автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии шлифования плоских поверхностей с воздушным вихревым охлаждением

На правах рукописи

ДОЛГАНОВ АЛЕКСАНДР МИХАИЛОВИЧ

621 923

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ С ВОЗДУШНЫМ ВИХРЕВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Специальность 05 03 01 -«Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2007

003059448

Работа выполнена на ОАО «Ижевском заводе нефтяного машиностроения»

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Иванова Т Н

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Репко А В

кандидат технических наук, профессор Лукин Л Л

Ведущая организация - ОАО «НИТИ «ПРОГРЕСС»» г Ижевск

Защита состоится "Г5" июня 2007 г в 14 час на заседании диссертационного совета Д 212 065 02 в ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет» по адресу 426069 г Ижевск ул Студенческая, д 7

Автореферат разослан "08" мая 2002 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор ™

И Е Беневоленский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертации рассматриваются вопросы, связанные с повышением эффективности обработки плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 13ХНЭА при торцовом шлифовании алмазным инструментом с принудительным воздушным вихревым охлаждением зоны резания

Актуальность работы В современных условиях огромное внимание уделяется качеству деталей, которое во многом определяется финишными операциями механической обработки, среди которых наиболее распространена операция плоского шлифования Поэтому не удивительно, что исследованиям процесса шлифования посвящено множество работ как отечественных, так и зарубежных ученых Благодаря этим работам изучены многие аспекты процесса шлифования

Однако сложность процесса плоского шлифования и сопровождающих его явлений не всегда позволяет добиться желаемых результатов, особенно при обработке плоских поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов Все это приводит к необходимости поиска новых технологических решений, позволяющих высокопроизводительно и бездефектно обрабатывать плоские поверхности, что представляет собой научно-практическую проблему, имеющую большое значение

Одним из таких решений является разработка и исследование процесса прерывистого торцового шлифования Потребность машиностроения в обеспечении стабильного качества при производительном плоском торцовом шлифовании с одной стороны и недостаточная изученность возможностей воздушного вихревого охлаждения при шлифовании с другой стороны, предопределили необходимость и актуальность выполнения данной работы

Целью настоящей работы является повышение качества обработанной поверхности и увеличение производительности обработки за счет совершенствования технологии процесса шлифования прерывистыми торцовыми кругами

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи-

определить особенности процесса шлифования прерывистыми кругами,

установить теплофизические параметры процесса шлифования прерывистыми алмазными кругами при воздушном вихревом охлаждении,

разработать шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением, обеспечивающий снижение температуры шлифования за счет увеличения теплоотвода из зоны обработки путем подачи холодного воздуха, как в зону резания, так и на участки обрабатываемой поверхности, примыкающие к зоне обработки,

установить закономерности влияния обработки алмазным инстру-

ментом с воздушным вихревым охлаждением на показатели качества обрабатываемой поверхности и производительность шлифования,

разработать алгоритм и программу для оптимизации режимов шлифования алмазными прерывистыми инструментами с вихревым воздушным охлаждением,

разработать рекомендации по внедрению результатов исследований в производство

Методы исследований Работа выполнена на основе теоретических исследований с использованием соответствующих разделов научных основ технологии машиностроения, теории шлифования, теплофизики процессов резания, термодинамики и газодинамики, аналитических методов математического моделирования, эмпирических зависимостей технико-экономических показателей процесса шлифования от свойств формообразующего инструмента

Экспериментальные исследования проводились в производственных и лабораторных условиях на опытных установках и модернизированном станке с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры, на основе методов планирования экспериментов и оптимизации процесса обработки При аналитических исследованиях, расчетах и обработке экспериментальных данных использовались средства вычислительной техники

Корректность разработанных математических моделей и их адекватность подтверждается использованием известных положений фундаментальных наук, а достоверность полученных теоретических результатов - сходимостью с данными эксперимента и результатами промышленной эксплуатации прерывистых шлифовальных инструментов, а также с результатами исследований других авторов Полезность и новизна технического решения подтверждается актами внедрения разработанного инструмента с вихревым охлаждением и техническими актами результатов исследований, патентом на изобретение РФ

На защиту выносятся результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса алмазного торцового шлифования на примере сталей 45, ХВГ, 1ЭХНЗА прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением зоны резания, в том числе

• технология процесса шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением;

• закономерности изменения температурного поля поверхности детали при шлифовании с воздушным вихревым охлаждением,

• особенности теплофизических параметров воздушного вихревого охлаждения при шлифовании,

• исследование показателей качества поверхностного слоя обрабатываемых деталей,

• конструкция прерывистого шлифовального инструмента с вихревым охлаждением зоны резания,

• геометрические параметры режущей поверхности инструмента с вихревым охлаждением радиуса геометрической формы канавки, расчет длин режущих выступов и канавок, вероятностно-математическое описание толщины срезаемой стружки одним алмазным зерном,

• расчет коэффициента теплообмена и скорости истечения воздуха из канавок прерывистого инструмента и траектории движения воздуха,

• рекомендации по выбору оптимальных режимов шлифования прерывистым инструментом с вихревым охлаждением зоны резания и внедрению результатов в производство

Научная новизна результатов исследований.

Совокупность полученных в диссертации научных результатов позволяет разработать технологический процесс шлифования прерывистыми кругами с воздушным вихревым охлаждением на примере сталей 45, ХВГ, 1ЭХНЗА.

• Получены зависимости температурного поля поверхности детали при шлифовании с учетом контакта формообразующей части инструмента с обрабатываемой поверхностью детали и подачи потока холодного воздуха Отличительной особенностью полученных зависимостей, от аналогичных с охлаждением СОЖ, является установленное влияние длин рабочих выступов и канавок, количества вихревых трубок, скорости истечения, температуры и расхода холодного дихревого потока воздуха

Установлено, что более интенсивное уменьшение температуры обрабатываемой поверхности происходит с увеличением длины канавки, количества вихревых трубок, скорости истечения воздушного вихревого потока Интенсивный вихревой поток охлажденного воздуха служит в качестве теплоносителя из зоны контакта, что значительно снижает теплонапряженность процесса

• Полученные теплофизические параметры воздушного вихревого охлаждения (увеличение скорости истечения потока, степени расширения, доли холодного потока и уменьшение влажности воздушного потока), позволяют снизить теплонапряженность процесса за счет увеличения эффекта охлаждения в зоне шлифования Изменение весовой доли холодного потока неоднозначно влияет на

эффект охлаждения Максимум эффекта охлаждения достигается при весовой доле холодного потока равной 0,25 При дальнейшем увеличе-

нии весовой доли холодною потока эффект охлаждения уменьшается и исчезает при 1

Эффект охлаждения заметно возрастает с ростом степени расширения вихревого воздушного потока, особенно в интервале 1 - 8, и снижении давления холодного потока При дальнейшем возрастании степени расширения или уменьшении влажности воздуха темп роста эффекта охлаждения снижается

• Установлена взаимосвязь между производительностью обработки, скоростью резания, скоростью детали, размером зерна, конструктивными особенностями алмазоносного слоя инструмента и тепло-физическими параметрами воздушного вихревого охлаждения При сохранении характера зависимостей, при шлифовании прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением возможна интенсификация режимов обработки

Практическая ценность.

• Разработана новая технология шлифования алмазным прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, обеспечивающая повышение производительности и улучшение показателей качества обработанных плоских поверхностей, увеличение стойкости инструмента.

• Разработаны и апробированы практические рекомендации по выбору рациональных параметров вихревого охлаждения и алмазоносного слоя, позволяющие снизить теплонапряженность процесса

• Разработана методика проектирования технологического процесса шлифования плоских поверхностей на примере сталей 45, ХВГ, 13ХНЭА прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, обеспечивающая заданную производительность, качество поверхности и стойкость инструмента

Практическая и научная ценность результатов подтверждена патентом РФ на изобретение «Шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением»

Реализация результатов Созданные технологические разработки повышения эффективности алмазного торцового шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, выполненные на основе проведенных исследований, предложены для внедрения и приняты в виде типовой технологии при обработке плоских поверхностей из труднообрабатываемых материалов на предприятии ООО «Завод резинотехнических изделий», ДОАО «Ижевский инструментальный завод» концерна «Ижмаш», ФГУП «Ижевский механический завод»

Результаты работы используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ по курсу «Технология обра-

ботки конструкционных материалов», «Системы автоматизированного проектирования технологических процессов», «Пневматические системы технологического оборудования», а также при курсовом и дипломном проектировании

Исследования, результаты которых изложены в диссертации, проводились в соответствии с программой научно-исследовательских работ ОАО «Ижевский завод нефтяного машиностроения», ГОУ ВПО ИжГТУ и гранта Министерства образования Российской Федерации «Возможности абразивного инструмента в совершенствовании технологии производства» Т02-06 3-400

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах

> на VIII Всероссийской науч -техн конф «Современные технологии в машиностроении» 23-24 декабря 2004 г Пенза,

> на V международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения «Технология - 2004» - Орел. ОрелГТУ, 2004 г,

> на VIII международной научно-практической конференции «Наука и образование - 2005», Днепропетровск, 2005 г ,

> на международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», Санкт - Петербург, 2005 - 2007 г г;

> на X международной научно-технической конференции «Современные тенденции развития транспортного машиностроения», г Пенза, 2005 г,

> на международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин», г Пенза, 2005 г,

> на научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании», г Одесса, 2005 - 2007 г г,

> на IV международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века», г Пенза, 2006 г,

> на Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера ХХШ века», г Донецк, 2006 г ,

> на научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований», г Одесса, 2006,2007г.

