Оптимизация процесса многоступенчатой обработки свободными абразивами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Сидилева, Анна Ивановна

• Сидилева, Анна Ивановна
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сидилева, Анна Ивановна

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Сущность и технологические возможности методов обработки свободными абразивами

1.2. Краткий обзор работ в области многоступенчатой обработки свободными абразивам

1.3. Цель и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ СВОБОДНЫМИ АБРАЗИВАМИ

2.1. Формализация проектирования многоступенчатых ТП

2.1.1. Выбор плана обработки

2.1.2. Применение метода последовательных уточнений для безразмерных методов обработки

2.2. Теоретические исследования парамегров шероховатости поверхности при обработке свободными абразивами

2.2.1 Определение микротопографических характеристик поверхности

2.2.2. Методика расчета параметров единичного взаимодействия абразивных частиц с поверхностью детали

2.2.3. Особенности взаимодействия свободных абразивов и детали при различных методах обработки

2.2.4. Методика расчета удаления металла

2.2.5. Расчет параметров установившейся шероховатости

2.2.6. Расчет времени обработки

2.3. Прогнозирование качества поверхностного слоя детали

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Технологическое оборудовали е

3.2. Приборы и приспособления для экспериментальных исследований

3.3. Выбор материалов для образцов

3.4. Рабочие среды

3.5. Исследования процесса съема металла

3.6. Исследование шероховатости поверхности

3.7. Методика машинного эксперимента

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И КАЧЕСТВО МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОБРАБОТКИ

4.1. Моделирование процесса удаления металла

4.1.1. Удаление металла с поверхности детали при ВиО

4.1.2. Удаление металла с поверхности детали при ЦРО

4.2. Моделирование формирования профиля шероховатости обработанной поверхности

4.2.1. Изменение шероховатости поверхности в процессе обработки

4.2.2. Исследование параметров установившейся шероховатости

4.3. Результаты машинного эксперимента

4.4. Исследование коэффициента интенсивности

4.5. Исследование времени достижения установившейся шероховатости

5. ОПТИМИЗАЦИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ СВОБОДНЫМИ АБРАЗИВАМИ

5.1. Методические вопросы оптимизаии

5.2. Разработка общей структуры САПР ТП

5.3. Выбор метода обработки

5.4. Параметрическая оптимизация технологических операций

5.5. Расчет потребного количества оборудования и рабочих сред

5.6. Промышленная реализация результатов исследований и технико-экономическая эффективность многоступенчатой обработки свободными абразивами

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

186

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация процесса многоступенчатой обработки свободными абразивами»

ВВЕДЕНИЕ

Научно-технический прогресс и связанное с ним увеличение количества и сложности создаваемых изделий новой техники приводят к резкому возрастанию трудоемкости и сложности конструкторских и технологических работ. Наблюдается устойчивая тенденция к увеличению доли инженерного труда в общей трудоемкости изделий. Основной причиной этого является несоответствие между уровнем и темпами механизации и автоматизации физического труда и труда ИТР.

Технологическая подготовка производства (ТПП) новых изделий характеризуется большой трудоемкостью и длительными сроками проведения проектных работ. Затраты времени на проектирование операционной технологии значительно превышают время изготовления детали. Проектирование нескольких вариантов технологического процесса с последующим выбором оптимального значительно увеличивают трудоемкость ТПП.

В этих условиях традиционные методы проектирования не могут обеспечить своевременное и качественное выполнение работ по ТПП новых изделий и приходят в противоречие с требованиями научно-технического прогресса. В настоящее время сократить сроки и стоимость ТПП возможно на основе создания систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).

Современные процессы обработки деталей машин как правило включают в качестве отделочной операции абразивной обработку. При этом для простых по форме деталей обычно применяются методы обработки закрепленным абразивом, а для деталей сложной формы - свободными абразивами. Такие методы позволяют сочетать высокую производительность обработки с хорошим качеством обработанной поверхности деталей сложной конфигурации из различных материалов при простом по конструкции оборудовании. Высокое качество обработанной поверхности, имеющей грубую исходную шероховатость, при

обработке деталей свободными абразивами в ряде случаев достигается применением многоступенчатой обработки.

Развитие работ по автоматизации проектирования технологических процессов многоступенчатой обработки деталей сложной формы натолкнулось на серьезные трудности. Они в первую очередь связаны с недостаточной разработкой теории пригодной для автоматического моделирования и алгоритмизации процессов многоступенчатой обработки свободными абразивами.

