автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Совершенствование нестационарного процесса торцового шлифования с управляемой кинематикой реза

На правах рукописи

ЕФРЕМОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

Совершенствование нестационарного процесса торцового шлифования с управляемой кинематикой реза

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения 05.03.01 - Технологии и оборудование

механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2005

Работа выполнена в Липецком государственном техническом университете (ЛГТУ)

Научный руководитель

Кандидат технических наук, доцент Козлов Александр Михайлович

Научный консультант

Доктор технических наук, профессор Старое Виталий Николаевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Гречишников Владимир Андреевич

Кандидат технических наук, доцент Еремин Михаил Юрьевич

Ведущая организация

НПО ОАО БСЗ (Воронежский станкостроительный завод)

Защита состоится (шрОАЙ 2005 г. в 14-00 в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.04 при Воронежском государственном техническом университете по адресу: РФ. 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться государственного технического университета.

в библиотеке Воронежского

Автореферат разослан » февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кириллов О.Н.

/у > /С ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Качество и надежность механизмов машин и оборудования напрямую зависит от эксплуатационных показателей деталей.

Одним из определяющих факторов, влияющих на износостойкость, является микрогеометрия контактирующих поверхностей. Применение специального типа микротопологии при прочих равных условиях позволяет значительно увеличить износостойкость контактирующих поверхностей. В условиях смазки повышению износостойкости поверхностей с пересекающейся топологией способствует наличие «масляных карманов» и сформированные между контактирующими поверхностями разделяющие масляные пленки. При этом поверхности с пересекающимися следами обработки (два и более направления микротопологии) характеризуются повышенной маслоемкостью, равномерным наклепом поверхностного слоя, равномерно распределенными остаточными напряжениями и лучшими эксплуатационными параметрами,

Для получения заданного многонаправленного типа микротопологии на поверхности детали, например при шлифовании, требуется определенные схемы контакта инструмента и детали или необходимо применить дополнительное внешнее воздействие в виде высокочастотных колебаний, или реализовывать другие виды профилирования микротопологии. Стремление увеличить производительность процесса формирования микротопологий, близких к изотропной, идя по пути интенсификации режимов обработки, приводит к росту температуры в зоне контакта, что негативно сказывается на качестве изделия. Поэтому необходимо найти способы шлифования и средства, например инструменты, обеспечивающие снижение теплонапряженности процесса и формирование заданной микротопологии поверхности детали.

В литературе не содержится исчерпывающих сведений о технологиях и инструментах, позволяющих без использования дополнительной энергии (и при несложной кинематике) обеспечить эффективное управление формированием микротопологии шлифованной поверхности.' Однако известны преимущества способов шлифования с применением схемы «бегущего контакта» и использования прерывистой рабочей поверхности (РП) инструмента.

Наши предварительные положительные результаты по созданию технологии обработки валов с использованием специальных сборных абразивных инструментов (АИ) позволяли получать детали с заданной микротопологией, что обеспечивало повышение эксплуатационных свойств и создание конкурентоспособных машин и механизмов, но недоставало научных основ.

Работа выполнялась в соответствии с научным направлением кафедры технологии машиностроения ЛГТУ, направлением «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической техники» Воронежского государственного технического университета (ВГТУ) и при поддержке в форме гранта Т02-6.06-208 Министерств образование и науки РФ в области

фундаментальных исследований.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА ^.Петербург

Целью работы является создание технологии финишной обработки цилиндрических деталей на основе управления кинематикой изменяемого микрорезания с использованием сборного некруглого торцового абразивного инструмента, обеспечивающего стабильное получение поверхностей с микротопологией, максимально приближенной к изотропной.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести физическое и математическое моделирование процесса торцового шлифования сборным некруглым инструментом, обеспечивающим формирование заданного типа микротопологии цилиндрической детали, и установить рациональные модели, являющиеся основой для выбора оптимальной кинематики микрорезания (шлифования).

2.Установить закономерности процесса формирования заданной многонаправленной микротопологии при нестационарном шлифовании цилиндрических поверхностей инструментом с некруглым абразивным контуром.

3.Создать шлифовальный торцовый инструмент и обосновать схемы управлением кинематикой реза за счет смещения зоны контакта рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой цилиндрической поверхности.

4. Обеспечить получение на поверхности детали одно- и многонаправленную микротопологию поверхности за счет управления нестационарным процессом контактного взаимодействия инструмента и детали;

5. Разработать для серийного производства рекомендации, необходимые для создания эффективных технологических процессов финишной обработки цапф тормозных механизмов, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик изделия.

Методы исследований. При выполнении работ применяли основные положения теории шлифования-резания, методы теории вероятности (при моделировании рабочей поверхности инструмента), теории матриц (при моделировании единичного абразивного зерна), теории алгебры-логики (при моделировании процесса обработки поверхности) и методы численного моделирования. В экспериментальных исследованиях использовалось современное станочное и измерительное оборудование и вычислительная техника.

На защиту выносится:

Модель процесса формирования микротопологии цилиндрической шлифованной поверхности, протекающего в условиях изменяющейся кинематики реза, учитывающая направления следов нестационарного микрорезания.

- Методика выбора условий формирования заданной микротопологии, учитывающая состояние зоны контакта инструмента - детали и обоснования необходимых внешних воздействий, а также условий обработки.

- Конструкция сборного инструмента для шлифования торцом, обеспечивающая гарантированное получение на обрабатываемой поверхности задаваемого типа микротопологии, в том числе, близкого к изотропному.

Научная новизна работы:

- Физические, математические и компьютерные модели процесса формирования микротопологии шлифуемых цилиндрических поверхностей с одним и несколькими направлениями следов обработки в условиях нестационарного микрорезания.

- Методики расчета и выбора условий, обеспечивающих формирование заданной микротопологии детали за счет управления состоянием объектов зоны контакта инструмента и детали.

- Технология получения на цилиндрических поверхностях одно- и многонаправленной микротопологии посредством управления кинематикой реза при торцовом шлифовании абразивным инструментом с некруговым рабочим контуром.

Практическая ценность:

- Создан сборный торцовый абразивный инструмент (СТ АИ), обеспечивающий управляемую кинематику реза, и позволяющий гарантированно получать на обрабатываемых поверхностях задаваемые типы микротопологий (с односторонними, двух- и многонаправленными следами микрорезания);

- Предложена технология получения на цилиндрических поверхностях износостойкой одно- и многонаправленной микротопологии, образующейся за счет управления кинематикой реза при торцовом шлифовании, отбечающая условиям финишной обработки

- Разработаны рекомендации по назначению технологических режимов и выбора условий шлифования деталей типа валов и цапф ( тормозных механизмов) на базе новых СТ АИ.

Апробация работы:

Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции «Шлифабразив-2000» (г. Волжский, 2000г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2001г.), на Всероссийской научной студенческой конференции, посвященной 40-летию кафедры «Технологии машиностроения» ЛГТУ (г. Липецк, 2002г.), на Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С С. Петрухина (г.Тула, 2003г.), на научных конференциях ЛГТУ (г. Липецк, 2000-2004г.г.) и семинарах ВГТУ (г. Воронеж, 2004г.).

Публикации:

По материалам диссертации опубликовано 14 работ, 3 из которых - в центральной печати, получены 2 положительные решения о выдаче патентов на изобретения по заявкам: №2003103827/02(003995) (МПК 7В 24 Б 7/06), №2003119272/02 (029373) (МПК 7В 240 13/14).

Личный вклад автора в работах: [1] - предложена принципиальная схема процесса моделирования; [2] - установлена связь между характеристиками взаимодействующих поверхностей с процессом контакта; [3] - создан алгоритм процесса взаимодействия рабочей поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью; [4] - установлено влияние вида шлифования поверхности на процесс ее взаимодействия с другой поверхностью; [5] - установлена связь между типами

I ь« »г п

I

микрорельефов и их эксплуатационными свойствами; [6] - предложена модель взаимодействия поверхностей с учетом их микрорельефа; [7] - предложена модель взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью; [8] - разработан алгоритм программы, моделирующей процесс взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью; [9] - предложена методика, позволяющая учитывать кинематику процесса обработки и конструкцию инструмента при формировании микрорельефа; [10] - проведен расчет формы следов при обработке разработанным АИ.

Структура и объём диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, общих результатов и выводов, библиографического списка из 165 наименований,4-х приложений. Работа изложена на 177 страницах и содержит 95 рисунков и 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, раскрыты научная и практическая ценность работы, методы исследований, уровень обсуждения материала.

В первой главе проводится анализ влияния схем обработки и типа микротопологии поверхности на ее износостойкость, дан обзор способов шлифования, используемых при этом инструментов и анализ их технологических возможностей.