> на международной научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы», г Волжский, 2006 г ,

> на 4 Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки на современном этапе», г Новосибирск, 2006 г ,

> на республиканских научно-технических семинарах «Технология обработки материалов», г Ижевск, 2001 - 2007 г г,

> на всероссийской научно-технической конференции "Проблемы системного обеспечения качества продукции промышленности", г Ижевск, 2001 -2007 г г

Публикации Основные положения диссертации опубликованы в 20 статьях, монографии, учебном пособии и защищена патентом РФ на изобретение

Структура работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 180 наименований и 2 приложений Объем работы 181 страниц машинописного текста, включая 47 рисунков, 7 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследуемой проблемы обработки плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 1ЭХНЗА, изложена краткая характеристика работы, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены сведения об апробации и реализации основных положений диссертации

В первой главе рассмотрены основные пути совершенствования технологии процесса шлифования плоских поверхностей прерывистыми инструментами

Эффективность процесса шлифования, интенсивность изнашивания абразивного инструмента, качество обработанной поверхности и другие характеристики, сопровождающие процесс шлифования зависят от свойств внешней среды, в которой происходит резание Принудительное изменение свойств этой среды - один из путей управления и оптимизации процесса шлифования

Именно, путем рационального использования смазочно-охлаждающего технологического средства можно значительно уменьшить силы трения и тепловыделение в контакте шлифовальный круг -обрабатываемая деталь, интенсифицировать отвод тепла, обеспечить удаление стружки и отходов шлифования из зоны резания, уменьшить затупление, засаливание и износ шлифовального круга, тем самым повысить производительность обработки и улучшить качество обрабатываемых деталей

В результате анализа современного состояния технологии шлифования с применением СОТС, выявлено, что известные способы при высокой эффективности, тем не менее, не находят широкого применения в промышленном производстве, поскольку либо ухудшают санитарно-гигиеническую обстановку, либо требуют разработки сложных громоздких устройств, многоступенчатой сепарации и обезвреживания

отработавших СОТС, что приводит к увеличению стоимости их утилизации

Традиционной и самой распространенной естественной смазочно-охлаждаюшей средой является атмосферный воздух Поверхности, образующиеся на стальных деталях при шлифовании, сразу же окисляются кислородом воздуха даже при комнатной температуре скорость образования мономолекулярного слоя окислов на поверхности металла составляет тысячные доли секунды

Кислород в воздухе, окружающем инструмент при обычных условиях шлифования, препятствует превращению небольших площадок металлического контакта в большую площадку схватывания Свежеобразованные поверхности на контактной стороне стружки и на заготовке химически очень активны и легко повторно свариваются с инструментом даже после первоначального разделения Роль кислорода в воздухе заключается в их соединении с вновь образованными металлическими поверхностями, что способствует уменьшению их активности и схватыванию с инструментом

Применение охлажденного воздуха в процессе шлифования значительно влияет на понижение температуры в зоне резания И это зависит не только от теплообмена, но и от свойств холодного потока воздуха Между режущей поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью материала образуется пленка Это пленка имеет по жесткости свойства присущие твердому телу, тк она не успевает удалиться из зоны контакта за короткий промежуток времени порядка 10"5 сек При этом сила трения значительно уменьшается по сравнению с трением абразива по материалу детали Кроме того, нленка не допускает сваривания и прилипания разогретого снимаемого слоя к поверхности абразива, что приводит к понижению в 1,5-2 раза количества тепловой энергии выделяемой при шлифовании Таким образом, воздух сам по себе действует как смазочное и охлаждающее средство

Наиболее эффективным средством понижения температуры в зоне шлифования является использование кругов с прерывистой рабочей поверхностью, имеющими различное конструктивное исполнение с кольцевыми проточками на торце, с отверстиями или с пазами (радиальными, наклонными), с абразивным слоем, расположенным эксцентрично к оси вращения инструмента Такие круги позволяют выполнять шлифование на повышенных режимах резания, достаточно технологичны в изготовлении, имеют повышенную производительность и стойкость

Проведенный анализ показал, что имеющиеся рекомендации по выбору характеристик и конструктивных параметров инструмента отражают частные случаи, и это сдерживает более широкое применение прерывистых шлифовальных инструментов с охлаждением воздухом

Указанная проблема может быть решена в конструкции прерывистого инструмента с непосредственной подачей в зону контакта охлажденного воздуха под давлением, с соблюдением всех соответствующих мер безопасности при обслуживании

Для успешного применения прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением наряду с правильным сочетанием свойств алмазных зерен и связки необходимо установить оптимальное соотношение геометрических параметров кругов, динамических характеристик процесса шлифования и конструкций вихревых трубок, подающих холодный воздух в зону контакта

Проведённый анализ показал, что процесс торцового шлифования инструментами с прерывистой режущей поверхностью и воздушным вихревым охлаждением является весьма перспективным направлением Потребность машиностроения в обеспечении стабильного качества при производительном плоском торцовом шлифовании с одной стороны и недостаточная изученность подачи вихревого охлажденного воздуха в зону шлифования с другой стороны предопределили необходимость и актуальность выполнения данной работы, были сформулированы цель и задачи исследований Но для его внедрения в производство необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования Основные цели и задачи данных исследований были сформулированы в заключении первой главы

Во второй главе приведены результаты исследований тепловых процессов при шлифовании алмазными прерывистыми кругами с подачей охлажденного воздуха в зону резания

Аналитические исследования тепловых процессов при известных схемах шлифования позволяют заключить, что формирование температуры шлифования зависит от времени действия источника. При этом возможны две стадии работы круга: нагрев за счет абразивных участков и охлаждения за счет канавок круга Используя конструктивные особенности режушего слоя можно прервать процесс, подавая дополнительное охлаждение в момент действия канавки, чтобы поверхность успела остыть и температура снизиться, до того момента, когда температура достигнет своего максимального значения

В этом случае интервал нагрева, зависящий от ширины выступа по образующей торца круга, может быть определен из условий длительности процесса шлифования, который, в свою очередь, можно определить, исследовав нестационарное температурное поле полосового источника, представляющего собой чередования интервалов нагрева и охлаждения, движущегося по плоской поверхности Решение, полученное на основе использования аналитического метода разработанного А В Якимовым и В А Сипайловым, имеет вид в случае нагрева

г( \ ехр

т = -2У ЗД1-Ф __

(2 1)

Я ц, 24а ^ ^ )J

в случае охлаждения

а т»« 1_ф(7 Vя г<*.}

(2 2)

где <7 - плотность теплового потока, Л, а - теплофизические параметры обрабатываемого материала, а - коэффициент теплообмена, Тв - температура тела в начале процесса охлаждения, Т„ - температура охлаждающего воздуха, г, х0Х, - время действия выступа и канавки, п - количество вихревых трубок, и0 - скорость детали

Подаваемый в зону контакта шлифовального инструмента с обрабатываемой поверхностью интенсивный вихревой поток охлажденного воздуха служит в качестве приемника для поглощения тепла, развиваемого в зоне контакта, что значительно снижает теплонапряженность процесса Это способствует снижению сил резания, уменьшению шероховатости, неплоскостности, улучшению микрорельефа обрабатываемой поверхности, следовательно, повышается точность и качество обрабатываемой поверхности детали

Расчет длины канавки между режущими выступами производится на основе задачи о теплообмене свободной поверхности после прекращения действия источника

В результате выполненных расчетов разработана номограмма, позволяющая для различных режимов шлифования определять время насыщения и длину режущего выступа круга по заранее заданному требованию и максимальной температуре поверхности В результате проведенных исследований получена функциональная зависимость для расчета температуры в зоне резания с учетом подачи охлажденного воздуха при торцовом шлифовании прерывистым инструментом,

получена зависимость для определения размеров выступов и канавок шлифовального круга с учетом времени нагрева и охлаждения и скорости вращения инструмента,

экспериментальные исследования подтвердили высокую точность расчетов по предложенным аналитическим зависимостям

Третья глава посвящена исследованию теплофизических параметров воздушного вихревого охлаждения

Наибольший эффект понижения температуры может быть достигнут путем подачи в зону резания холодного воздушного потока, посредст-

вом применения вихревого эффекта, появляющегося в закрученном потоке сжимаемого воздуха и реализующегося в вихревой трубке

Вихревая трубка представляет собой гладкую цилиндрическую трубку, снабженную тангенциальным соплом, улиткой, диафрагмой с осевым отверстием и дросселем, трубопроводами подачи сжатого воздуха и отвода горячего воздуха

Вихревой эффект заключается в том что в вихревых трубках происходит разделение закрученного потока воздуха на два (рис 3 1) При втекании воздуха через сопло образуется интенсивный круговой поток, приосевые слои которого заметно охлаждаются и отводятся через отверстие диафрагмы в виде холодного потока, а периферийные слои подогреваются и вытекают через дроссель в виде горячего потока По мере прикрытия дросселя общий уровень давления повышается и возрастает расход холодного потока при соответствующем уменьшении горячего потока При этом температуры горячего и холодного потоков тоже меняются Один из потоков - периферийный имеет температуру выше температуры исходного потока, а второй - центральный более низкую температуру

л

* 1

Рис 3 1 Схема течения воздуха в реверсивной вихревой трубке I - гладкая цилиндрическая трубка, 2 - тангенциальное сопло, 3 - улитка, 4 - диафрагма, 5 - профиль скорости газа на входе в вихревую трубку, 6 - микровихрь, образующийся при взаимодействии тангенциального потока с цилиндрической стенкой, 7 - микровихрь, образующийся при взаимодействии тангенциального потока с вихревым течением, 8 - частичка газа с отрицательной пульсацией скорости, 9 - частичка газа с положительной пульсацией скорости, 10 - дроссель, И - осевое отверстие, возникающее при открывании дросселя

Если обозначить полную температуру и давление у поступающего в сопло сжатого воздуха через Т* и р*, у холодного потока - через Т*хо, и Р*\<>1, а у горячего - Т*,„р и р* ч, Тогда эффект охлаждения холодного потока и эффект подогрева горячего потока можно оценить по следующим разностям температур

¿Тт, = Т*-Т*хои ЛТгор =Т*,„Р-Т* (3 1)

Абсолютные эффекты охлаждения А Тхп, и нагрева А Т;.„р зависят от многих параметров геометрического и режимного характера Для конкретной конструкции трубки и давления на входе они существенно зависят от относительной доли охлажденного потока /а который определяется через уравнение баланса массы для вихревой трубки

С> С,„р=(1- ¡л) С (3 2)

Рабочий диапазон вихревой трубки находится в пределах 0,2< р<0,8 Если известно уравнение теплового баланса

ИАТт, = (1-и) А ТЛ,Р (3 3)

то можно определить удельную холодопроизводительность вихревой трубки

Яхо, = И ЛТХШ ср = (1-ц)АТюр ср (3 4)

где ср - изобарная теплоемкость воздуха

Максимальное значение достигается при ц = 0,5 - 0,7 Важной характеристикой режима работы вихревой трубки является степень расширения как отношение полного давления р* на входе в трубку к давлению среды р*Х111, в которую происходит истечение воздуха