В настоящее время в технологии машиностроения еще не достаточно разработаны аналитические зависимости связывающие параметры обрабатываемой детали со структурой и режимами многоступенчатых процессов обработки свободными абразивами. Технологическое проектирование таких процессов является комплексной научной проблемой, в которой в сложной взаимосвязи переплетаются задачи синтеза, моделирования, анализа, оценки, оптимизации и отбора вариантов.

Решению некоторых из этих задач посвящена настоящая работа.

Рассмотрена микротопографическая модель шероховатости поверхности и на ее основе разработаны модели съема металла при единичном взаимодействии абразивной гранулы с поверхностью детали и удаления металла с поверхности детали в процессе обработки.

Получены закономерности формирования параметров шероховатости поверхности в процессе обработки деталей свободными абразивами.

В результате комплексных экспериментальных исследований установлена адекватность теоретических зависимостей.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований разработана методика оптимизации многоступенчатых технологических процессов обработки свободными абразивами.

Разработан блок САПР ТП многоступенчатой обработки свободными абразивами. Предложенный расчетный блок может быть включен составной частью

в известные и вновь разрабатываемые САПР ТП обработки свободными абразивами.

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Донского государственного технического университета.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Сущность и технологические возможности методов обработки

свободными абразивами

Развитие современного производства ставит задачи повышения производительности труда и качества изделий в различных отраслях промышленности. Обработка деталей абразивными инструментами является одним из путей реализации этой задачи в машиностроительном производстве. Возможность достижения требуемой точности и качества деталей при высокой производительности, повышение надежности и долговечности машин в процессе эксплуатации способствуют непрерывному росту объема абразивных операций в современном машиностроении. Разработка новых технологических процессов, способствующих повышению качества деталей является одной из наиболее важных задач повышения эффективности производства.

Абразивная обработка по виду применяемого режущего инструмента делится на обработку закрепленным абразивом (шлифование, хонингование и т.д.) и свободными абразивами. Обработка свободными абразивами включает вибрационную обработку (ВиО), центробежно-ротационную обработку (ЦРО), струйно-абразивную обработку (CAO), турбоабразивную обработку (ТАО), обработку свободным абразивом уплотненным инерционными силами (ОСАУИС), магнитно-абразивную обработку (МАО).

В настоящее время большее распространение получили методы обработки закрепленным абразивом. Эти методы обеспечивают высокую производительность и геометрическую точность деталей, низкую шероховатость поверхности и возможность обработки высокотвердых материалов. К их недостаткам можно отнести ограниченность форм обрабатываемых поверхностей. Динамика взаимодействия абразивного зерна с поверхностью детали в процессе обработки

закрепленным абразивом, рассмотренная в работах многих исследователей, обуславливает ухудшение физико-механических свойств и появление нежелательных структурных превращений в поверхностном слое деталей. Шлифовальные круги требуют периодической правки, что приводит к повышенному расходу абразивных материалов.

Процессы обработки закрепленным абразивами исследованы достаточно подробно. В работах /10, 32, 39, 40, 41, 52, 53, 54, 56, 69, 122, 124, 125/, разработаны теоретические основы обработки связанным абразивом и методика выбора технологических режимов. В опубликованных работах содержатся сведения о свойствах и оптимальных методах использования абразивов при чистовых операциях обработки деталей различных конфигураций, проведена систематизация материалов, содержащихся в стандартах, отраслевых нормах и технологической литературе. Для применения методов в конкретных производственных условиях изданы справочники и нормативы режимов резания. Имеется ряд разработок в области оптимизации технологических режимов резания при обработке закрепленным абразивом /39, 40, 54, 69/. Современные САПР ТП позволяют автоматизировать проектирование процессов обработки закрепленным абразивом /67, 73, 76, 77, 81, 82, 92, 114/.

Применение методов обработки свободными абразивами связано со стремлением удешевить окончательную обработку и отделить режущий инструмент от державки, шпинделя и станка, что делает возможным обработку поверхностей сложной формы.

К преимуществам обработки свободными абразивами можно отнести более полное использование режущей способности зерен за счет равномерного распределения их режущих кромок относительно обрабатываемых поверхностей и их переориентации в процессе обработки. Имея сравнительно простые кинематические схемы оборудования методы обработки свободными абразивами позволяют осуществлять обработку деталей сложной конфигурации, в больших размерных диапазонах, из различных материалов. Особенности обработки дета-

лей свободными абразивами позволяют получить высокое качество поверхности без нежелательных дефектов (прижогов, микротрещин и структурных изменений).