Анализ характера изчоса рабочих поверхностей деталей, работающих в условиях повышенного контактного эксплуатационного давления (например, цапф тормозных механизмов трамвайных вагонов), позволяет сделать вывод, что интенсивный износ, в большинстве случаев, начинается в местах схватывания металлов контактирующих деталей. Избежать схватывания позволяет наличиемикротопологии по типу «масляных карманов», способствующих создающих разделяющих поверхности масляных пленок. Количество и объем масляных карманов во многом зависит от сочетания видов микротопологий контактирующих поверхностей. Так, для поверхностей с двунаправленным следом микротопологии определяющее значение имеет угол пересечения следов обработки: количество карманов при пересечении под углом 90° больше на 30%, чем при 15°. Поэтому наличие у поверхностей деталей двунаправленных следов с микротопологией позволяет снизить интенсивность износа на стадии приработки, уменьшить вероятность схватывания поверхностей из-за наличия масляных «карманов» в период эксплуатации, повышая тем самым общий жизненный цикл механизма.

Известные методы шлифования не обеспечивают получения разно направленных видов микротопологий при одной схеме обработки (или инструменте). При этом процессы протекают при высоких контактных

температурах в зоне резания. Снижение температуры шлифования может быть реализовано при использовании методов «бегущего контакта» или посредством прерывистого резания, то есть способами и инструментами, отвечающими требованиям третьего и четвертого уровней дискретности резания (УДР), согласно известной классификации.

Чтобы выбрать оптимальные условия управления процессом шлифования, необходимо провести моделирование процесса формирования микротопологии с учетом влияния на него кинематики реза. При этом важно установить влияние конструкции инструмента на процесс обработки. На примере анализа работоспособности узлов тормозных механизмов трамвайных вагонов и специфики эксплуатации цапф определены особые требования к микротопологии деталей. На основании информационно-аналитического поиска были поставлены цель и задачи исследования.

Во второй главе представлены разработанные методики исследований. Известно понятие функция качества детали. Предлагается детализировать ее путем введения понятия функции, описывающей состояние локальной микрогеометрии поверхности детали. Она позволяет охарактеризовать превалирующие направления бороздок-следов микрорезания-деформирования через пространственные параметры микротопологии. Так, для идентификации типов микротопологий, получаемых при торцовом шлифовании, предложено рассматривать микротопологию как совокупность микрообъектов рельефов. В них выделены, так называемые, «угловые диапазоны», в которых также выделены направления следов обработки.

На рис.1 представлена схема шлифования (а) и следы микротопологий (б). Образующая обрабатываемой цилиндрической поверхности направлена вдоль оси Ъ. Направляющая образующей расположена по оси X. Приняли: а - угол между направляющей и односторонним направлением превалирующих бороздок микрорельефа; /}- сформированный угловой диапазон, внутри которого углы между направляющей и направлением бороздок микрорельефа меняются в диапазоне а...а+р. Для второго диапазона имеем: у - угол между направляющей и односторонним направлением превалирующих бороздок микрорельефа для второго диапазона, д - второй сформированный угловой диапазон, внутри которого углы между направляющей и направлением бороздок микрорельефа меняются в диапазоне у ... у + 6). В общем виде описание микротопологии поверхности М°те можно выразить как функцию совокупностей угловых диапазонов направлений бороздок, т. е. записать в виде:

М°то=/{арг>) (1)

При шлифовании цилиндрических поверхностей инструментом с различными схемами контакта на поверхности детали формируются разнообразные следы бороздок микрорельефа. Так, при шлифовании периферией круга формируется микротопология вида: 0°о" (рис.2). При шлифовании торцом чашечного круга (ЧК) формируются микротопологии вида: 0°о°; 30°5"150°з" и 30°5°. Значительное влияние (до 60%) на характер микрорельефа оказывает формирование «навалов» на

поверхности металла за счет прохождения «режущих» абразивных зерен. При этом часть зерен инструмента, траектория которых расположена под углом к предыдущим следам обработки, имеет изменяющийся характер работы: от непрерывного (с переменной глубиной внедрения) до прерывистого (рис. 2.6,в,г).

МРЩ 'Ч* ''<*pYs

------- vS4

p

а)

¥ /

б)

Рис I Ориентации направлений в микротопологии поверхности детали (а), описание сетки микротопологии поверхности детали с разными направлениями превалирующих бороздок(б)

a) OHM = 10V170V

б) OHM = 5V165V

в) OHM = 45V135V

г) OHM = 45°з5"

Рис 2 Компьютерные модели участков поверхностей с описаниями направлении микронеровностей (OHM) при обработке а) 2-мя сторонами ЧК, а = 15%, б) 2-мя сторонами СТ АН, а=15%, в) 2-мя сторонами ЧК, а~70%, г) 1-ой стороной СТАИ, а=?0%

Для прогнозирования получаемой микротопологии шлифованной поверхности разработана модель формирования микрогеометрии поверхностного слоя,

У

учитывающая конструкцию инструмента и траекторию движения зерен, определяющих процесс обработки.

Анализ и поиск позволили обосновать научные гипотезы 1. Формирование зон деформации металла определяется воздействием единичных зерен, имеющих большие отрицательные передние углы. При этом зерно следует рассматривать как объект воздействия, состоящий, по крайней мере, из двух зон, различающихся по характеру работы на режуще-деформирующую и деформирующе-выглаживающую составляющие.

2. Изменение направлений контакта зерен и микрообъемов снимаемого металла можно стабилизировать за счет управления кинематикой микрорезания, которая определяет время контакта и характер получаемой микротопологии.

При моделировании процесса шлифования переднюю поверхность зерна аппроксимировали эллипсоидом вращения. Границы зон, рис.3, определяли в зависимости от условия протекания процесса выражением:

-<и,1..Д2 С21

Ъ,9т1-$ту ' ( >

где у- передний угол режущих зерен, ц - коэффициент усадки стружки.

При моделировании процесса торцевого шлифования количество абразивных зерен, участвующих в микрорезании рассчитывали по формуле:

I'

(S,I*»1>0)

J- xl00%i (3)

X (*<l)»oi í>-i

где Sp - площадь передней поверхности абразивного зерна с режуще

100 100

выглаживающим характером работы: ¿Р =111 /М . Функция fjij] принимает

/=1 ¡=I

значение «1» при выполнении условия (2), в противном случае - «0». 5Д - площадь передней поверхности зерна (рис.3) с деформирующе-

100 100

выглаживающим характером работы: ~ . Схема образования

/-i i-i

следов в разных условиях резания представлена на рис.4.

Автором разработана компьютерная модель процесса воздействия РП АИ на поверхность детали. Она позволяет рассчитывать основные параметры микрорельефа в любом направлении микрореза и проводить анализ топологии поверхности с позиции оценки маслоемкости микрорельефа, а также параметров опорной поверхности на различных уровнях. Компьютерная модель позволяет проводить анализ распределения параметров шероховатости по поверхности и прогнозировать вид микротопологии участка поверхности. Алгоритм программы моделирования дан на рис. 5. Результаты моделирования сравнивали с экспериментальными данными: микрорельефы, полученные шлифованием при различных режимах с использованием торца ЧК, измеряли на установке Talysurf 4.0 (Taylor Hobson).

Зерно 0 еЛгме

Сбямс траектория дби-жения зерно

сопце

да

Птрицы с коврдшанани

/- лтдо*-***«»«/ профилей юн пере&ж >»«"» поСржтсяш хриа

л -

и^итЛаяты »«'

Рис 3 Схема образования микрорельефа при моделировании

а)

0%

50%

90%

т

в)

г)

45

Ямс 4 Образование следов контакта РП ЛИ с обрабатываемой поверхностью при числе элементов N -3 - (а), N=4 - (б): И= 5 - (в), И= 6- (г) и при осевом смещении

в~0%,50%,90%

Рис 5 Алгоритм программы моделирования процесса взаимодействия РП ЛИ с обрабатываемой поверхностью

Погрешность описания микротопологии и параметров шероховатости составила 10% для однонаправленного типа микротопологий и не более 13% для двунаправленного.

Исследования проводили на образцах из стали 40Х, 9Х, предварительно прошлифованных периферией шлифовального круга. Их также обрабатывали торцовым АИ с различным смещением: 0%, 30%, 65%, 90% и других. При этом измеряли параметры шероховатости: Яа (мкм), Яя (мкм), 11тах (мкм), Б (мкм) -средний шаг по 10 вершинам, п (шт) - количество вершин на 1 мм, 1Р - опорная кривая профиля, Эе1я (градус) - угол подъема боковых сторон микронеровностей. Отклонение данных статистической обработки от результатов моделирования составляло 10% для микрорельефов с одно- и 18% - с двунаправленными следами обработки.