ж' = р*/р*хо! (3 5)

Каждое входящее в выражение (3 5) давление сильно влияет на характеристики вихревой трубки Сростом п' заметно возрастает эффект охлаждения, особенно в интервале 1<ж'<8 При дальнейшем возрастании ж' темп роста эффекта охлаждения снижается При неизменном ж' и снижении уровня давлений р* и р*хо, эффект охлаждения незначительно уменьшается в виду снижения общего расхода

Для обобщения оценки эффективности вихревой трубки вместо эффекта охлаждения рассматривают безразмерные величины температурную эффективность ц, и адиабатный КПД щ

где АТ*, - абсолютный эффект понижения температуры при расширении воздуха от давления на входе р* до давления среды, в которую происходит истечение

ДГ*5=Г*[1-(1/;г')0Л61 (3 7)

При небольшом КПД вихревые трубки обладают целым рядом достоинств, которые повышают общую их эффективность К ним относятся простота и надежность, отсутствие движущихся механических частей, возможность осуществления нескольких процессов (охлаждение, нагрев, вакуумирование, выделений фракций из потока), плавность регулировки параметров, быстрота включения и выключения, возможность использования различных газов при любых перепадах давления, небольшие габариты и вес, широкий диапазон расхода воздуха

Максимальные значения абсолютных эффектов охлаждения АТХ„, достигаются при ц = 0,2 - 0,3, а эффект подогрева Л Т.пр при /и = 0,85 -0,95 Дальнейшее уменьшение ц на холодном конце и увеличение на горячем конце приводит к внутренней перестройке потока (из-за повышения гидравлического сопротивления вихревой трубки) и значительном росте влияния на эффекты теплообмена с окружающей средой Для получения минимального значения р* целесообразно принимать /л = 0,3, соответствующее г}тах, а максимальная экономичность наступает при ц = 0,65 и соответствует (^г})тах

Поэтому использование вихревых трубок выгодно в случае охлаждения или нагрева Особенно выгодно использование вихревых трубок при наличии сжатого газа

Если в качестве рабочего тела применяется воздух, то площадь проходного сечения сопла определяется по выражению

Fí = 263,16 вл/Т* / р * (мм2) (3 8)

Экспериментально установлено, что для обеспечения плавности входа воздуха и хорошей осевой симметрии оптимальное соотношение Ь/И = 2 Поэтому высота сопла будет

ширина сопла ¡, = р //, (3 10)

Диаметр вихревой трубы £> зависит от площади проходного сечения сопла и по выражению (3 8) будет

£ = 3,65^ (311>

Полученный диаметр £> уточняется введением поправки на масштаб вихревой трубки

Д77 = 0,0055(0-33) (3 12)

С учетом поправки на масштаб (3 12) и потребной температурной эффективности ц, вихревой трубки (3 10) общая поправка ц определяется как

«7 = 7/ (3 13)

Введенная поправка используется для инженерных расчетов вихревых трубок с диаметром меньше 33 мм

Диаметр отверстия диафрагмы Ц/ зависит от диаметра вихревой трубки и определяется по зависимости

0:, = (о,350+0,313^)0 (3 14)

Учитывая трудности при размещении вихревой трубки в шлифовальном круге, а также если сделать вихревую зону в виде усеченного конуса с расширением в сторону дросселя и с углом конусности около 7°, то длину вихревой трубки можно уменьшить до 3-х диаметров при

сохранении максимального эффекта охлаждения Поэтому длина вихревой зоны может приниматься равной 3 диаметрам трубки

1=3 й (3 15)

В таблице 3 1 приведены результаты расчетов вихревой трубки по зависимостям (3 1-3 15) при Т* - 20°С

Таблица 3 1

Параметры вихревой трубки _^___

т* 1 хо?» Р Х01■» п Ь, А, А А* ж' с\и

°с МПа мм2 мм мм мм мм кг/с

0 0,1 0,40 0,25 18,02 6,01 3,00 15,50 7,37 4 0,026

-5 0,1 0,44 0,40 13,29 5,15 2,58 13,31 6,49 3 0,009

-2 0,09 0,22 0,76 56,32 10,61 5,31 27,39 11,47 2,2 0,025

0 0,3 0,43 0,40 10,51 4,59 2,29 11,83 5,73 2 0,014

-5 0,2 0,82 0,30 4,01 2,82 1.42 7,31 4,43 3 0,006

+3 0,05 0,80 0,24 12,52 5,01 2.50 12,92 7,76 5 0,007

-10 0,05 0,40 0,40 18,68 6,10 3,06 15,78 7,49 4 0,008

Проведенные исследования позволяют объяснить сущность вихревого эффекта, получить аналитические зависимости и методику расчета характеристик вихревой трубки, проанализировать эффективность использования теплофизических параметров вихревой трубки и сформулировать дальнейшее направление исследований

В четвертой главе рассмотрены теоретические предпосылки для определения конструктивных параметров торцового алмазного инструмента с прерывистой поверхностью и подачей охлажденного воздуха в зону резания.

Разработка шлифовального инструмента с воздушным вихревым охлаждением для обработки плоских поверхностей выполнена на основе анализа существующих инструментов, устройств и способов, анализа прерывистой схемы формообразования процесса шлифования

Шлифовальный инструмент с подачей в зону резания холодного воздушного потока содержит корпус типа ЧК, внутри которого расположены вихревые трубки с углом наклона 10° - 15° к оси вращения инструмента (рис 4 1) Трубопроводы подачи атмосферного воздуха и отвода горячего воздуха находятся в пиноли В абразивном слое с равномерным шагом выполнены канавки переменного сечения, сужающиеся по направлению к наружной поверхности корпуса, с глубиной, соответствующей толщине абразивного слоя и разбивающие режущую поверхность инструмента на отдельные участки режущие выступы и канавки

В таком инструменте осуществляется принудительное охлаждение непосредственно самой зоны резания, режущих кромок инструмента и обрабатываемой поверхности Обслуживание вихревых трубок, их надежность, простота получения холодного потока воздуха, производственная экономичность получения холодного потока позволяют решать проблему охлаждения зоны шлифования без применения традиционных смазочно-охлаждающих жидкостей

Рис 4 1 Прерывистый шлифовальный инструмент с воздушным вихревым охлаждением I - корпус, 2 - абразивный слой, 3 - канавки, 4 - вихревые трубки 5 - пиноль, 6 - концентрическое отверстие, 7 - отверстие, 8, 9 13, 14 - радиальные отверстия, 10 - гайки, 11, 12 - трубопроводы, 15, 16 - трубопроводы, 17 - полость, 18 - отверстие, 19 - муфта, 20 - уплотнительная манжета, 21- резьбовая муфта, 22 - уплотнительные кольца, 23 - прокладка, 24 - винт, 25 - хомутики

Расчет инструмента с прерывистой рабочей поверхностью и подачей холодного воздуха в зону резания включает в себя следующие этапы

1 Выбор характеристик и геометрических параметров абразивного инструмента.

2 Расчет коэффициента теплообмена и траектории движения воздуха на торцовой поверхности круга

3 Проверка на соответствие режущей способности формообразующей поверхности круга снимаемому материалу.

Установлено, что эффективность процесса прерывистого шлифования во многом определяется выбором характеристики инструмента В работе определены требования к абразивному инструменту и области применения кругов из сверхтвердых материалов, а также требования к связке в зависимости от технических требований к поверхностям обрабатываемых деталей

Характерной особенностью прерывистого шлифовании является то, что при обработке труднообрабатываемых материалов диапазон опти-

19 20 8 6 5

мальной зернистости сдвигается в сторону больших значений по сравнению с характеристиками кругов со сплошной режущей поверхностью, и применением более прочных алмазов

Расчет оптимальной траектории движения воздуха включает в себя непосредственный расчет траектории и коэффициента теплообмена с учетом тангенциальной скорости выхода холодного потока из вихревых трубок и скорости истечения воздуха по канавкам на торцовой поверхности круга при вращении В результате теоретических исследований по расчету траектории движения воздуха была получена зависимость по определению текущего радиуса этой траектории

(41)

2к

где к - коэффициент пропорциональности, т - масса воздуха при расходе С

и„ = 0*,„/F„í ~ начальная скорость на входе в канавки абразивного слоя, соответствующая тангенциальной скорости выхода холодного потока а из вихревой трубки,

й)2г1рт/к-и^ит ~ критическая или предельная скорость, к которой

стремится скорость итт при неограниченном возрастании времени Скорость истечения определяется как

(42)

+ 1

где <р - угол наклона траектории движения потока воздуха, г„ - средний радиус алмазного слоя,

^ _ *У» + ио — параметр замены IV»

При определении геометрических параметров формообразующих элементов режущей поверхности было установлено, что если на круге сделать ряд чередующихся выступов и канавок с постоянным или периодически изменяющимся шагом, то период работы одного режущего выступа будет меньше времени теплового насыщения При этих условиях температура в зоне контакта из-за прерывания процесса резания будет уменьшаться Одинаковая степень понижения температуры может быть получена при различных сочетаниях режущих выступов и канавок Поэтому в работе проведен выбор геометрических параметров кругов не только с учетом теплонапряженности процесса, но и их износостойкости

Важнейшей характеристикой абразивного инструмента является количество активных абразивных зерен на единице рабочей поверхности

шлифовального круга Знание этой характеристики позволит правильно представлять размеры среза, осуществляемого одним зерном, и определять нагрузку, приходящуюся на одно зерно, от которой зависит стойкость инструмента

Существующие методы определения количества зерен на рабочей поверхности круга весьма разнообразны и дают противоречивые показатели Поэтому для уточнения имеющихся данных была разработана математическая модель абразивного инструмента, которая позволила получить более объективную оценку информации об этой характеристике абразивного инструмента На ее основе предложена формула для расчета средневероятной толщины среза, снимаемого одним зерном

Математические зависимости для расчета ожидаемого количества режущих зерен на поверхности инструмента были получены для сверхтвердых материалов

Расчет толщины среза, снимаемого одним зерном, позволил определить величину продольной подачи (скорости детали), являющейся одним из основных параметров режимов резания Так применительно к шлифованию прерывистым инструментом, если выбран абразивный материал и его параметры, установлена допустимая толщина срезаемого слоя в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала и скорости резания, то зависимость по определению скорости детали будет

(0,0124 + 0,65^) vkp г,р К, аи тр (4 3)