Используя широкие технологические возможности методов обработки свободными абразивами можно осуществлять операции шлифования, полирования, удаления заусенцев и облоя, скругления острых кромок, упрочнения и нанесения покрытий, производить комбинированную и многоступенчатую обработку.

Применение многоступенчатой обработки особенно эффективно, когда необходимо достигнуть высокого качества обработанной поверхности деталей с грубой исходной шероховатостью. Обычно на первых ступенях обработки интенсивно удаляют основную часть припуска, а на последних ступенях обеспечивают высокое качество поверхности за счет изменения режимов обработки и зернистости рабочей среды.

При этом общее время обработки может быть значительно сокращено, несмотря на дополнительные затраты времени при переходе от одной ступени обработки к другой.

Оптимизация технологических процессов многоступенчатой обработки свободными абразивами являестя весьма сложной задачей.

Для решения задачи оптимизации технологического проектирования многоступенчатых процессов обработки свободными абразивами необходимо проанализировать физико-технологические особенности рассматриваемых методов.

Наиболее распространенным методом обработки свободными абразивами является вибрационная обработка. Она представляет собой механический или химико-механический процесс (для комбинированных методов) съема металла и его окислов с обрабатываемой поверхности, сглаживания микронеровностей путем их пластического деформирования.

Обработка происходит в рабочей камере, заполняемой рабочей средой требуемой характеристики. Рабочая камера, установленная на упругой подвеске, может колебаться в различных направлениях (рис 1.1). Привод рабочая камера по-

лучает от инерционного вибратора с частотой до 50 Гц и амплитудой в диапазоне от 0,5 до 8 мм. В процессе обработки, детали и частицы рабочей среды относительно перемещаются, совершая два вида движений: колебательное и вращательное. Последнее заключается в циркуляционном движении всей массы загрузки.

Механизм динамического воздействия абразивных частиц на обрабатываемую деталь обеспечивает удержание ее во взвешенном состоянии, исключая грубые забоины и повреждения, что позволяет обрабатывать детали малой жесткости. Циркуляция массы загрузки позволяет производить обработку во всех зонах рабочей камеры с небольшой разницей по эффективности процесса.

Большинство операций ВиО производится с непрерывной или периодической подачей технологической жидкости (ТЖ), что обеспечивает удаление продуктов износа, смачивает детали и среду, помогает разделению и равномерному распределению деталей в рабочей среде, способствует охлаждению обрабатываемой детали.

К преимуществам ВиО можно отнести возможность обработки различных по размерам деталей, хорошие условия для удаления стружки и шлама. ВиО позволяет одновременно обработать большое количество деталей различных размеров и жесткости без закрепления.

Основными технологическими факторами являются амплитуда и частота колебаний, характеристики рабочей среды, материала детали и время обработки.

Используя различные сочетания амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры и абразив различной зернистости при многоступенчатой ВиО, можно получить заданную шероховатость поверхности за более короткий промежуток времени. При разработке многоступенчатого ТП следует учитывать время на изменение амплитуд и частот, сепарацию массы загрузки при замене абразива или использовании на следующей ступени другого метода обработки свободными абразивами.

Способ объемной центробежно-ротационной обработки заключается в том, что гранулированная обрабатывающая среда и детали приводятся во вращательное движение вокруг вертикальной оси таким образом, что приобретают форму тора, в котором частицы движутся по спиральным траекториям. Тороидально-винтовой поток обеспечивается конструкцией рабочей камеры станка (рис. 1.2), состоящей из неподвижной обечайки и примыкающего к ней вращающегося ротора, имеющего в наиболее распространенном варианте форму тарелки.

Обрабатываемые детали загружаются в рабочую камеру "внавал" и перемещаются вместе с рабочей средой. Относительное перемещение и взаимодействие абразивных гранул и деталей, смачиваемых жидкостью, непрерывно подаваемой в рабочую камеру, обеспечивает съем металла. ЦРО могут обрабатываться детали с достаточной для исключения деформации в тороидально-винтовом потоке жесткостью.