Нами изготовлены шлифовальные инструменты, представляющие собой диски с закрепленными по контуру в форме правильного И-угольника рабочими элементами (РЭ), в качестве которых использовали стандартные абразивные бруски (рис.7 и 8). Такая конструкция некругового рабочего контура позволяет реализовать метод «бегущего контакта» с разной степенью интенсивности, в зависимости от осевого смещения инструмента и детали. При этом изменяется количество направлений следов обработки. Количество абразивных элементов N рабочего контура изменяли от 3 до 6, что влияет на технологические возможности инструмента: при увеличении количества граней уменьшается эффект «бегущего контакта», но увеличивается точность формы обрабатываемой детали.

В третьей главе представлены исследования по установлению модели, описывающей нестационарный процесс взаимодействия рабочего контура инструмента с различным количеством образующих его элементов с обрабатываемой поверхностью при изменении кинематики реза. Для оценки характера работы и технологических возможностей разработанного инструмента предложена модель, которая позволяет рассчитать следы контакта инструмента с поверхностью детали при различном смещении осей детали и инструмента по схемам, представленных на рис.4.

Анализ результатов моделирования показал, что на практике целесообразно применять инструмент с Ы=3...6. Такой инструмент обеспечивает реализацию метода управляемого «бегущего контакта» и получение микротопологий любого задаваемого типа.

Установлено, что управление кинематикой резания целесообразно осуществлять двумя типами инструментов: 1) АИ с РЭ в виде абразивных брусков определенных размеров, соотнесенных с диаметром детали; 2) АИ, представляющим собой диск с закрепленными на нем абразивными лепестками на каркасах, установленными также по контуру правильного многогранника (с N=3 и N=4).

Из распределений параметров шероховатости моделей поверхностей по направлениям измерения видно, что торцовый АИ с РП в форме диска с шириной зоны реза, равной половине радиуса АИ, позволяет формировать на обрабатываемой поверхности микротопологии с параметрами шероховатости, близкими к

параметрам изотропных микрорельефов Изменение осевого смещения а -расстояния между осями детали и АИ позволяет формировать микротопологии одностороннего типа (при смещении а=0%), двунаправленного (при а=10%...35%) и

длины контакта я 1125 т! Ш!156мм) 158/1875мм!

Рис 6 Зависимость кцок от различных параметров

мно!©направленного, близкого к изотропному (при а=50%...95%).

Для более точного описания характера взаимодействия РП АИ с обрабатываемой поверхностью нами предложено применять коэффициент локального ограничения контакта (клок)-

Он учитывает в конструкции инструмента- количество (ЬО рабочих элементов (РЭ), Ь - ширину РЭ, Ян - наружный радиус АИ), смещение осей детали и инструмента - а, и положение исследуемого сечения на длине контакта х. Взаимосвязи имеют сложный характер. Установлена математическая зависимость вышеуказанных параметров объектов контактного взаимодействия:

Коэффициент к;10к отражает различный характер изменения контакта инструмента и детали для каждой схемы обработки (рис.6). Плавное изменение кЛок по длине контакта свидетельствует об изменении характера процесса шлифования при продольном перемещении инструмента Он «чувствителен» к характеру взаимодействия рабочей поверхности АИ с деталью, который может изменяться от «локальных прерывистых контуров» (с обрабатываемой поверхностью взаимодействуют лишь вершины выступов рабочего контура инструмента), рис.4,а, (0%) до «непрерывного» (обработка серединными участками РЭ), см. рис.4,в,г, (90 %).

Анализ влияния коэффициента ЛОК на отклонение от цилиндричности обрабатываемой поверхности показал, что для обеспечения равномерного распределения топологии микрорельефа по обрабатываемой поверхности и достижения заданной точности необходимо, чтобы выполнялось условие:

"инстр /

V

■ N ■ arceos ——

(6)

где птстр- минимальное количество оборотов инструмента, совершаемое за один оборот детали; Rd - радиус детали; t - глубина шлифования. При фиксированной частоте вращения инструмента максимальная частота вращения детали рассчитывается по формуле:

пш < 2. N-n. arccos R¿zi

*m 360° Ró • (7)

Анализ форм следов контакта АИ и обрабатываемой детали показал, что при прохождении (продольном перемещении) инструмента вдоль детали характер процесса шлифования применительно к рассматриваемому сечению детали изменяется от следов типа «тонкая сетка» до «сложного, насыщенного, сплошного». Управление процессом контакта инструментов с некруговой РП с цилиндрической деталью в совокупности с технологическими режимами шлифования позволяет стабилизировать условия формирования микротопологии. При этом в зависимости от требований к поверхности, используя СТ АИ и управляя кинематикой микрореза, можно уверенно получать любые (от Í УСК до VI УСК) уровни и следы абразивного воздействия инструмента на деталь. Таким образом, в рамках известных уровней дискретности резания (1...4 УДР) проявляются подуровни, которыми можно эффективно управлять, используя смещение кинематики микрореза.

В четвертой главе изложены результаты апробации разработанного СТ АИ в производственных условиях при обработке ответственных поверхностей направляющих цапф тормозных механизмов трамвайных вагонов. Для обеспечения равномерного контакта инструмента и детали и получения однородности микротопологии разработано устройство, которое обеспечивает С1абильный контакт и создает равные условия взаимодействия всей режущей поверхности (РП) инструмента с обрабатываемой поверхностью.

Для серийного производства цапф создана и внедрена технология финишной обработки со смещением зоны контакта и даны рекомендации по режимам обработки.

Например, шлифование цилиндрических поверхностей 028d6 цапф тормозных механизмов по второй схеме (рис.8) на режимах: пинстр=4500 мин-1, пде,= 150 мин-1, t=0,005 мм, обеспечивает получение поверхности с большим количеством масляных карманов.

Испытания показали, что это обеспечивает увеличение срока эксплуатации цапф, в среднем на 70%, количество отказов тормозных механизмов при

Схема 1

Схема 2

Схема 3

ОНМ = о0

ОНМ~ 452135,

в» т

ОНМ - 3,793,,

Рис 7 Формула топологии, модель микрорельефа, реальная поверхность, реальная поверхность ( режиме высотной модуляции (увеличение х50)

Рис 8 Конструкции инструмента с N=6 и N=4, обработка торцовым АИ со смещением а-100%

интенсивном торможении сократилось в 3 раза. Годовой экономический эффект от сокращения годовой программы выпуска цапф С312 шт.) на 50% составил 8,5 тыс рублей только на одной партии. Подобные технологии внедрены на ряде предприятий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создана технология финишной обработки цилиндрических поверхностей с заданной микротопологией, максимально приближенной к изотропной и имеющих широкий спектр (от одно- до многонаправленных) следов микрорезания. Средствами, ее реализующими являются новые (на уровне изобретений) шлифовальные инструменты и схемы управления процессом контактного взаимодействия инструмента и детали.

По результатам работы сделаны выводы:

1. Установлена физическая модель процесса контактного взаимодействия абразивного инструмента с некруговым рабочим контуром и цилиндрической поверхностью детали диаметром 18... 120 мм, отражающая съем припуска в различных условиях нестационарного шлифования. Она положена в основу управления процесса финишной обработки с изменяемой кинематикой реза.

2. Установлено влияние и закономерности воздействия поверхности абразивного инструмента СТ АИ с некруговым рабочим контуром с числом элементов N=3...6 (при смещении кинематики реза в диапазоне от 0% до 100%) на формирование разнонаправленной микротопологии поверхности детали вида

Ко=А^гг)

3. Установлены условия стабилизации свойств поверхностного слоя детали, зависящие от процессов контакта торцового инструмента с деталью, обеспечивающие возможность управления микрогеометрией шлифованной поверхности за счет выбора рациональной кинематики микрорезания обеспечивающей стабилизацию нестационарного процесса микрорезания.

4 Для уточнения описания характера взаимодействия РП АИ с поверхностью детали предложен коэффициент локального ограничения контакта клок, позволяющий описать результат воздействия инструмента на деталь. Установлено, что изменение кЛок от 0,95 до 0,20 по длине зоны контакта РП СТ АИ с обрабатываемой поверхностью свидетельствует об увеличении на 80% времени контакта РП АИ с обрабатываемой деталью и наличия интенсификации процесса шлифования.

5. Созданы новые конструкции торцовых шлифовальных инструментов (имеются положительные решения на изобретения), обеспечивающие возможность реализации высокоэффективной технологии финишной обработки цилиндрических деталей, позволяющие получать типы микротопологий от однонаправленного (осевое смещение а=0%), двунаправленного с пересечением следов микрореза под углом до 60° (а=30%) до многонаправленного (а=90%), что позволило уменьшить

износ рабочих поверхностей в условиях работы тормозных механизмов на 40% и увеличить срок их службы.

