработки, а такае для любой характеристики круга находить бесприноговые ренины резания.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Разработана геометрическая иодель строения шлифовального круга, позволяющая оценить предельный размер площадок затупления 1 в зависимости от характеристики круга и ренинов резания.

■ 2. На основании теоретических.и экспериментальных исследова-пШ дополнена теплофизическая модель тешературкого поля поверхностных с поев детали при шлифовании, параметрами управления в ко-, торой являются элементы характеристики шлифовального круга (зернистость, твердость, структура), режимы резания и марки ТЖ.

3. Разработана методика выбора характеристики шлифовального круга, режимов шлифования и технологической жидкости для обеспечения бесприяогового шлифования, пригодная как для построения нормативных таблиц* так и для автоматизированного выбора характе-. ристик кругов и режимов резания на ЭВМ.

4. Разработан алгоритм я программа расчета резаков резания и выбора характеристики шлифовальных кругов для бесприжогового шлифования в автоматизированной системе проектирования "НОРМА".

5. Методика внедрена на 3-х предприятиях с общий экономическим эффектом болаа 180 тыс. руб. в год, а такке использована при

расчете резпшов шлифования в общемашиностроительных нормативах режимов резания.

По теле диссертации опубликована следующие работ:

1, Фадхшм О.С. Анализ распределения тепла-при шлифовании // Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки; Сб. научных трудов.- Челябинск: ЧПИ, 1986.

2. Фадхшм О.С. Моделирование температурного поля при торце-круглошлифовании// Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки; Сб. научных трудов.-Челябинск: ЧПИ, 1988.

1 3. Фадхшм О.С. Стохастическая модель теплофизики шлифования с учетом температурно-скоростных изменений прочностных свойств обрабатываемых сталей и сплавов: Тезисы докладов' научно-технического семинара "Механика и технология машиностроения", Свердловск, 1990.

4. Фадхшм О.С. Установка для экспериментального определения количества режущих абразивных зерен при шлифовании// Депонировано в ВНИИТЗМР, Н77МШ92

5. Фадюиш О.С. Теоретическое определение количества режущих абразивных зерен// Депонировано в ВНЙИТЭМР, Н79МШ92

6. Фадхшм О.С. Геометрическая модель внутреннего строения шлифовального круга// Депонировано в ВНИИТЗМР, Н78МШ92

7. Кулагин В.А., Исаков В.Н., Рассказов В.В., Фадхшм О.С. Управление режимными параметрами абразивной обработки на стадии проектирования технологического процесса//Алмазная и абразивная обработка деталей машин и инструмента: Межвузовский сб. научных трудов, Пенза, 1989.- Вып. 17.

8. Общемашиностроительше нормативы режимов резания на шлифовальных станках. Станки с автоматическим циклом.- Ы.:Экономика, (в печати).

9. Общемашиностроительше. нормативы времени для ■ технического нормирования работ на шлифовальных- и доводочных станках» - и.: Экономика, 1989.

10. Общемапшностроительная система «автоматизированного нормирования и проектирования операций, выполняемых на металлорежущих станках. (Пакет прикладных программ "НОШ-I"). Крупносерийное и среднесерийное производство, руководство по эксплуатации. - Ы.: Экономика, 1990.