К преимуществам ЦРО относятся высокая интенсивность обработки, одновременная обработка партии деталей, равномерность обработки. ТЖ обеспечивает удаление стружки и шлама с поверхности деталей и частиц рабочей среды, смачивает их, способствует охлаждению обрабатываемых деталей.

Недостатки метода заключаются в повышенном износе рабочей среды, обработке деталей сравнительно малых размеров, возможности деформирования деталей малой жесткости.

Основными технологическими параметрами ЦРО являются скорость вращения ротора и продолжительность обработки, характеристики частиц рабочей среды, объем рабочей камеры, механические свойства материала обрабатываемых деталей.

При разработке многоступенчатого ТП ЦРО варьируется скорость вращения ротора и рабочие среды, что создает дополнительные затраты времени на вспомогательные операции (изменение скорости вращения или сепарацию массы загрузки для замены рабочей среды).

Рис. 1.1. Схема процесса вибрационной обработки 1 - рабочая камера; 2- пружины; 3 - дебалансный вибратор; 4 - основание; 5 - шланги для подачи и слива ТЖ; 6 - помпа; 7 - бак-отстойник.

□

12.

Ю .

01 °1

Рис. 1.2. Схема центробежно-ротационной обработки.

При разработке многоступенчатого ТП ЦРО варьируется скорость вращения ротора и рабочие среды, что создает дополнительные затраты времени на вспомогательные операции (изменение скорости вращения или сепарацию массы загрузки для замены рабочей среды).

Способ струйно-абразивной обработки заключается в использовании эффекта удара частиц обрабатывающего материала об обрабатываемую поверхность.

Принципиальная схема CAO приведена на рис 1.3. Перемешанные с жидкостью и соответствующими антикоррозийными присадками частицы абразивного материала поступают в струйный аппарат, где посредством энергии сжатого воздуха разгоняются до скорости 100-200 м/с и распыляются соплом в виде струи, которая направляется на деталь и обрабатывает ее соударяясь с поверхностью.

Особенностями CAO являются обработка одной или нескольких закрепленных деталей, необходимость перемещения сопла вдоль детали, обработка деталей различных размеров, необходимость устройства для сбора и возврата в струйный аппарат абразивных частиц.

К основным технологическим факторам, влияющим на результаты обработки, относятся давление сжатого воздуха, вид абразивного материала и его зернистость, концентрация и состав суспензии, угол атаки струи, длина струи и время обработки. Их изменение позволяет производить многоступенчатую обработку. Эффективность процесса зависит также от конструкции струйного аппарата и исходного состояния обрабатываемой поверхности.

Способ турбоабразивной обработки основан на использовании техники псевдоожижения сыпучих материалов и заключается в создании абразивного кипящего слоя, в который помещают обрабатываемую деталь, задавая в зависимости от ее формы различные виды движения. Кипящий слой абразива создается следующим образом: в емкость цилиндрической или прямоугольной формы, дном которой служит специальная газораспределительная решетка, на-

сыпают слой абразивного зерна, затем через распределительную решетку подают снизу вверх поток воздуха. При увеличении скорости воздушного потока частицы начинают совершать пульсационные перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях, интенсивно перемешиваясь вследствие турбулентности воздушного потока. При столкновении частицы получают вращение, которое является причиной возникновения поперечной силы, перемещающей зерно перпендикулярно направлению воздушного потока и являющейся источником хаотического движения частиц в кипящем слое. Важнейшей характеристикой кипящего слоя является скорость псевдоожижения, при которой слой переходи во взвешенное состояние.

Схема процесса ТАО представлена на рис 1.4.

К особенностям ТАО можно отнести обработку одной или нескольких деталей, необходимость закрепления и вращения деталей, обработку деталей небольших размеров, необходимость предотвращения уноса в атмосферу абразивных частиц. Точность размеров и формы деталей при ТАО не может быть повышена направленным образом, однако, учитывая малый размер снимаемого слоя, можно пренебречь возникающими при этом точностными погрешностями. Характерной особенностью ТАО является обязательное скругление острых кромок. Обработанная поверхность имеет кратерообразный микрорельеф, состоящий из большого количества царапин, которые обеспечивают матовый оттенок детали.

Основными факторами, влияющими на производительность ТАО, являются скорость вращения детали, скорость воздушного потока, вид и зернистость абразивной среды, механические свойства материала детали. Их изменение позволяет производить многоступенчатую обработку.