6. Установлено влияние изменения кинематики реза за счет применения инструмента CT АИ на формирование и характер микротопологии обрабатываемой поверхности, применено моделирование процесса образования микротопологии при различном осевом смещении а инструмента.

7. На базу установленных математических зависимостей разработаны компьютерные программы, позволяющие моделировать микротолологию поверхностей деталей, шлифованных с использованием С'1 АИ, и рассчитывать параметры шероховатости Ra, Rq, Rmax, s, sm, n, Delq и tp как для профиля микрорельефа, так и для поверхности, а также распределение указанных параметров по участку поверхности.

8. Для обработки рабочей поверхности (028d6) цапф тормозных механизмов трамвайных вагонов «Татра - ТЗМ» и формирования многонаправленного типа микротопологии с повышенной маслоемкостью рассчитаны и рекомендованы технологические режимы: пИНС1р=4500 мин"1, плет=150мин'', t=0,005 мм, s=0,4 мм/об, а=70%.

9. Создана технология и средства технологического обеспечения финишной обработки цилиндрических деталей и, в частности, изготовления цапф тормозных механизмов, позволяющие повысить эксплуатационные показатели. Разработаны рекомендации, которые внедрены в производство.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Козлов A.M. Моделирование рельефа шлифованной поверхности / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы (Шлифабразив-2000) Сб. тр. междунар. научн. - техн. конф. Волжский, 2000. - С. 222-223

2. Козлов A.M. Моделирование контакта шероховатых поверхностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов, O.A. Пономарев // Актуальные проблемы машиностроения: Материалы I междунар. науч. - техн. конф. -Владимир, 2001 - С.42-45

3. Козлов A.M. Моделирование взаимодействия инструмента и детали в процессе шлифования / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Материалы и технологии XXI века. Сб. матер. Всеросс. научн. - техн. конф. Ч. II.. - Пенза, 2001. - С.84-86

4. Козлов A.M. Моделирование контакта шлифованных поверхностей с учетом кинематики их обработки / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб.статей междунар. науч.-практ. конфер. - Волжский, 2001. - С. 281-284

5. Козлов A.M. Влияние типа шероховатости на износ трущихся поверхностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Инновации в машиностроении - 2001. : Сб. статей Всеросс. науч. -практ. конф. Ч. I. - Пенза, 2001. - С. 29-31

6. Козлов A.M. Контакт шероховатых поверхностей при различном типе направлений микронеровностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Сб. научн. тр. преподав, и сотруд., поев. 45-летию ЛГТУ. Ч.З. - Липецк, ЛГТУ. -2001. - С.169-171

7. Козлов A.M. Взаимодействие единичного абразивного зерна с материалом шлифуемой поверхности / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии: Сб. материалов Всеросс. научн. - техн. конф., посвящ. 40-летию кафедры «Технология машиностроения» 4.1 / Под ред. A.M. Козлова. - Липецк: ЛГТУ, 2002, С. 37-42

8. Козлов A.M. Компьютерная программа для моделирования шлифованных поверхностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Современные аспекты компьютерной интеграции машиностроительного производства / Сборник статей всероссийской научно-практической конференции. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ. -2003.-С.258 ... 263

9. Козлов A.M. Формирование микрорельефа при шлифовании различным инструментом / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение, Вып.2. Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее: Труды международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина, 1-3 сентября 2003 г. - ТулГУ. -2003.-С.213 ... 217

10. Козлов A.M. Формирование микрорельефа при обработке абразивным инструментом / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 2004. - №1. - С.59-64.

П.Ефремов В.В. Режимы обработки торцовым инструментом при круглом шлифовании // Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение, Вып.4.

12.Ефремов В.В. Увеличение эксплуатационного срока цапф тормозных механизмов трамвайных вагонов // Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов / Сб. статей IX Международной научно-технической конференции. - Пенза. - 2004. - С.55-57.

13.Решение о выдаче патента РФ на изобретение МПК 7В 24D 7/06 «Сборный торцошлифовальный круг» по заявке №2003103827/02(003995) от 10.02.2003 / Козлов A.M., Пономарев О.Н., Ефремов В.В.

14.Решение о выдаче патента РФ на изобретение МПК 7В 24D 13/14 «Торцовый лепестковый инструмент» по заявке №2003119272/02(029373) от 25.06.2003 / Козлов A.M., Ефремов В.В., Пономарев О.Н.

Подписано в печать 2.4.02 2005г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 177 Липецкий государственный технический университет Типография ЛГТУ 398600 г. Липецк, ул. Московская, 30.

РНБ Русский фонд

2005-4 45292

Введение

Глава 1. Влияние кинематики реза на формирование микрорельефа на финишных операциях шлифования

1.1. Анализ влияния схем обработки на типы микротопологии обрабатываемых поверхностей

1.2. Пути повышения эффективности процесса шлифования и выбор средств их технологического обеспечения

1.3. Выводы по главе

Глава 2. Методики исследований по влиянию конструкции инструмента и условий шлифования на формирование топологии микрорельефа

2.1. Топологии микрорельефа шлифованных поверхностей и исследуемые способы их получения

2.2. Используемые модели, описывающие формирование микрорельефа при обработке абразивным инструментом

2.3. Методика моделирования микрорельефа и шлифованной поверхности

2.4. Конструкция используемых инструментов и экспериментальная установка

2.5. Определение параметров шероховатости и эксплуатационных характеристик лабораторных образцов

2.6. Выводы по главе

Глава 3. Исследование особенностей и моделирование процесса нестационарного торцового шлифования некруглым инструментом

3.1. Установление модели, описывающей нестационарный процесс шлифования при изменяемой кинематике реза

3.2. Влияние конструкции АИ на формирование топологии микрорельефа

3.3. Расчет коэффициента локального ограничения контакта для процесса шлифования некруглым инструментом

3.4. Анализ влияния параметров конструкции СТ АИ и условий шлифования на процесс формирования микротопологии

3.5. Зависимость длины и площади зоны контакта РП СТ АИ с обрабатываемой поверхностью от условий обработки

3.6. Примеры результатов моделирования процесса шлифования с учетом совершенствования условий нестационарного процесса резания

3.7. Выводы по главе

Глава 4. Результаты опытно-промышленных исследований

4.1. Точность формы деталей, шлифованных инструментом с некруговой РП

4.2. Рекомендации по выбору режимов шлифования торцовым АИ с некруговым контуром РП

4.3. Промышленные исследования испытания инструмента и схем, обеспечивающих совершенствование процесса шлифования

4.4. Результаты опытно-промышленных исследований и экономический эффект разработок

Актуальность темы. Качество и надежность механизмов машин и оборудования напрямую зависит от эксплуатационных показателей деталей.

Одним из определяющих факторов, влияющих на износостойкость, является микрогеометрия контактирующих поверхностей. Применение специального типа микротопологии (при прочих равных условиях) позволяет значительно увеличить износостойкость контактирующих поверхностей. В условиях смазки повышению износостойкости поверхностей, имеющих многонаправленные микронеровности, способствуют «масляные карманы» и разделяющие масляные пленки, сформированные между контактирующими поверхностями. При этом поверхности с пересекающимися следами обработки (два и более направления микронеровностей) характеризуются повышенной маслоемкостью, равномерным наклепом поверхностного слоя, равномерно распределенными остаточными напряжениями и лучшими эксплуатационными параметрами.

Для получения заданного многонаправленного типа микротопологии на поверхности детали, например при шлифовании, требуются определенные схемы контакта инструмента и детали или необходимо применять дополнительное внешнее воздействие в виде высокочастотных колебаний, или реализовывать другие виды профилирования микротопологии. Стремление увеличить производительность процесса формирования микротопологий, близких к изотропным, идя по пути интенсификации режимов обработки, приводит к росту температуры в зоне контакта, что негативно сказывается на качестве изделия. Поэтому необходимо найти способы шлифования и средства, например, инструменты, обеспечивающие снижение теплонапряженности процесса и формирование заданной микротопологии поверхности детали.

В литературе не содержится исчерпывающих сведений о технологиях и инструментах, позволяющих без использования дополнительной энергии (и при несложной кинематике) обеспечить эффективное управление формированием микротопологии шлифованной поверхности. Однако известны преимущества способов шлифования с применением схемы «бегущего контакта» и использования прерывистой рабочей поверхности (РП) инструмента.

Наши предварительные положительные результаты по созданию технологии обработки валов с использованием специальных сборных абразивных инструментов (АИ) позволяли получать детали с заданной микротопологией, что обеспечивало повышение эксплуатационных свойств и создание конкурентоспособных машин и механизмов, но недоставало научных основ.

Работа выполнялась в соответствии с научным направлением кафедры технологии машиностроения ЛГТУ, направлением «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-комической техники» Воронежского государственного технического университета (ВГТУ) и при поддержке в форме гранта Т02-6.06-208 Министерства образования и науки РФ в области фундаментальных исследований.