г„ /

где р - радиус вершины зерна, К2 - концентрация, г„, гт, гср - геометрические параметры алмазоносного слоя, тр - вероятное количество зерен на 1 мм2, участвующих в работе, ат - толщина срезаемого слоя

Выбранный режим обработки с учетом соотношения площадей режущих выступов и канавок обеспечивает максимальный съем металла, при условии, что толщина срезов не превышает средневероятных критических значений, при которых наступает разрушение абразивного зерна

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в данной главе, позволили

разработать конструкцию алмазного прерывистого инструмента с подачей охлажденного воздуха в зону резания для торцового шлифования плоских поверхностей,

- разработать методику выбора характеристик и геометрических параметров инструмента,

- получить математическую зависимость для определения траектории движения воздуха, позволяющую рассчитать радиус геометри-

ческой формы канавки, при которой будет максимальная скорость истечения воздуха,

получить зависимости, позволяющие выбирать режимы обработки с учетом возможного съема металла одним зерном с целью максимальной интенсификации процесса обработки В пятой главе приведены результаты исследований технологических показателей шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением Для сравнения были проведены экспериментальные исследования и по шлифованию прерывистым инструментом с подачей СОЖ, и обычным (сплошным) алмазным инструментом с подачей СОЖ поливом

Экспериментальные исследования по определению температуры в зоне шлифовании прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением подтверждают теоретические расчеты Температурные кривые, записанные полуискусственной термопарой, заделанной в шлифуемый образец, показывают уменьшение контактной температуры до 40 - 50 % в зависимости от режима шлифования и конструкции прерывистого инструмента

Оценка эффективности шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением определялась по технико-экономическим показателям силы резания, шероховатость, непрямолинейность, микротвердость, интенсивность съема металла и удельный расход алмазов

Экспериментальные зависимости сил резания, шероховатости, производительности и расхода алмазов от режимов обработки и характеристик инструмента позволили объяснить преимущества плоского шлифования алмазным прерывистым инструментом с подачей воздушного вихревого охлаждения в зону резания Это достигается за счет создания лучших условий для подвода охлажденного воздуха и выноса шлама из зоны резания Охлажденный воздух позволяет зернам шлифовального инструмента работать при значительных нагрузках, и поглощает тепло, развиваемого в зоне контакта шлифовального круга и обрабатываемого материала В связи с этим в плоскости контакта шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью устанавливается более низкая температура, чем на соответствующей плоскости круга и обрабатываемой поверхности при использовании смазочно-охлаждающей жидкости Связка шлифовального инструмента с вихревым охлаждением защищена от теплового разрушения и поэтому прочно и долго удерживает зерно, сохраняя его стабильные режущие свойства Это снижает /температуру и силы резания, позволяет интенсифицировать режимы шлифования

Быстровращающийся шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением обладает большей режущей способностью, в результате слой металла на каждой элементарной площадке обрабатываемой по-

верхности за время контакта с кругом полностью срезается и образуется малая шероховатость и неплоскостность, повышается микротвердость Увеличение режущей способности круга позволяет снизить удельный износ прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением и повысить производительность обработки

Увеличенная скорость истечения воздушного вихревого потока из канавок инструмента по сравнению со скоростью смазочно-охлаждающей жидкости, позволяет потоку воздуха без разбрызгивания и потерь непосредственно поступать в зону шлифования, что позволяет значительно уменьшить засаливание круга, коэффициент трения и мощность, затрачиваемую на шлифование, что приводит к снижению теплонапряженности процесса шлифования и сил резания

В результате исследований физико-механического состояния поверхностного слоя получены кривые, характеризующие микротвердость, позволяющие выявить рациональные, с точки зрения обеспечения качества поверхностного слоя, режимы шлифования Изучение микросгруктуры при шлифовании инструментом с воздушным вихревым охлаждением при обработке стали ХВГ показали полную идентичность строения поверхностного слоя и фазового состава с глубинными слоями

При внедрении алмазного прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением в промышленность требуется выбор и обоснование оптимальных режимов шлифования, позволяющих обеспечивать максимальную производительность обработки при выполнении заданных требований к качеству получаемых поверхностей В результате исследований были получены поверхности отклика в области оптимума с помощью двухмерных сечений (рис. 5 1)

Анализ нескольких линий равного отклика дает возможность показать характер изменения функции отклика при варьировании различных факторов и найти оптимальные решения, при наличии нескольких параметров оптимизации Путем наложения сечений можно выбирать такое сочетание режимов шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, которые позволяют решать задачи оптимизации технологического процесса обработки

Теоретические и экспериментальные исследования и промышленное внедрение высокоэффективного способа шлифования показали, что шлифование прерывистыми кругами с воздушным вихревым охлаждением зоны резания обеспечивают значительное повышение производительности, улучшения качества и увеличение долговечности плоских поверхностей

ю го зо < о Ч "/**> Рис 5 1 Двухмерные сечения поверхностей отклика Сплошная линия -шероховатость Яа, мкм, штрих-пунктирная линия - тангенциальная составляющая силы резания Н, шриховая линия - удельный расход алмазов цал при глубине шлифования / = 0,3 мм

На основании экспериментальных исследований разработаны рекомендации по выбору оптимальных режимов шлифования алмазным прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением зоны резания для обработки плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 13ХНЗА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В результате выполненного комплекса исследований осуществлено решение актуальной научно-технической проблемы повышения эффективности алмазного торцового шлифования за счет применения прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением зоны резания при обработке плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 1ЗХНЗА путем разработки вопросы технологии шлифования

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1 Проведенный анализ особенностей процесса торцового шлифования показал, что снижение теплонапряженности процесса можно обеспечить прерывистыми кругами с воздушным вихревым охлаждением

2 Проведено исследование теплообразования при шлифовании прерывистыми инструментами с подачей холодного воздушного потока в зону резания Полученные зависимости температурного поля поверхности детали при шлифовании устанавливают влияние длин рабочих выступов и канавок, количества вихревых трубок, скорости истечения, температуры и расхода холодного вихревого потока воздуха

Полученные теплофизические параметры воздушного вихревого охлаждения (увеличение скорости истечения потока, степени расширения, доли холодного потока и уменьшение влажности воздушного потока), позволяют снизить теплонапряженность процесса за счет увеличения эффекта охлаждения в зоне шлифования

Изменение весовой доли холодного потока неоднозначно влияет на эффект охлаждения Максимум эффекта охлаждения достигается при весовой доле холодного потока равной 0,25. При дальнейшем увеличении весовой доли холодного потока эффект охлаждения уменьшается и исчезает при 1

Эффект охлаждения заметно возрастает с ростом степени расширения вихревого воздушного потока, особенно в интервале 1 - 8, и снижении давления холодного потока При дальнейшем возрастании степени расширения или уменьшении влажности воздуха темп роста эффекта охлаждения снижается

3 Разработанная новая конструкция прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением, позволяет снизить температуру в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью за счет подачи холодного воздушного потока изнутри инструмента в канавки режущей поверхности круга

Установлено, что более интенсивное уменьшение температуры обрабатываемой поверхности происходит с увеличением длины канавки, количества вихревых трубок, скорости истечения воздушного вихревого потока

Максимальная производительность инструмента достигается при форме канавки близкой к дуге параболической спирали, максимальный эффект охлаждения достигается при сечении канавки, сужающейся по направлению истечения потока воздуха из инструмента

4 Выполнено комплексное исследование функциональных (силовых, температурных) и выходных (шероховатость, неплоскостность, микротвердость обрабатываемой поверхности) параметров процесса шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением переменных характеристик в производственных условиях при обработке сталей 45, ХВГ, 13ХНЗА

Результаты исследований выявили существенные технологические преимущества разработанной конструкции инструмента в стабилизации

функциональных и выходных параметров процесса торцового шлифования Разработана методика проектирования технологического процесса шлифования плоских поверхностей прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, обеспечивающую интенсификацию режимов обработки, повышение производительности и улучшение качества обрабатываемых поверхностей, и увеличение стойкости инструмента

5 На основании экспериментальных исследований разработаны рекомендации по выбору оптимальных режимов шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 13XH3A Установлено, что шероховатость Ra = 0,02 - 0,10 мкм, неплоскостность 0,003 - 0,006 мм может быть получена при v0 = 4 - 6,0 м/мин, / = 0,2 -0,4 мм, v„p = 38 - 45 м/с

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях:

1 Долганов А М Тепловой режим абразивного зерна при шлифовании / Сб науч тр аспирантов и преподавателей, посвященный памяти Ф Ю Свитковского Под ред Т Н Ивановой Ижевск - Екатеринбург изд-во Института экономики Ур РАН, 2003 С 170-173

2 Долганов А М , Иванова Т Н Технологические возможности повышения производительности шлифования Сб ст VIII Всероссийской науч -техн конф «Современные технологии в машиностроении» 23-24 декабря 2004 г Пенза Приволжский дом знаний, 2004 Стр 50-52

3 Долганов А М Влияние процесса торцового шлифования на качество обрабатываемых плоских поверхностей / Сб V международной науч -техн Интернет конф «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения «Технология - 2004» -Орел ОрелГТУ, 2004

4 Долганов А М , Иванова Т Н , Люпа Д С Некоторые особенности алмазного торцового шлифования металлов Материалы VIII межд науч-практич конф «Наука и образование-2005», том 61 Техника - Днепропетровск Наука и образование, 2005 стр 71 -74

5 Долганов А М , Иванова Т Н , Люпа Д С Исследование, разработка и применение технологических процессов шлифования в машиностроении / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т.1 Сборник трудов Первой междун науч -практич конф «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» / Под ред А П Кудинова, Г Г Матвиенко СПб изд-во Политехи ун-та, 2005 С 223-225

6 Долганов А М , Иванова Т Н , Люпа Д С Современные тенденции в управлении процессом шлифования Сб ст X международной на-уч-техн конф «Современные тенденции развития транспортного машиностроения» - Пенза Пензенский государственный университет, 2005 С 39-41

7 Долганов А М Исследование температурного поля при шлифовании Сб ст международной науч -техн конф «Проблемы исследования и проектирования машин» 24 - 25 ноября 2005 г. - Пенза НОУ «Приволжский дом знаний», 2005 С 81-84