Целью работы является создание технологии финишной обработки цилиндрических деталей на основе управления кинематикой изменяемого микрорезания с использованием сборного некруглого торцового абразивного инструмента, обеспечивающего стабильное получение поверхностей с микротопологией, максимально приближенной к изотропной.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- Провести физическое и математическое моделирование процесса торцового шлифования сборным некруглым инструментом, обеспечивающим формирование заданного типа микротопологии цилиндрической детали, и установить рациональные модели, являющиеся основой для выбора оптимальной кинематики микрорезания (шлифования).

- Установить закономерности процесса формирования заданной многонаправленной микротопологии при нестационарном шлифовании цилиндрических поверхностей инструментом с некруглым абразивным контуром.

- Создать шлифовальный торцовый инструмент и обосновать схемы управления кинематикой реза за счет смещения зоны контакта рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой цилиндрической поверхности.

- Обеспечить получение на поверхности детали одно- и многонаправленной микротопологии поверхности за счет управления нестационарным процессом контактного взаимодействия инструмента и детали.

- Разработать для серийного производства рекомендации, необходимые для создания эффективных технологических процессов финишной обработки цапф тормозных механизмов, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик изделия.

Методы исследований.

При выполнении работ применяли основные положения теории шлифования-резания, методы теории вероятности (при моделировании рабочей поверхности инструмента), теории матриц (при моделировании единичного абразивного зерна), теории алгебры-логики (при моделировании процесса обработки поверхности) и методы численного моделирования. В экспериментальных исследованиях использовалось современное станочное и измерительное оборудование и вычислительная техника.

На защиту выносится:

- Модель процесса формирования микротопологии цилиндрической шлифованной поверхности, протекающего в условиях изменяющейся кинематики реза, учитывающая направления следов нестационарного микрорезания.

- Методика выбора условий формирования заданной микротопологии, учитывающая состояние зоны контакта инструмента - детали и обоснования необходимых внешних воздействий, а также условий обработки.

- Конструкция сборного инструмента для шлифования торцом, обеспечивающая гарантированное получение на обрабатываемой поверхности задаваемого типа микротопологии, в том числе, близкого к изотропному.

Научная новизна работы.

- Физические, математические и компьютерные модели процесса формирования микротопологии шлифуемых цилиндрических поверхностей с одним и несколькими направлениями следов обработки в условиях нестационарного микрорезания.

- Методики расчета и выбора условий, обеспечивающих формирование заданной микротопологии детали за счет управления состоянием объектов зоны контакта инструмента и детали.

- Технология получения на цилиндрических поверхностях одно- и многонаправленной микротопологии за счет управления кинематикой реза при торцовом шлифовании абразивным инструментом с некруговым контуром.

Практическая ценность.

- Создан сборный торцовый абразивный инструмент (СТ АИ), обеспечивающий управляемую кинематику реза и позволяющий гарантированно получать на обрабатываемых поверхностях задаваемые типы микротопологий (с односторонними, двух- и многонаправленными следами микрорезания).

- Предложена технология получения на цилиндрических поверхностях износостойкой одно- и многонаправленной микротопологии, образующейся за счет управления кинематикой реза при торцовом шлифовании, отвечающая условиям финишной обработки.

- Разработаны рекомендации по назначению технологических режимов и выбора условий шлифования деталей типа валов и цапф (тормозных механизмов) на базе новых СТ АИ.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции «Шлифабразив-2000» (г. Волжский, 2000г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (г. Пенза, 2001г.), на Всероссийской научной студенческой конференции, посвященной 40-летию кафедры «Технологии машиностроения» ЛГТУ (г.Липецк, 2002г.), на Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С.С. Петрухина (г.Тула, 2003г.), на научных конференциях ЛГТУ (г. Липецк, 2000-2004 г.г.) и семинарах ВГТУ (г. Воронеж, 2004 г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 14 работ, 3 из которых — в центральной печати, получены 2 положительных решения о выдаче патентов на изобретения по заявкам: №2003103827/02(003995) (МПК 7В 24В 7/06), №2003119272/02 (029373) (МПК 7В 24В 13/14).

Личный вклад автора в работах: [1] - предложена принципиальная схема процесса моделирования; [2] - установлена связь между характеристиками взаимодействующих поверхностей с процессом контакта; [3] — создан алгоритм процесса взаимодействия рабочей поверхности инструмента с обрабатываемой поверхностью; [4] - установлено влияние вида шлифования поверхности на процесс ее взаимодействия с другой поверхностью; [5] - установлена связь между типами микрорельефов и их эксплуатационными свойствами; [6] -предложена модель взаимодействия поверхностей с учетом их микрорельефа; [7] - предложена модель взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью; [8] - разработан алгоритм программы, моделирующей процесс взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью; [9] -предложена методика, позволяющая учитывать кинематику процесса обработки и конструкцию инструмента при формировании микрорельефа; [10] - проведен расчет формы следов при обработке разработанным АИ.

Структура и объём диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, общих результатов и выводов, библиографического списка из 165 наименований, четырех приложений. Работа изложена на 177 страницах и содержит 95 рисунков и 16 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создана технология финишной обработки цилиндрических поверхностей с заданной микротопологией, максимально приближенной к изотропной и имеющих широкий спектр (от одно- до многонаправленных) следов обработки микрорезанием. Средствами, ее реализующими являются новые (на уровне изобретений) шлифовальные инструменты и схемы управления процессом контактного взаимодействия инструмента и детали.

По результатам работы сделаны выводы:

1. Установлена физическая модель процесса контактного взаимодействия инструмента с некруговым рабочим контуром и цилиндрической поверхностью детали диаметром 18. 120 мм, отражающая съем припуска в различных условиях нестационарного шлифования. Она положена в основу управления процессом финишной обработки с изменяемой кинематикой реза.

2. Установлено влияние и закономерности воздействия поверхности абразивного инструмента СТ АИ с некруговым рабочим контуром с числом элементов Ы=3.6 (при смещении кинематики реза в диапазоне от 0% до 100%) на формирование разнонаправленной микротопологии поверхности детали вида М°то - /{рСрУ8\

3. Установлены условия стабилизации свойств поверхностного слоя детали, зависящие от процессов контакта торцового инструмента с деталью, обеспечивающие возможность управления микрогеометрией шлифованной поверхности за счет выбора рациональной кинематики микрорезания, обеспечивающей стабилизацию нестационарного процесса микрорезания.

4. Для уточнения описания характера взаимодействия РП АИ с поверхностью детали предложен коэффициент локального ограничения контакта клок» позволяющий описать результат воздействия инструмента на деталь. Установлено, что изменение клок от 0,95 до 0,20 по длине зоны контакта РП СТ АИ с обрабатываемой поверхностью свидетельствует об увеличении на 80% времени контакта РП АИ с обрабатываемой деталью и наличия интенсификации процесса шлифования.

5. Созданы новые конструкции торцовых шлифовальных инструментов (имеются положительные решения на изобретения), обеспечивающие возможность реализации высокоэффективной технологии финишной обработки цилиндрических деталей, позволяющие получать типы микротопологий от однонаправленного (осевое смещение а=0%), двунаправленного с пересечением следов микрореза под углом до 60° (а=30%) до многонаправленного (а=90%), что позволило уменьшить износ рабочих поверхностей в условиях работы тормозных механизмов на 40% и увеличить срок их службы.

6. Установлено влияние изменения кинематики реза за счет применения инструмента СТ АИ на формирование и характер микротопологии обрабатываемой поверхности, применено моделирование процесса образования микротопологии при различном осевом смещении а инструмента.

7. На базе установленных математических зависимостей разработаны компьютерные программы, позволяющие моделировать микротопологию поверхностей деталей, шлифованных с использованием СТ АИ, и рассчитывать параметры шероховатости Яа, Ыц, Яшах, Б, 8т, п, Бе1ц и 1р как для профиля микрорельефа, так и для поверхности, а также распределение указанных параметров по участку поверхности.

8. Для обработки рабочей поверхности (028с16) цапф тормозных механизмов трамвайных вагонов «Татра - ТЗМ» и формирования многонаправленного типа микротопологии с повышенной маслоемкостью рассчитаны и рекомендованы технологические режимы: пинстр=4500 мин"1, Пд^^Омин"1, 1=0,005 мм, 8=0,4 мм/об, а=70%.

9. Создана технология и средства технологического обеспечения финишной обработки цилиндрических деталей и, в частности, изготовления цапф тормозных механизмов, позволяющие повысить эксплуатационные показатели. Разработаны рекомендации, которые внедрены в производство.

1. Bobji М. S. Шероховатость обработанной поверхности при шлифовании. Roughness generated in surface grinding of nutals / Bobji M. S., Venkatesh K., Biswas S. K. // Trans. ASME. J. Tribol.— 1999.— 121, № 4 — C. 746-752.

2. Агапова Н. В. Применение метода Монте-Карло для моделирования поверхностного слоя абразивного круга. // Сб. науч. тр. аспирантов и соискателей Курган, гос. ун-та. Естеств. и техн. Науки, 2000. №2. С.69.71.

3. Алексеев Г.В. Особенности контактного взаимодействия поверхностей трения/ Г.В. Алексеев, Д.Д. Пагунов, Б.Б. Лазарев // Технология машиностроения, 2000. №1. С.73.78.

4. Андреев Г.А. Статистический анализ микротопологии поверхностного слоя металлов при некоторых видах механической обработки / Известия ВУЗов. Черная металлургия. №7. 1996. С.36.40.

5. Барятинский В.П., Ларин Ю.И., Поляков В.Н., Чернов П.П. Распределение наклепа по сечению стальной полосы при дрессировке. //Производство проката, 1999. №10. С.9.13.

6. Белянский А.Д. Тонколистовая прокатка. Технология и оборудование/ А.Д. Белянский, Л.А. Кузнецов, И.В. Франценюк. // М.: Металлургия, 1994. 380 с.

7. Бишутин С. Г. Прогнозирование состояния поверхностного слоя шлифованных деталей // Справ.: Инж. 2002, № 8. С.59.61.

8. Боровик Л.И. Технология подготовки и эксплуатации валков тонколистовой стали/ Л.И. Боровик, А.И. Добронравов // М.: Металлургия, 1984. 216 с.

9. Буфеев В.А. К вопросу о механофрикционном эффекте // Трение и износ, 2000. №3. С. 252.257.

10. Буфеев В.А. Явление тангенциального внешнего трения и условия его наблюдения. 4.1 //Трение и износ, 1999. №2. С. 152. 159.

11. Боровиков Г. А. Шлифование с применением ультразвуковых колебаний / Боровиков Г. А., Кавалеров А. Е. // Технол. формир. качества деталей при восстанов. и упрочнении.— Саратов, 1997.— С. 19. .21.

12. Василев Я.Д. Модель напряжений трения при прокатке // Производство проката, 1998. №6. С.2.8.

13. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения/ Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. // М.: Наука, 1988. 567 с.

14. Горленко О. А. Модель рабочей поверхности абразивного инструмента / Горленко О. А., Бишутин С. Г. // СТИН — 1999 — № 2 — С.25.28.

15. Гаркунов Д.Н. Долговечность трущихся деталей машин // М.: Машиностроение, 1986. 560 с.

16. Гарцман С.Д. Определение усилий и моментов прокатки при заполнении металлом очага деформации с учетом инерции и упругости клети/ С.Д. Гарцман, Ю.А. Рубанович, A.A. Филатов // Производство проката, 1998. №7. -С. 20.23.

17. Геккер Ф.Р. Метод получения многофакторной модели коэффициента трения на основе экспериментов, проведенных в условиях нестационарного трения/ Ф.Р. Геккер, Н.В. Калягина, Ю.И. Бойцов // Трение и износ, 1998. №2. -С.171.177.

18. Геккер Ф.Р. Трение шероховатостей в пределах упругих деформаций/ Ф.Р. Геккер, С.А. Зайцев // Трение и износ, 1999. №5. С.496.503.

19. Грудев А.П. Захватывающая способность валков/ А.П. Грудев М.: Металлургия, 1998. - 431 с.

20. Грудев А.П. и др. Трение и смазки при обработке металлов давлением. Справочник/ А.П. Грудев М.: Металлургия, 1982. - 352 с.

21. Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин/ Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов М.: Машиностроение, 1981. - 244с.

22. Долматов А.П. Автоматизированное проектирование и реализация технологии холодной прокатки электротехнической стали/ А.П. Долматов, В.Н. Скороходов, В.П. Настич и др. М.: ООО «Наука и технологии», 2000. -448 с.

23. Дунин-Барковский И.В. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности/ И.В. Дунин-Барковский, А.Н. Карташова. — М.: Машиностроение, 1978. 232 с.

24. Евсеев Д.Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразивной обработке / Изд. Саратовского университета. Саратов. 1975. - 127 с.

25. Ерёмин М. Ю. Механика микрорезания при скоростном шлифовании. Ерёмин М. Ю. Сб. науч. тр. Воронеж, гос. технол. акад. Фак. пищ. машин и автоматов. 1998, № 8, с. 111.

26. Еремин М. Ю. Модель зоны контактирования при прерывистом шлифовании / Еремин М. Ю. Цеха-нов Ю. А.; Воронеж, гос. аграр. ун-т.— Воронеж. 1997.—9 с.

27. Жаров И.А. Подходы к моделированию абразивного изнашивания/ И.А. Жаров/ Трение и износ, 1998. №3. С. 297.306.

28. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания металлов// Зорев H.H., М.:Машгиз, 1965 г. 368 с.

29. Зюзин A.A., Козлов A.M. Износостойкость поверхности пары трения с различным направлением неровностей / Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1986.- № 5. С.31.35.

30. Зюзин A.A., Козлов A.M., Долгих П.П. Технологическое обеспечение стабильности параметров шероховатости при шлифовании наружных поверхностей вращения / Современные технологии в машиностроении. Сб. матер, науч. -практ. конф. Пенза, 1999. - С.34.35.

31. Икуо Ярита. Механизм образования отпечатков в виде продольных бороздпри холодной прокатке/ Икуо Ярита. Япония: Тэцу то хагане, 1984. - 36 с.

32. Исаков Д. В. Моделирование рельефа рабочей поверхности шлифовального круга / Исаков Д. В. // Прогрес. технол. в машиностроении / Челяб. гос. техн. ун-т.— Челябинск, 1996.— С. 48-52

33. Ионов С.М. Определение положения нейтрального сечения при холодной листовой прокатке/ С.М. Ионов, В.К. Белосевич, Е.А. Фридкин/ Производство проката, 1999. №3. С.5.8.

34. Катаев Ю.П. Пластичность и резание металлов/ Ю.П. Катаев, А.В. Павлов,

35. B.М. Белоног. -М.: Машиностроение, 1994. 144 с.

36. Кензук Ф.А., Худас A.JI., Котькарло В.М. и др. Пути совершенствования технологии производства фасонных профилей проката. // Сталь, 1978, №2,1. C.158

37. Козлов А.М Производительность круглого наружного шлифования / Технология машиностроения. Апрель 1999 г. Сб. научн.тр. / Под ред. A.M. Козлова. Липецк, 1999. - С.22.26.

38. Козлов A.M. Инструмент для управления топологией при круглом шлифовании / Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов. Сб. статей IX Международной научно-технической конференции. Пенза, 2004. - С. 100. 103.

39. Козлов A.M. Влияние конструкции абразивного инструмента на точность формы цилиндрических деталей / Изв.ОрелГТУ. Сер.: Машиностроение. Приборостроение. № 3- Орел. - 2004. - С. 11. 12.

40. Козлов A.M. Инструмент для круглого торцового дискретного шлифования / Известия ТулГУ. Сер. Технология машиностроения. Вып.2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - C.I 14.121.

41. Козлов A.M. Расчет микродеформаций при компьютерном моделировании процесса шлифования // Козлов A.M., Ефремов В.В. Современные технологии в машиностроении. Пенза, 2002. — С. 197.200.

42. Козлов A.M. Технологическое обеспечение качества поверхности валков листопрокатных станов/ A.M. Козлов/Диссертация кандидата технических наук. Москва, 1982. - 231 с.

43. Козлов A.M. Технологическое обеспечение точности формы и качества поверхности при круглом шлифовании: Учебное пособие / Липецкий государственный технический университет Липецк, 2000. - 76 с.

44. Козлов A.M., Блюмин С.Л., Аксенов A.A. Исследование параметров шероховатости поверхности в зависимости от направления измерения / Технология машиностроения. Апрель 1999 г. Сб. научн.тр. / Под ред. A.M. Козлова. Липецк. -1999. - С. 18. .22.

45. Козлов A.M. Контроль параметров шероховатости поверхности с неровностями различных направлений / Известия ВУЗов. Машиностроение. -1983.-№ 1.-С. 154.156.

46. Кремень З.И. Хонингование и суперфиниширование деталей. Вып.9 // Кремень З.И., Стратиевский И.Х. под ред. Филимонова JI.H. / JL: Машиностроение, 1988. — 137 с.

47. Кремень 3. И. Высокопористые круги — эффективное средство повышения производительности шлифования и качества деталей из различных материалов. Кремень 3. И. Инструм. и технол. 2001, № 5-6, С. 82.85.

48. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ/ B.C. Комбалов. М.: Наука, 1974. - 215 с.

49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Корн Г. М.: Наука, 1978. - 832 с.

50. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей // Корчак С.Н., М. Машиностроение, 1974 г. 280с.

51. Крагельский И.В. Основы расчетов на трение и износ/ И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

52. Кревсун Э.П. Сравнение экспериментальных характеристик пар трения с различной шероховатостью поверхностей при гидродинамическом режиме смазки // Трение и износ. Том IV, №5. 1983. С.779.785.

53. Лисичкин В.Т., Соловейчик И.Л. Математика / Лисичкин В.Т. М.: Высшая школа, 1991.-480 с.

54. Лоскутов В.В. Шлифование металлов/ В.В. Лоскутов. М.: Машиностроение, 1970.-264 с.

55. Лурье Г.Б. Шлифование металлов / М.: Машиностроение, 1969. 172 с.

56. Мазур В.Л., Тимошенко В.И., Варивода И.Е. Влияние микрорельефа валков и полосы на поступление смазки в очаг деформации при прокатке. //Изв. Вузов. Черная металлургия, 1997, №8, С.92.96.

57. Лоладзе Т.П. Износ алмазов и алмазных кругов. // Лоладзе Т.П., Бокучаева Г.В. М.: Машиностроение. 1967 г. 112 с.

58. Маслов E.H. Теория шлифования материалов/ E.H. Маслов. М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

59. Мелешко В.И., Чекмарев А.П., Мазур В.Л., Качайлов А.П. Отделка поверхности листа. — М.:Металлургия, 1975. 272 с.

60. Мухоротов В. С. Особенности пластической деформации при абразивно-алмазной обработке / Мухоротов В. С. // Физ. процессы при резании мет. / Волгогр. гос. техн. ун-т.— Волгоград, 1996.— С. 106. 110.

61. Нефедов H.A. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту/ H.A. Нефедов, К.А. Осипов. М.: Машиностроение, 1984. - 400с.

62. Николаев В.А. Исследование параметров прокатки полос в валках с различным рельефом поверхности/ В.А. Николаев, С.С. Пилипенко/ Известия вузов. Черная металлургия, 1990. №6. С.35.36.

63. Никулин Б.И. Изобретения в области вибрационного шлифования и полирования // Станки и инструменты, 1989. №7. С.35.37.

64. Новиков В.Н. Валки холодной прокатки, 4.II /Новиков В.Н., Бучина В.Я., Боровиков Б.Г. // ЦНИИТМаш, М., 1971, С.53.63.

65. Носов Н. В. Моделирование процесса шлифования. / Вести. Самар. гос. техн. ун-та. 2002, № 14, С.77.82.

66. Нодельман М.О. Высокопроизводительное точение // Нодельман М.О. Челябинск: Южно-Уральское кн. изд-во. 1967 г. — 126 с.

67. В. М., Назар Альян, Пис-клюков В. И., Полянчиков Ю. Н. Инструмент Сибири. 2000, № 4, С.25.26.

68. Оробинский В.М. Абразивные методы обработки и их оптимизация. //Оробинский В.М., М.: Машиностроение. 2000г. 314с.

69. Петруха П.Г. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки // Петруха П.Г., Кривоухов В.А., Бруштейн Б.Е. и др. М.: Машиностроение. 1974 г. — 616 с.

70. Поляков A.A. Защита от водородного износа в узлах трения машин // М.: Машиностоение, 1980. 135 с.

71. Попов A.B. Способ определения коэффициента использования абразивных зерен: Пат. 2191681 Россия, МПК7 В 24 D 3/00. ОАО "Венфа", Попов Алексей Валентинович. № 2001124504/02; Заявл. 05.09.2001; Опубл. 27.10.2002.

72. Попов И. Г. Метод расчета прерывистых шлифовальных кругов. Попов И. Г., Шабалин Ю. А. (Самарский государственный аэрокосмический университет, г. Самара). Вести. СГАУ. Сер. Пробл. и перспективы развития двига-телестроения, 1998, № 2, ч. 1, с. 124.

73. Попов С.А. Алмазно-абразивная обработкаметаллов и твердых сплавов // Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко JI.M. / М.: Машиностроение, 1977. -264 с.

74. Приемышев А. В. Особенности образования стружки при шлифовании Приемышев А. В., Щукин А. Н., Приемышев А. А. Сб. науч. тр. С.Петербург, ин-т машиностр. 2000, № 2, с. 234-236.

75. Редько С.Г. Формирование профиля шлифованной поверхности // Редько С.Г., Королев A.B. Известия ВУЗов. Машиностроение. №7 — 1970 г. С.159.163.

76. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов / М.:Машиностроение, 1981.-279 с.

77. Решение о выдаче патента РФ на изобретение МПК 7 В 24D 13/14 «Торцовый лепестковый инструмент» по заявке № 2003119272/02(029373) от 25.06.2003 / А.М. Козлов, В.В. Ефремов, О.Н. Пономарев.

78. Рыжов Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин/ Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

79. Сафьян М.М. Исследование контактных давлений при холодной прокатке тонких полос с поперечным микрорельефом поверхности. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1977. №10 - С.49.53.

80. Степанов Ю. Н. Технологические возможности планетарного торцового шлифования / Степанов Ю. Н. Авиац. пром-сть.— 1999.— № 3.— С. 27-29.

81. Сухов М.Ф., Зюзин A.A., Козлов А.М. Влияние шероховатости поверхностивалков листопрокатных станов на некоторые показатели их надежности / Известия ВУЗов. Машиностроение. 1981. -№ 10.-С. 148. 151.

82. Сухов М.Ф. Изменение шероховатости рабочей поверхности бочек листопрокатных валков в процессе эксплуатации / Сухов М.Ф. , Зюзин A.A., Козлов A.M. // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1982. № 5. - С. 123.127.

83. Старов В. Н. Математическая модель процесса шлифования / Старов В. Н., Илларионов К. В., Григорьева Н. С. // Нетрадиц. технол. в машиностр. и приборостр. 1998, № 2, С. 51.55.

84. Старков В. К. Высокопористый абразивный инструмент нового поколения. Старков В. К. (МГТУ "Станкин"). Вести, машиностр. 2002, №4, С. 56.62.

85. Трапезников М.М., Рудзит Я.А., Смирнов А.И. Критерий упругопластического перехода при взаимодействии шероховатых поверхностей. // Метрологические и технологические исследования ккачества поверхности. — Рига: Зинатне, 1976, С.73.83.

86. Третьяков Е.М. Исследование процессов пластической деформации металлов. -М.: Наука, 1965, С.40.57.

87. Ткачев В.Н. Работоспособность деталей машин в условиях абразивного изнашивания/ В.Н. Ткачев. М.: Машиностроение, 1995. - 457 с.

88. Утенков В.М. Разработка прикладного программного обеспечения для моделирования процесса изменения формы направляющих пар скольжения при износе/ В.М. Утенков/ Трение и износ, 1998. №2. С. 213.220.

89. Филимонов JL Н. Высокоскоростное шлифование // Филимонов JI.H., JI.: Машиностроение. 1979г. 248с.

90. Харач Г.М. О зависимости статистических параметров профиля шероховатой поверхности от направления/ Г.М. Харач, Л.И. Экслер/ Микрогеометрия и эксплуатационные свойства машин. Рига, 1972. - С. 89.97.

91. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход/

92. A.П. Хусу, Ю.Р. Витенберг, В.А. Пальмов. М.: Наука, 1975. - 344 с.

93. Худобин Л. В. Сравнительный анализ и направления совершенствования конструкций комбинированных шлифовальных кругов. Худобин Л. В., Муслина Г. Р., Правиков К>. М. Вести. УлГТУ. 1999, № 3, с. 48-53.

94. Цеханов Ю. А. Микрорезание и дискретные процессы шлифования / Цеханов Ю. А., Еремин М. Ю., Старов В. Н. // Теория и практ. машиностроит. оборуд.: Тез. докл. меж-дунар. науч.-техн. конф., Воронеж. 1996.— Воронеж, 1996.—С. 71.72.

95. Чирков Г. В. Влияние импрегнирования на эффективность обработки, качество и эксплуатационные свойства шлифованных материалов / Чирков Г.

96. B. // Техн.машиностр.— 1999.— № 2.— С. 13. 15.

97. Чекина О.Г. Моделирование утечки в уплотнениях вращающихся валов/ О.Г. Чекина, А.Ю. Кожаев/ Трение и износ, 1999. №2. С. 144. 149.

98. Чекина О.Г. О трении шероховатых поверхностей, разделенных тонким слоем жидкости/ О.Г. Чекина/ Трение и износ, 1998. №3. С.306.311.