8 Долганов А М , Иванова Т.Н Образование и регулирование микрорельефа поверхности детали при шлифовании. Сб научных тр на-учно-практ конф «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» Том 2 Технические науки - Одесса Черноморье, 2005 С 69-71

9 Долганов А М Анализ работоспособности шлифовального алмазного инструмента Сб научных тр «Технологическое обеспечение надежности и долговечности машин - Ижевск ИПМ УрО РАН, 2006 С 141-144

10 Долганов А М Исследование теплонапряженности процесса торцового шлифования / Обработка металлов Технология Оборудование, Инструменты № 1(30), 2006 Стр 35-37

11 Долганов А.М Шлифовальный инструмент XXI века Сб. ст IV международной науч -техн конф «Материалы и технологии XXI века» 23 - 24 марта 2006 г - Пенза НОУ «Приволжский дом знаний», 2006 С 131-133

12 Долганов А М , Иванова Т Н Исследование температуры оснастки при шлифовании / Прогрессивные технологии и системы машиностроения. межд сб науч тр - Донецк ДонНТУ, 2006 -вып 31 -С 111-119

13 Долганов А М Теоретические предпосылки для определения оптимальных параметров алмазного прерывистого инструмента Сб научных тр научно-практ конф «Современные направления теоретических и прикладных исследований» Т 3 Технические науки -Одесса Черноморье,2006 С 4-8

14 Долганов А М , Иванова Т Н Научно-технологическое обеспечение процесса шлифования как высокой технологии XXI века / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование Т 6 Сб тр Второй международной научно-практической конф «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» / Под ред А П Кудинова, Г Г Матвиенко, В Ф Самохина 07-09 02 2006, СПб изд-во Политехнического унта, 2006 С 58-59

15 Долганов А М Повышение эффективности шлифования за счет применения инструмента с вихревым охлаждением Сб статей международной научно-техн конф «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» Волжский Волжский институт строительства и технологий (филиал) ВолгГАСУ, 2006 с 142 - 145

16 Долганов АМ Перспективный шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением Сб ст 4 Всероссийской науч-пракг конф 23 03 2006 «Проблемы повышения эффективности металлообработки на современном этапе» Новосибирск Новосибирский государственный технический университет», 2006 с 55-59

17 Долганов АМ Современные проблемы применения смазочно-охлаждающих технологических средств при обработке труднообрабатываемых материалов Сб научных тр межд научно-практ конф. «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2006» Том 2 Технические науки -Одесса Черноморье, 2006 С 61-64

18 Долганов А М Применение воздушного охлаждения как высокой технологии при обработке металлов / Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование Т 8 Сб тр Третьей международной научно-практической конф «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» / Под ред АП Кудинова, Г Г. Матвиенко 14-17 03 2007, СПб изд-во Политехнического ун-та, 2007 С 212-213

19 Долганов А М , Иванова Т Н Применение вихревого эффекта охлаждения при шлифовании / Прогрессивные техноло1 ии и системы машиностроения межд сб науч 1р - Донецк ДонНТУ, 2007 - вып 31 - С 133 - 137

20 Долганов А М Теоретические основы вихревого эффекта охлаждения при шлифовании Сб научных тр научно-практ конф «Современные направления теоретических и прикладных исследований» Т 3 Технический науки - Одесса Черноморье, 2007. С 26 -30

21 Долганов А М, Схиртладзе А Г, Кареев В Н и др Пневматические системы и устройства технологического оборудования Учебное пособие / Под общ ред Ф Ю Свитковского, К Н Масалова - Екатеринбург - Ижевск Изд-во Института Экономики УрО РАН, 2004 -120 с

22 Долганов А М , Иванова Т Н Современная оснастка в технологии алмазного торцового шлифования плоских поверхностей Монография Ижевск Изд-во Института Экономики УрО РАН, 2007 -387 с

23 Решение о выдаче патента РФ на изобретение «Шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением» МПК В240 7/10, В24В 55/02 Долганов А М, Иванова Т Н /Россия/, заявл 26 12 2005

Долганов Александр Михайлович

Совершенствование технологии шлифования плоских поверхностей с воздушным вихревым охлаждением

Автореферат

ЛР № 020764 от 29 04 98 г

Подписано в печать 04 05 2007 Формат 60x84 1/16 Отпечатано на ризографе. Уч-изд л 1,68 Уел печл 1,47 Тираж 100 экз Заказ № 298/1

Издательство Института экономики УрО РАН 620014, Екатеринбург, ул Московская, 29

Введение

Глава 1. Основные направления совершенствования технологии ал- 9 мазного торцового шлифования путем применения смазочно-охлаждающих технологических средств

1.1. К выбору альтернативного смазочно-охлаждающего техноло- 9 гического средства при алмазном торцовом шлифовании

1.2. Физические процессы, происходящие в зоне шлифования при 12 охлаждении воздушным потоком

1.3. Совершенствование способов и устройств подачи воздушного 19 потока в зону шлифования

Цель и задачи исследований

Глава 2. Тепловые процессы и основные параметры формообразую- 27 щей режущей поверхности алмазного инструмента

2.1. Теоретические предпосылки при исследовании тепловых явле- 27 ний при шлифовании

2.2. Нестационарный тепловой режим шлифования и его зависи- 29 мость от геометрических параметров инструмента

2.3. Расчет коэффициента теплообмена

Выводы по главе 2.

Глава 3. Исследование теплофизических параметров воздушного вихревого эффекта

3.1. Вихревой эффект. Конструкция вихревых трубок

3.2. Закономерности движения потока воздуха в вихревой трубке

3.3. Определение геометрических и теплофизических параметров 49 вихревой трубки

3.4. Расчет температуры холодного и горячего потоков и основных 57 конструктивных параметров вихревой трубки

3.4.1. Расчет конструктивных параметров вихревой трубки и температуры холодного потока на выходе

3.4.2. Расчет температуры горячего потока на выходе из вихре- 66 вой трубки

3.5. Экспериментальные параметры вихревого эффекта

Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка шлифовального инструмента с вихревым охлаж- 74 дением и теоретические предпосылки для определения оптимальных его параметров

4.1. Разработка конструкции шлифовального инструмента с вихре- 74 вым охлаждением для обработки плоских поверхностей

4.2. Расчет шлифовального инструмента с вихревым охлаждением

4.2.1. Определение характеристик и геометрических размеров 82 абразивного инструмента

4.2.2. Определение траектории движения газа на торцовой по- 85 верхности круга

4.2.3. Определение геометрических параметров формообразую- 91 щей поверхности

4.3. Теоретические и экспериментальные исследования режущего 92 профиля поверхности алмазного торцового инструмента

4.4. Балансировка прерывистого шлифовального инструмента с 105 воздушным вихревым охлаждением

Выводы по главе 4.

Глава 5. Технологические основы шлифования алмазным инструмен- 110 том с вихревым охлаждением

5.1. Экспериментальное исследование температуры в зоне резания

5.2. Результаты исследований температурных полей при торцовом 114 шлифовании

5.3. Силы резания при алмазном шлифовании

5.4. Основные показатели качества поверхностного слоя обраба- 128 тываемой детали

5.4.1 Зависимость шероховатости поверхности от режимов об- 128 работки и параметров инструмента

5.4.2. Исследование формы обработанной поверхности при прерывистом шлифовании

5.4.3. Исследование физико-механического состояния поверхно- 137 стного слоя

5.5. Производительность процесса, износостойкость инструмента и 141 силы резания при шлифовании

5.6. Определение оптимальных условий процесса шлифования ин- 147 струментом с вихревым охлаждением

5.7. Технико-экономические показатели применения алмазного 154 прерывистого инструмента с вихревым охлаждением

Выводы по главе 5.

Развитие современной промышленности характеризуется усилением конкуренции на рынках, где наука стала определяющим фактором и мощной производительной силой в этой борьбе. Производительной силой, определяющей конкурентоспособность предприятий, является технология производства. Прогресс технологии - разработка и внедрение новых материалов, инструментов, методов и процессов, интенсификация технологических режимов, предопределяют качество и количество выпускаемой продукции, ее себестоимость.

Если рассматривать развитие технологии как науки, то необходимо отметить, что за последнее время она заняла одно из ведущих мест. Известно, что многие технологические процессы и решения считаются национальным богатством и оказывают большое влияние на дальнейшее развитие целых направлений фундаментальных наук.

Одно из ведущих мест в технологической науке обработки материалов резанием занимают технологические процессы финишных операций с применением алмазных шлифовальных кругов, которые позволяют обрабатывать практически все существующие и вновь разрабатываемые конструкционные материалы и окончательно формируют поверхностный слой деталей, определяющий их эксплуатационные свойства.

Сложность процесса шлифования и сопровождающих его явлений вызывает необходимость глубокого теоретического и экспериментального изучения физической сущности явлений, происходящих при алмазной обработке материалов. Благодаря фундаментальным работам известных ученых Ящерицына П.И., Маслова Е.Н., Якимова А.В., Полянчикова Ю.Н., Резникова А.Н., Евсеева Д.Г., Попова С.А., Филимонова J1.H., Худобина JI.B. и других созданы научные основы процесса шлифования, разработаны технологические методы абразивной обработки, которые широко и успешно применяются в различных отраслях машиностроения. Этими работами и опытом предприятий убедительно показаны широкие возможности процессов шлифования по обеспечению высокого качества деталей машин при обработке.

Однако множество факторов, изменяющихся во времени, приводят к нестабильности процесса шлифования. Кроме того, на производительность и качество обработки существенное влияние оказывает метод шлифования. В этой связи создание процессов интенсивного бездефектного шлифования на базе новых конструктивных и технологических решений представляет собой научную проблему, имеющую большое значение. Одним из таких решений является разработка и исследование процесса торцового шлифования прерывистыми инструментами.

Эффективность процесса шлифования, интенсивность изнашивания абразивного инструмента, качество обработанной поверхности и другие характеристики, сопровождающие процесс шлифования зависят от свойств внешней среды, в которой происходит резание. Принудительное изменение свойств этой среды - один из путей управления и оптимизации процесса шлифования.

В результате анализа современного состояния технологии шлифования с применением смазочно-охлаждающих технологических средств, выявлено, что известные способы при высокой эффективности, тем не менее имеют ряд недостатков либо ухудшают санитарно-гигиеническую обстановку, либо требуют разработки сложных громоздких устройств, многоступенчатой сепарации и обезвреживания отработавших СОТС, что приводит к увеличению стоимости их утилизации.

Традиционной и самой распространенной экологически чистой сма-зочно-охлаждающей средой является атмосферный воздух. Применение охлажденного воздушного вихревого потока в процессе шлифования значительно влияет на понижение температуры в зоне резания. И это зависит не только от теплообмена, но и от свойств холодного потока воздуха.

Потребность машиностроения в обеспечении стабильного качества при производительном плоском торцовом шлифовании с одной стороны и недостаточная изученность возможностей воздушного вихревого охлаждения при шлифовании с другой стороны, предопределили необходимость и актуальность выполнения данной работы.

В свете этих задач автором поставлена цель: совершенствование технологии процесса шлифования прерывистыми торцовыми кругами с применением в качестве смазочно-юхлаждающего средства охлажденного потока воздуха и влияние этого процесса на качество обработанной поверхности и производительность обработки.

В данной работе исследованы тепловые процессы, сопровождающие плоское шлифование торцом алмазного прерывистого инструмента с подачей холодного воздуха непосредственно в зону резания; установлены их основные закономерности; определены теплофизические параметры вихревого охлаждения для управления потоком, направленным в зону шлифования; выявлены технологические возможности процесса шлифования прерывистыми торцовыми кругами; разработана математическая модель режущего профиля формообразующей части абразивного инструмента; предложены пути повышения качества и производительности. Разработана методика решения задач оптимизации технологического процесса обработки плоских поверхностей. Получены алгоритм и программа по определению оптимальных режимов шлифования в зависимости от заданных факторов. Разработан инструмент для торцового шлифования с воздушным вихревым охлаждением, расширяющий технологические возможности обработки плоских поверхностей.

Практическая ценность работы заключается в повышения производительности труда, улучшение показателей качества обработанных поверхностей, увеличении стойкости абразивного инструмента. Полученные результаты позволяют разработать технологический процесс обработки сталей 45, ХВГ, 13XH3A, обеспечивающий необходимые требования к деталям на стадии окончательной обработки.

Исследования, результаты которых изложены в диссертации, проводились в соответствии с программой научно-исследовательских работ ОАО «Ижевский завод нефтяного машиностроения», ГОУ ВПО ИжГТУ и гранта Министерства образования Российской Федерации «Возможности абразивного инструмента в совершенствовании технологии производства» Т02-06.3-400.

Разработанные на основе проведенных исследований рекомендации переданы и приняты рядом предприятий Удмуртской Республики.

Основные положения диссертации докладывались на республиканских, международных и всероссийских конференциях и семинарах. Основное содержание работы опубликовано в 22 работах и защищено патентом на изобретение РФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В результате выполненного комплекса исследований осуществлено решение актуальной научно-технической проблемы повышения эффективности алмазного торцового шлифования за счет применения прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением зоны резания при обработке плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 13XH3A.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Проведенный анализ особенностей процесса торцового шлифования показал, что снижение теплонапряженности процесса можно обеспечить прерывистыми кругами с воздушным вихревым охлаждением.

2. Проведено теоретическое исследование теплообразования при шлифовании прерывистыми инструментами с подачей холодного воздушного потока в зону резания. Полученные зависимости температурного поля поверхности детали при шлифовании устанавливают влияние длин рабочих выступов и канавок, количества вихревых трубок, скорости истечения, температуры и расхода холодного вихревого потока воздуха. Полученные теплофизические параметры воздушного вихревого охлаждения (увеличение скорости истечения потока, степени расширения, доли холодного потока и уменьшение влажности воздушного потока), позволяют снизить теплонапряженность процесса за счет увеличения эффекта охлаждения в зоне шлифования.

Изменение весовой доли холодного потока неоднозначно влияет на эффект охлаждения. Максимум эффекта охлаждения достигается при весовой доле холодного потока равной 0,25. При дальнейшем увеличении весовой доли холодного потока эффект охлаждения уменьшается и исчезает при 1.

Эффект охлаждения заметно возрастает с ростом степени расширения вихревого воздушного потока, особенно в интервале 1 + 8, и снижении давления холодного потока. При дальнейшем возрастании степени расширения или уменьшении влажности воздуха темп роста эффекта охлаждения снижается.

3. Разработанная новая конструкция прерывистого инструмента с воздушным вихревым охлаждением позволяет снизить температуру в зоне контакта инструмента с обрабатываемой поверхностью за счет подачи холодного воздушного потока изнутри инструмента в канавки режущей поверхности круга.

Установлено, что более интенсивное уменьшение температуры обрабатываемой поверхности происходит с увеличением длины канавки, количества вихревых трубок, скорости истечения воздушного вихревого потока.

Максимальная производительность инструмента достигается при форме канавки близкой к дуге параболической спирали, максимальный эффект охлаждения достигается при сечении канавки, сужающейся по направлению истечения потока воздуха из инструмента.

4. Выполнено комплексное исследование функциональных (силовых, температурных) и выходных (шероховатость, неплоскостность, микротвердость обрабатываемой поверхности) параметров процесса шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением в производственных условиях при обработке сталей 45, ХВГ, 13XH3A.

Результаты исследований выявили существенные технологические преимущества разработанной конструкции инструмента в стабилизации функциональных и выходных параметров процесса торцового шлифования. Разработана методика проектирования технологического процесса шлифования плоских поверхностей прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением, обеспечивающую интенсификацию режимов обработки, повышение производительности и улучшение качества обрабатываемых поверхностей, и увеличение стойкости инструмента.

5. На основании экспериментальных исследований разработаны рекомендации по выбору оптимальных режимов шлифования прерывистым инструментом с воздушным вихревым охлаждением плоских поверхностей из сталей 45, ХВГ, 13XH3A. Установлено, что шероховатость Ra = 0,02 - 0,10 мкм, неплоскостность 0,003 - 0,006 мм может быть получена при vd = 4 - 6,0 м/мин, t = 0,2 - 0,4 мм, vKp = 38-45 м/с.

Из вышеизложенного видно, что проблема повышения эффективности обработки плоских поверхностей решалась комплексно. Теоретические исследования подтверждались экспериментально. На их основе разрабатывались основные положения технологии процесса алмазного торцового прерывистого шлифования, которые предложены для внедрения и приняты в виде типовой технологии при обработке плоских поверхностей из труднообрабатываемых материалов на предприятиях.

Научная и практическая ценность результатов подтверждена патентами Российской Федерации на изобретение.

Теоретические и экспериментальные исследования и широкое промышленное внедрение высокоэффективного способа шлифования показали, что прерывистое шлифование обеспечивает значительное повышение производительности и улучшение качества.

1. Абразивные материалы и инструменты: Каталог / ВНИИМАШ. М.: ВНИИТЭМР, 1986.360с.

2. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении. / Под ред. Н.Г. Бруевича. М.: Машиностроение, 1987. 264с.

3. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении. / Под общ. ред. Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова. М.: машиностроение, 1986.256с.

4. Алексеев Н.С. Экспериментальный выбор абразивного материала шлифовальных кругов. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 1(12), 2001. С. 49-50.

5. Алиев Т.А. Экспериментальный анализ. М.: Машиностроение, 1991. 272с.

6. Алмазно-абразивный инструмент на металлических связках для обработки твердого сплава и стали. / В.Н. Галицкий, А.В. Курищук, В.А. Муровский. Киев: Наукова думка, 1986.144 с.

7. Алмазный инструмент: Каталог. / Под ред. A.M. Прокопенко. М.: ВНИИалмаз, 1985.118 с.

8. Анализ и оптимизация операции шлифования. Ю.Н. Полянчиков, А.Н. Воронцова, Н.А. Чернышев и др. М.: Машиностроение, 2003. 270 с.

9. Ю.Баранчиков В.И., Тарапанов А.С., Харламов Г.А. Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. М.: Машиностроение, 2002.264 с.

10. П.Бишутин С.Г. Прогнозирование состояния поверхностного слоя шлифовальных деталей. / Справочник инженерный журнал. № 8, 2002. С. 59-61.

11. Бишутин С.Г., Съянов С.Ю. Теоретическое определение параметров шероховатости поверхности при шлифовании и электроэрозионной обработке. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 1(12), 2001. С. 16-18.

12. Булыжев Е.М. Ресурсосберегающее применение смазочно-охлаждающих жидкостей при металлообработке / Е.М. Булыжев, JI.B. Худобин. -М.: Машиностроение, 2004. 352с.

13. Гольдшмидт М.Г., Брюхов В.В. Методика эксперимента по определению остаточных напряжений. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 2(13), 2001. С. 38-39.

14. Горленко О.А., Бишутин С.Г. Модель рабочей поверхности абразивного инструмента / СТИН. № 2,1999. С. 25-28.

15. Грабченко А.И., Пыжов И.Н., Култышев С.А. Шлифование плоских поверхностей алмазными кругами на металлической связке // Станки и инструмент. 1991. № 7. С. 26 28.

16. Грабченко А.И., Пыжов И.Н., Култышев С.А. Расширение технологических возможностей процесса алмазного шлифования // Станки и инструмент. 1991. № 6. С. 34 36.

17. Гурьянихин В.Ф. Повышение эффективности шлифования заготовок из труднообрабатываемых материалов // Вестник машиностроения. 1992. № 3. С. 52-57.

18. Гуськов В.Т., Колмогоров П.В., Свитковский Ф.Ю. Выбор характеристик алмазных кругов по тепловому режиму работы зерна // Резание и инструменты. Харьков: Высш. шк., 1986. Вып. 34.С.18 22.

19. Гуськов В.И. Новый метод измерения температуры в зоне шлифования // Вестник машиностроения. 1994. № 6. С. 74-75.

20. Давыдов В.Н. Использование температурного критерия для оценки режущей способности шлифовального круга // Известия вузов. 1987. № 2. С. 151-155.

21. Долганов A.M. Тепловой режим абразивного зерна при шлифовании / Сб. науч. тр. аспирантов и преподавателей, посвященный памяти Ф.Ю. Свитковского. Под ред. Т.Н. Ивановой. Ижевск Екатеринбург: изд-во Института экономики Ур РАН, 2003. С. 170 -173.

22. Долганов A.M., Иванова Т.Н., Люпа Д.С. Некоторые особенности алмазного торцового шлифования металлов. Материалы VIII межд. науч-практич. конф. «Наука и образование-2005», том 61. Техника. Днепропетровск: Наука и образование, 2005. стр. 71-74.