99. Челышев H.A. Прокатка в валках с различно обработанными участкамиповерхности/ H.A. Челышев/ Известия вузов. Черная металлургия, 1997. №6.- С.14.15.

100. Черменский О.Н. Процессы образования стружки при шлифовании/ О.Н.

101. Черменский/ Вестник машиностроения, 2000. №8. с. 40. 133.Чиченев H.A., Кудрин А.Б., Полунин П.И., Методы исследования процессов обработки металлов давлением. — М.¡Металлургия, 1977. 312 с.

102. Шейко M. Н. Контактирующие зерна при шлифовании Сообщ. 1. Метод Монте-Карло и теоретике-вероятностный подход к расчету числа контактирующих зерен. Шейко M. Н. Сверхтверд, матер. 2000, № 4, С.64.71.

103. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: Справочник. -СПб.: Политехника, 1998. 414 с.

104. Юсупов Ж. А. К вопросу об участии в работе зерен поверхностного слоя абразивного инструмента. Юсупов Ж. А. (КГТУ им. А. Н. Туполева, Казань). Вести. Ка-:н. гос. техн. ун-та. 2000, № 2, С. 10. 12.

105. Якунин H.H. Переходный смазочный процесс в подшипниках скольжения/ H.H. Якунин/Трение и износ, 1999. №5. С.515.519.

106. Якунин H.H. Теоретическое исследование условий работоспособности подшипников скольжения машин/ H.H. Якунин/ Трение и износ, 1999. №4. -С.358.364.

107. Якимов A.B. Оптимизаци процесса шлифования / М.: Машиностроение, 1975.- 176 с.1. Патенты:

108. Степанов Ю.Н. Способ шлифования // Описание изобретения к патенту РФ 2136476 6 В 24 В 7/00, 1/00 опубл. 10.09.99 по заявке №96115660/02 от 26.07.96.

109. Худобин JI.B. Комбинированный шлифовальный круг / Худобин JI.B., Правиков Ю.М., Муслина Г.Р., Обшивалкин М.Ю. // Описание изобретения к патенту РФ 2147983 В 24 D 5/14 опубл.27.04.2000 по заявке №99111230/02 от 28.05.1999.

110. Степанов Ю.С. Способ комбинированной абразивной обработки / Степанов

111. Ю.С., Афонасьев Б.И., Бурнашов М.А., Гончаров И.И. // Описание изобретения к патенту РФ 2123924 6 В 24 В 1/00, В 24 D 5/14 опубл.27.12.98 по заявке №97114153/02 от 18.08.97.

112. Захаров К.Н. Сборный абразивный торцовый круг / Захаров К.Н., Субботин Е.К., Фриц В.В., Майер К.Г // Описание изобретения к авторскому свид-ву 1066792 В 24 D 7/00 опубл. 15.01.84 по заявке №3356183/25-08 от 08.10.81.

113. Клюкин В.В. Сборный абразивный круг / Клюкин В.В., Потапов П.А., Шулик

114. B.Н., Губина Т.А., Скуднов Б.Н. // Описание изобретения к авторскому свид-ву 823103 В 24 D 7/00// В 24 В 45/00 опубл.23.04.81 по заявке №2801241/2508 от 23.07.79

115. Кошевой Н.С. Торцовый шлифовальный круг / Кошевой Н.С., Мкртчан Г.А.ДСотур Я.М., Сафянюк Г.А., Шийка Г.И., Манжар В.А. // Описание изобретени к авторскому свид-ву 887147 В 24 D 7/06 опубл.07.12.81 по заявке №2900383/25-08 от 28.03.80.

116. Архиереев Ю.В. Сборный абразивный инструмент / Архиереев Ю.В., Кузнецов A.B., Напалков В.В., Николаев Н.С., Рябова Т.В. // Описание изобр. к авторскому свид-ву 1000259 В24 D 7/06 опубл.28.02.83 по заявке №3351451/25-08 от 19.11.81.

117. Ушанев О.Н. Прерывистый абразивный круг / Ушанев О.Н., Приданникова JI.B. // Описание изобретения к патенту РФ 2165351 В 24 D 5/02, 17/00 опубл. 20.04.2001 по заявке №99110257/02 от 11.05.1999.

118. Худобин JI.B. Шлифовальный круг / Худобин JI.B., Веткасов Н.И., Михайлин

119. C.М., Щепочкин В.А. // Описание изобретения к патенту РФ 2163535 В 24 D 7/10 опубл.27.02.2001 по заявке №99123014/02 от 02.11.1999.

120. Степанов Ю.С. Абразивный инструмент для плоского торцового шлифования / Степанов Ю.С., Афонасьев Б.И., Самойлов H.H. // Описание изобретения к патенту РФ 2154568 В 24 D 7/10.

121. Степанов Ю.С. Способ прерывистого шлифования / Степанов Ю.С., Афонасьев Б.И., Бородин В.В. // Описание изобретения к патенту РФ 2151679 В 24 В 1/00, 45/00 опубл. 27.06.2000 по заявке №98113503/02 от 15.07.1998.

122. Курносов А.Д. Способ сборки торцешлифовального круга // Описание изобретения к авторскому свид-ву 963843 В 24 D 7/00 опубл.07.10.82 позаявке №2974867/25-08 от 15.08.80. Авторские публикации:

123. Козлов A.M. Моделирование рельефа шлифованной поверхности / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы (Шлифабразив-2000) Сб. тр. междунар. научн. — техн. конф. Волжский, 2000. - С. 222-223

124. Козлов A.M. Моделирование контакта шероховатых поверхностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов, O.A. Пономарев // Актуальные проблемы машиностроения: Материалы I междунар. науч. — техн. конф. -Владимир, 2001. С.42-45

125. Козлов A.M. Моделирование взаимодействия инструмента и детали в процессе шлифования / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Материалы и технологии XXI века. Сб. матер. Всеросс. научн. техн. конф. Ч. II. - Пенза, 2001.- С.84-86

126. Козлов A.M. Влияние типа шероховатости на износ трущихся поверхностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Инновации в машиностроении 2001. : Сб. статей Всеросс. науч. -практ. конф. Ч. I. - Пенза, 2001. - С. 29-31

127. Козлов A.M. Контакт шероховатых поверхностей при различном типе направлений микронеровностей / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Сб. научн. тр. преподав, и сотруд., поев. 45-летию ЛГТУ. Ч.З. Липецк, ЛГТУ. —2001. С.169-171

128. Козлов A.M. Формирование микрорельефа при обработке абразивным инструментом / A.M. Козлов, В.В. Ефремов // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2004. -№1. - С.59-64.

129. Ефремов В.В. Режимы обработки торцовым инструментом при круглом шлифовании // Известия ТулГУ. Сер. Машиностроение, Вып.4.

130. Решение о выдаче патента РФ на изобретение МПК 7В 24D 7/06 «Сборный торцошлифовальный круг» по заявке №2003103827/02(003995) от 10.02.2003 / Козлов A.M., Пономарев О.Н., Ефремов В.В.

131. Решение о выдаче патента РФ на изобретение МПК 7В 24D 13/14 «Торцовый лепестковый инструмент» по заявке №22003119272/02(029373) от 25.06.2003 / Козлов A.M., Ефремов В.В., Пономарев О.Н.

132. Распределение параметров шероховатости по направлениям измерения при различных микротопологиях исследуемой поверхности

133. Неперекрещивающийся микрорельеф, шлифование одной стороной торца СТАИо 1р,%

134. Неперекрещивающийся микрорельеф, двумя сторонами торца СТАИо 1р,%

135. Перекрещивающийся микрорельеф, шлифование двумя сторонами СТАИ, формула топологии: 150°х5° + 7°х2о 1р,%

136. Перекрещивающийся микрорельеф, шлифование двумя сторонами СТАИ при осевом смещении 65%, формула топологии 133° х 21° +25° х 2и

137. Перекрещивающийся микрорельеф, шлифование двумя сторонами СТАИ при осевом смещении 95%, формула топологии 100° х 48° +52° х 2и 1р,%

138. Пример расчета режимов обработки для обеспечения требуемых параметров при шлифовании торцом АИ с N=4 (размеры РЭ 7x93, К„аруж=50мм, )варианта1. Требования1. Тип топологии

139. Снижение теплонапря-женности, %

140. Погрешность формы, обусловленная условиями и конструкцией инструмента, мкм1. Ra, мкм1. Неперекрещиваю-щийсямаксимальное1,000,45н X 031. К &

141. Формула топологии при шлифовании без осевого смещения выглядит следующим образом: 0° х 0° х 1.

142. Осевое смещение определяется требуемым уровнем снижения температуры в зоне контакта. Для обеспечения снижения температуры на 20% необходимо обеспечить отношение времени отсутствия контакта ко времени наличия контакта 0,3, т.е.:клок 1