23. Долганов A.M. Исследование температурного поля при шлифовании. Сб. ст. международной науч.-техн. конф. «Проблемы исследования и проектирования машин». 24 25 ноября 2005 г. - Пенза: НОУ «Приволжский дом знаний», 2005. С. 81-84.

24. Долганов A.M. Анализ работоспособности шлифовального алмазного инструмента. Сб. научных тр. «Технологическое обеспечение надежности и долговечности машин. Ижевск: ИПМ УрО РАН, 2006. С. 141144.

25. Долганов A.M. Исследование теплонапряженности процесса торцового шлифования. / ж. Обработка металлов. Технология. Оборудование, Инструменты № 1(30), 2006. Стр. 35-37.

26. Долганов A.M. Шлифовальный инструмент XXI века. Сб. ст. IV международной науч.-техн. конф. «Материалы и технологии XXI века». 23 -24 марта 2006 г. Пенза: НОУ «Приволжский дом знаний», 2006. С. 131-133.

27. Долганов A.M., Иванова Т.Н. Исследование температуры оснастки при шлифовании. / Прогрессивные технологии и системы машиностроения: межд. сб. науч. тр.-Донецк: ДонНТУ, 2006.-вып. 31.-С. 111-119.

28. Кудинова, Г.Г. Матвиенко. 14-17.03.2007, СПб: изд-во Политехнического ун-та, 2007. С. 212-213.

29. Долганов A.M., Иванова Т.Н. Применение вихревого эффекта охлаждения при шлифовании. / Прогрессивные технологии и системы машиностроения: межд. сб. науч. тр. Донецк: ДонНТУ, 2007. - вып. 31. - С. 133-137.

30. Долганов A.M. Теоретические основы вихревого эффекта охлаждения при шлифовании. Сб. научных тр. научно-практ. конф. «Современные направления теоретических и прикладных исследований». Т. 3. Технические науки. Одесса: Черноморье, 2007. С. 26 - 30.

31. Долганов A.M., Иванова Т.Н. Современная оснастка в технологии алмазного торцового шлифования плоских поверхностей. Монография. Ижевск: Изд-во Института Экономики УрО РАН, 2007. 387 с.

32. Драпкин Б.М., Прокопьев М.А., Тимофеев М.В. Регламентация режимов шлифования с учетом субструктурных и структурно фазовых превращений в материале поверхностного слоя / Справочник инженерный журнал. №7, 2003. С. 59-61.

33. Дубинкин Д.М. Влияние формы шлифовальных зерен обдирочных кругов на теплонапряженность процесса шлифования. / ж. Обработка металлов. Технология. Оборудование, Инструменты № 1,2007. С. 14-16.

34. Дубровский П.В. Остаточные напряжения после обработки заготовок импрегнированным лепестковым кругом // Управление качеством финишных методов обработки: Сб. науч. тр. Пермь: ПГТУ, 1996. С. 43 -48.

35. Дульнев Г.Н. Применение ЭВМ для решения задач теплобмена. М.: Высшая школа, 1990. 207 с.

36. Еланова Т.О. Финишная обработка изделий алмазным шлифовальным инструментом. М.: ВНИИТЭМР, 1991. 52с.

37. Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента. М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит. 1987. 320с.

38. Ермаков Ю.М. Шлифование и его возможности. // СТИН. 1995. № 8. С. 38 43.

39. Ермаков Ю.М., Степанов Ю.С. Современные способы эффективной абразивной обработки. М.: ВНИИТЭМР, 1992. 64с.

40. Ермаков Ю.М., Степанов Ю.С. Современные тенденции развития абразивной обработки. М.: ВНИИТЭМР, 1991. 52с.

41. Иванова Т.Н. Перспективные направления в совершенствовании обработки плоских поверхностей шлифованием / ж. Обработка металлов. № 1(18), 2003. Стр. 16-18.

42. Капанянц Э.Ф. и др. Точность обработки при шлифовании. Минск: Наука и техника, 1987.152с.

43. Качество машин: Справочник. В 2 тт. / А.Г. Суслов, Ю.В. Гуляев, A.M. Дальский и др. М.: Машиностроение, 1995.

44. Кащук В.А., Верещагин Д.Б. Справочник шлифовщика. М.: Машиностроение, 1988.480с.

45. Киселев К.С., Шишов Г.Я. Эффективность шлифования заготовок из труднообрабатываемых материалов с алмазной правкой круга // Вестник машиностроения. 1992. № 4. С. 53 55.

46. Киселев Е.С., Унянин А.Н, Курзанова С.З. Технологическая эффективность современных СОЖ для лезвийной обработки // СТИН. 1995. № 11. С. 22-24.

47. Колесников Г.С. Моделирование сложных систем. М.: МИРЭА, 1986. 95с.

48. Колчеманов Н.А. Прогноз развития алмазной подотрасли в новых экономических условиях // Вестник машиностроения. 1992. № 3. С. 9-10.

49. Конструкция шлифовальных станков / Т.А. Альперович, К.Н. Константинов, А.Я. Шапиро. М.: Высшая школа, 1989.288с.

50. Коротков А.Н., Цехин А.А. Повышение эксплуатационных характеристик и конкурентоспособности шлифовальных инструментов. / Инструмент Сибири. № 4(7), 2000. С. 12-13.

51. Коротков А.Н. Повышение эксплуатационных возможностей шлифовальных инструментов. / Инструмент Сибири. № 2(11), 2001. С. 6-8.

52. Коротков А.Н. Исследование износа зерен в шлифовальном круге. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 4(21), 2003. С. 16-18.

53. Коротков А.Н. Целесообразность расширения понятия характеристики шлифовального инструмента. / СТИН, № 5,1998. С. 12-15.

54. Коротков А.Н. Эксплуатационные свойства абразивных материалов. -Красноярск: изд-во Красноярского ун-та, 1992. 122 с.

55. Короткова Л.П. Улучшение шлифуемости быстрорежущих сталей. / Инструмент Сибири. № 2(11), 2001. С. 28-29.

56. Коршунов В.Я. Оптимизация технологических условий абразивной обработки // Станки и инструменты. 1990. № 5. С. 11-14.

57. Кошкин Н.И., ШиркевичМ.Г. Справочник по физике. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988.256 с.

58. Кугультинов С.Д., Ковальчук А.К., Портнов И.И. Технология обработки конструкционных материалов. М.: изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.-672 с.

59. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985. 89с.

60. Лоскутов В.В. Шлифовальные станки. М.: Машиностроение, 1988.176с.

61. Люкшин B.C. Исследование формы шлифовальных зерен. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 3(24), 2004. С. 15-16.

62. Машиностроение. Энциклопедия / Ред. совет К.В. Фролов (пред.) и др. Технология изготовления деталей машин. Т. III-3. М.: Машиностроение, 2000.480 с.

63. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. Куйбышев: КуАН, 1988.

64. Металлообрабатывающее оборудование машиностроительных производств / Иванова Т.Н. и др. Под ред. Ф.Ю. Свитковского. Ижевск Екатеринбург: Изд-во Института Экономики Ур РАН, 2003.627 с.

65. Мечник В.А. О температурном критерии для оценки режущей способности алмазного круга // Известия вузов. Сер. Машиностроение, 1990. № 6 . С. 91 94.

66. Мусин И.А. Планирование эксперимента при моделировании погрешности средств измерений. М.: Изд-во Стандартов, 1989.135с.

67. Наерман М.С. Справочник молодого шлифовщика. М.: Высшая школа, 1985.207с.

68. Нетребко В.П., Короткое А.Н. Моделирование, как перспективный путь конструирования шлифовальных инструментов. / Инструмент Сибири. № 1(4), 2000. С. 19.

69. Никитина И.П., Шахновский С.С. Тепловые деформации двусторонних торцешлифовальных станков. / Станки и инструменты, № 7,1992. С. 1418.

70. Николаев В.В., Жидков М.А., Комарова Г.А. и др. Использование вихревой трубы при низкотемпературном разделении сероводородсодер-жащих газов. М.: Газовая промышленность, 1995, № 12, с.46-47.

71. Николаев В.В., Овчинников В.П., Жидков М.А., Комарова Г.А. Эксплуатация регулируемой вихревой трубы в технологической схеме ГРС. М.: Газовая промышленность, 1997, № 6, с.50-56.

72. Новоселов Ю.К., Рощупкин П.В. Автоматизированный выбор характеристик шлифовального круга // Тез. докл. науч-техн. конф. «Новые сверхтвердые материалы и прогрессивные технологии из применения». Киев: ИСМ АН УССР, 1985.С. 98-99.

73. Носенко В.А. Шлифование адгезионно-активных металлов. М.: Машиностроение, 2000.262 с.

74. Носенко В.А. Перенос абразивного материала на обработанную поверхность при шлифовании // сб.ст. науч.-техн. конф. «Современные технологии в машиностроении». Пенза: ПГТУ, 2001. С. 194-196.

75. Перерозин М.А. Справочник по алмазной обработке М.: Машиностроение, 1987.224 с.

76. Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения / Под ред. А.И. Леонтьева. М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000.- 412 с.

77. Платунов Е.С., Буравой С.Е. Теплофизические измерения и приборы. Л.: Машиностроение, 1986.256с.

78. Плешаков В.В. Методы и модели исследования операций. Регрессионное моделирование технологических систем. М.: МГТУ «Станкин». 1996. 100с.

79. Повышение производительности при шлифовании сталей и сплавов / Ю.М. Зубарев, А.В. Приемышев, В.В. Звоновских. Л.: об-во Знание, 1991.28с.

80. Повышение эффективности шлифования за счет применения абразивного инструмента с активным наполнителем. / Н.В. Перцов, В.М. Яковлев, А.В. Лобанов. М.: ВНИИТЭМР, 1987.36с.

81. Полежаев В.И., Бунэ А.В., Верезуб Н.А. и др. Математическое моделирование тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса. М.: Наука, 1987. 272 с.

82. Полушин Н.И. Металлорежущий инструмент из сверхтвердых материалов. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 2(23), 2004. С. 39-42.

83. Попов М.Г. Шабалин Ю.А., Пашков Д.Е. Расчет температур в поверхностных слоях при шлифовании // Управление качеством финишных методов обработки. Пермь: ПГТУ, 1996. С. 61 65.

84. Попов С.А. Шлифовальные работы. М.: Высшая школа, 1999.383с.

85. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов. Справочник. / В.И. Баранчиков, А.В. Жариков, Н.Д. Юдина и др. / Под ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.

86. Проектирование технологии. / Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Машиностроение, 1990.416 с.

87. Режимы резания металлов: Справочник / Ю.В. Барановский, JI.A. Брахман, А.И. Гдалевич и др. / М.: НИИТавтопром, 1995.456 с.

88. Режимы резания труднообрабтываемых материалов: Справочник / Я.Л. Гуревич, М.В. Горохов, В.И. Захаров и др. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1986.240 с.

89. Резников А.Н., Живоглядов Н.И. Влияние автономного охлаждения на температуру и стойкость инструмента // Станки и инструмент, 1989. №4. С. 18-20.

90. Резников А.Н., Шипанов В.В. Карты для определения условий шлифования, обеспечивающих заданное качество обработанной поверхности // Станки и инструмент, 1986. № 1. С. 30 32.

91. Резников А.Н., Резников JI.A. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990.268 с.

92. Репко А.В., Старшев Д.В. Параметры срезаемого слоя при плоском шлифовании прерывистым шлифовальным кругом. // Вестник ИжГТУ. -Ижевск: изд-во ИжГТУ, 2003. вып. 4. С. 60.

93. Репко А.В., Кирьянов А.Г. Математические модели процессов шлифования труднообрабатываемых материалов алмазным инструментом. Ижевск: изд-во ИжГТУ, 2004.116 с.

94. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1981.200 с.

95. Сайты и порталы всемирной паутины Интернета.

96. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 420 с.

97. Свирщёв В.И. Тепловые процессы в технологических системах. Пермь: ПГТУ, 2004.94 с.

98. Свитковский Ф.Ю., Колмогоров П.В., Гуськов В.Т. Выбор характеристик алмазных кругов по тепловому критерию // Резание и инструмент. Харьков: Высшая школа, 1989. Вып. 34. С. 18 26.

99. Селех В.Ф. и др. Автоматизированное проектирование алмазных кругов. // Сверхтвердые материалы. 1989. № 2. С. 38-39.

100. Сковородко П.А. Моделирование течения в вихревой трубке Ранка-Хилша. «Научные итоги 98». Новосибирск, 1999, с. 11-12

101. Скляров А.П., Ситников А.А. Прерывистое шлифование деталей с покрытиями. / Инструмент Сибири. № 5(8), 2000. С. 26-27.

102. Смагин Г.И., Яковлев Н.Д., Карманов B.C. Смазочно-охлаждающие жидкости при обработке материалов. / Инструмент Сибири. № 3(6), 2000. С. 12.

103. Смагин Г.И., Карманов B.C. Оптимизация и нормирование режимов обработки труднообрабатываемых материалов. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 4(17), 2002. С. 34-36.

104. Смагин Г.И. Нормирование оптимальных режимов резания труднообрабатываемых материалов. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. № 3(20), 2003. С. 15-17.

105. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием / Под общей ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1995.496 с.

106. Смирнов В.В. Численные модели управления полями температур и деформаций в элементах технологической системы. / Инструмент Сибири. №2(5), 2000. С. 27-29.

107. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филимонов, А.Н. Шевченко и др. / Под общ. ред. И.А. Ординарцева. М.: Машиностроение, 1987. 846 с.

108. Справочник конструктора инструментальщика. Под общ. ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1994. 560 с.

109. Справочник инструментальщика / Под ред. А.Р. Маслова. М.: Машиностроение, 2005.464 с.

110. Справочник технолога машиностроителя. В 2 тт. / Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1,2001.

111. Степанов Ю.Н. Повышение эффективности торцового шлифования инструментальных материалов. СТИН. № 1, 1998. с. 14 -16.

112. Степанов Ю.С., Кобяков Е.Т., Подзолков М.Г. Кинематика процесса шлифования наклонными кругами. / Справочник инженерный журнал. №6,2003. С. 60-63.

113. Сулима А.Н., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

114. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. 684 с.

115. Суслов А.Г., Демиденко А.И. Оперативный контроль состояния технологического оборудования. / Инструмент Сибири. № 3(6), 2000. С. 57.

116. Суслов А.Д. и др. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение, 1985. 120 с.

117. Тарапанов А.С., Харламов Г.А., Шишков С.Е. Технология обработки специальных материалов. М.: Машиностроение, 2000.168 с.

118. Тарунин Е.Л. Двухполевой метод решения задач гидродинамики вязкой жидкости. Пермь: Перм. ун-т, 1985. 88 с.

119. Тарунин E.J1. Вычислительный эксперимент в задачах свободной конвекции. Иркутск: Иркутский университет, 1990. 226с.

120. Тарунин Е.Л., Аликина О.Н. Вычислительные эксперименты для вихревой трубки Ранка-Хилша. // Вычислительные технологии, 2001, т. 6, ч.2, с. 363-371.

121. Тарунин Е.Л., Аликина О.Н. Вихревая трубка. Вычислительные эксперименты. Материалы III Всероссийской научной internet конференции, Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г.Р. Державина, 2001. Вып. 12. С. 23-30.

122. Теория турбулентных струй / Под. Ред. Г.Н. Абрамовича. М.: Наука, 1984.

123. Температурные измерения. Справочник / Геращенко О.Д., Гордое Д.Н., Еремина А.К. и др. Киев: Наукова думка, 1989. 704 с.

124. Технологические основы обеспечения качества машин / К.С. Колесников, Г.Ф. Баландин, A.M. Дальский и др. /Под общ. ред. К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1990.256 с.

125. Технология обработки абразивным и алмазным инструментом. / Под общ. ред. З.И. Кремня. Л.: Машиностроение, 1989. 207 с.

126. Технология системного моделирования. / Под общ. ред. С.В. Емельянова. М.: Машиностроение, 1988. 520 с.

127. Технология шлифования и заточки режущего инструмента. / М.М. Палей, Л.Г, Дибнер, М.Д. Фрид. М.: Машиностроение, 1988. 288 с.

128. Федонин О.Н., Съянов С.Ю. Методика определения технологических остаточных напряжений при механической и электрофизической обработке. / Обработка металлов. Технология. Оборудование. Инструменты. №4(17), 2002. С. 32-33.

129. Фельдман Е.Ю., Юнусов Ф.С. Система ЧПУ к станку для шлифования крупногабаритных фасонных деталей. / Станки и инструменты, № 6,1992. С.16-18.

130. Филимонов Л.Н. Плоское шлифование. Л.: Машиностроение, Ле-нингр. отд-ние, 1985.109 с.

131. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкости. В 2-х т. -Пер. с англ. М.: Мир, 1991. -т.1.- 504 е., -т.2. -552 с.

132. Халатов А.А. Теория и практика закрученных потоков. Киев: Науко-ва думка. 1989.

133. Худобин JI.B., Белов М.А. Шлифование заготовок из коррозионно-стойких сталей с применением СОЖ. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1989. 148 с.

134. Худобин JI.B., Псигин Ю.В. Технологические возможности сборных комбинированных кругов // СТИН. 1995. № 9. С. 14-19.

135. Цуяс Ю.А. Температура поверхности детали при шлифовании стали // Станки и инструмент. 1991. № 4. С. 32 33.

136. Черный Г.Г. Газовая динамика, М.: Наука, 1988. - 424 с.

137. Шаврин О.И. Как формировать выводы по диссертации и составлять заключение диссертационного совета. 2-е изд., испр. и доп. - Ижевск: изд-во ИжГТУ, 2002. 28с.

138. Шаврин О.И., Репко А.В. Многокритериальный подход в технологии шлифования титановых сплавов. Екатеринбург: издательство Института экономики УРО РАН, 2007. с. 199.

139. Шоркин B.C., Янюшкин А.С. Проблемы и решения количественной оценки процесса засаливания шлифовальных кругов на металлической связке. / Справочник инженерный журнал. № 5,2004. С. 56- 59.

140. Шумячер В.М., Бикпавленова Д.Р. Об энергетической оценке характеристик абразивного инструмента // Прогрессивные технологии обработки материалов, режущий инструмент и оснастка: Сб. науч. тр. -СПб.: изд. «Инструменты и технологии», 2003. с. 216-217.

141. Шумячер В.М. Физико-механические процессы при финишной абразивной обработке: Монография / ВолгГАСУ. Волгоград, 2004,161 с.

142. Эфрос М.Г., Миронюк B.C. Современные абразивные инструменты. Л.: Машиностроение, 1987.158 с.

143. Юсупов Г.Х. Расширение технологических возможностей алмазного шлифования. Ижевск: Удмуртия, 1990.138 с.

144. Якимов А.В. Прерывистое шлифование. Киев-Одесса: Вища школа, 1986.174 с.

145. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск: Высшая школа, 1985. 200 с.

146. Ящерицын П.И., Еременко М.Л., Фельдштейн Е.Э. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах. М.: Высшая школа, 1990. 512 с.

147. Ящерицын П.И., Довнар С.С. Моделирование температурных полей и напряжений. // Машиностроение. Минск, 1986, № 11, С. 24-28.

148. Авторское свидетельство № 779054, кл. В 24 В 55/02, опубл. 15.11.80, бюл. №42

149. Патент RU № 2095227, кл. В 24 В 55/02, В 24 D 7/10, опубл. 10.11.97, бюл. № 31

150. Решение ФГУ ФИПС о выдаче патента на изобретение «Шлифовальный инструмент с вихревым охлаждением» по заявке № 2005140684/02(045311) от 12.03.2007. B24D 7/10, В24В 55/02. Авторы: Долганов A.M., Иванова Т.Н.

151. Патент RU № 2165310, кл. 7 В05В7/04, В05В7/10, опубл. 20.04.2001

152. Manufacturing engineering and technology. Serope Kalpakjian //Addison-wesley publishing company, 1989. P. 950.

153. Lubrication: I assurer sans polluter, un realite // Mach. prod., 1997. № 597. P. 72-73

154. Maier Dietmar. Tracken gewinnsebohert // Werkstatt und Betr., 1995. № 3.P. 193-194.

155. Metal Matrix Composites offer New Opportunities for PM "MPR: Metal Powderrept". 1986. 41. № 42.161 p.

156. Trent E.M. Metal cutting. London: Butterworth. 1990.263 p.

157. Trent E.M., J. S. J Special Report 94, 77 2001.

158. Smart E.F. Proc. 15th Int. Conf. M. T. D. R. 187. 2001.