Метод обработки свободным абразивом, уплотненным инерционными силами представляет собой процесс, в котором обработка происходит в результате контактного взаимодействия обрабатываемой поверхности с уплотненным под действием инерционных сил слоем свободного абразива, при их относительном

Рис. 1.3. Принципиальная схема струйно-абразивной обработки 1 - струйный аппарат; 2 - струя; 3 - деталь.

от воздушной сети

Рис.1.4. Принципиальные схемы турбоабразивной обработки. 1 - емкость; 2 - решетка; 3 - абразивная среда; 4- деталь; 5 - ось.

перемещении.

На рис 1.5 представлены схемы процесса обработки различных видов поверхности деталей свободным абразивам, уплотненным инерционными силами.

Рассматриваемый метод позволяет производить обработку не только внешних но и внутренних поверхностей деталей типа тел вращения, сложнопро-фильных поверхностей, плоских деталей. Метод обеспечивает сочетание процесса обработки, смазки и охлаждения, осуществляющихся одновременно и неразрывно. ТЖ находится в зоне обработки под постоянным центробежным давлением, что обеспечивает эффективное проникновение ее во все микропоры и микротрещины в поверхностях обрабатываемых деталей и делает процесс обработки низкотемпературным.

К особенностям ОСАУИС относятся обработка одной или нескольких деталей. необходимость закрепления и вращения детали, обработка в основном тел вращения, малая интенсивность обработки, необходимость герметизации устройства, обработка деталей небольших размеров. Изменение режимов обработки обеспечивает возможность регулирования в больших пределах абразивного воздействия на поверхность обрабатываемой детали. Наибольшее применение метод ОСАУИС находит при окончательной обработке сложнопрофиль-ных поверхностей деталей.

Основные технологические факторы процесса: скорость вращения системы и контейнера, продолжительность обработки, зернистость абразива и наличие дополнительных осцилирующих движений детали. Их изменение позволяет производить многоступенчатую обработку.

Метод магнитно-абразивной обработки (МАО), при обработке по схеме с механическим приводом, позволяет обработать поверхность за счет принудительного относительного движения детали или порошка с магнитными и абразивными свойствами, помещенных в магнитное поле. Съем металла осуществляется в результате силового воздействия порошка на поверхность детали и указанных относительных движений. Принципиальная схема МАО приведена на рис 1.6.

а) абразив уплотняется во вращающемся барабане;

б) формирование уплотненного абразивного слоя внутри полости детали;

в) одновременная обработка внутренних и внешних поверхностей детали;

г) уплотнение абразива инерционными силами от вращения ротора с лопастями.

Рис. 1-

1.6. Принципиальная схема магнитно-абразивной обработки тел вращения, деталь; 2 - абразивный магнитный порошок; 3 - полюсные наконечники;

4 - электромагнит

В работе /86/, предложена схема в которой к вращательному движению детали вокруг оси добавляется осциляционное движение вдоль оси, применяется пульсирующее магнитное поле и радиальное относительно оси расположение полюсов. Возможна также замена вращательного движения детали на вращение системы относительно детали, что не изменит характера действующих на порошок магнитных сил, хотя в этом случае применяется не постоянное, а вращающееся поле. В работе /87/ предложено устройство, движение осциляции в котором сообщается полюсным наконечникам.

К характерным особенностям МАО относятся поштучная обработка деталей, преимущественно тел вращения, необходимость закрепления и вращения детали, обработка деталей малых и средних размеров, невозможность обработки внутренних поверхностей.

К технологическим факторам оказывающим влияние на процесс обработки относятся: величина магнитной индукции в рабочем зазоре, материалы магнитно-абразивного порошка и обрабатываемой детали, величина рабочего зазора, скорость относительного движения порошка и детали, наличие вспомогательного рабочего движения (движения осциляции), состояние исходной поверхности, наличие и вид ТЖ, величина зерен порошка. Изменение этих факторов позволяет производить многоступенчатую обработку.

Сводный перечень технологических возможностей методов обработки свободными абразивами представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Технологические возможности методов обработки свободными абразивами.

Параметры Вид обработки

обработки ВиО ПРО ОСАУИС МАО ТАО САО

1 2 3 4 5 6 7

Цель обработки удаление дефектного слоя, скругление кромок, удаление облоя, полирование, удаление заусенцев, упрочняющая обработка, нанесение покрытий удаление дефектного слоя, скругление кромок, удаление облоя, полирование, удаление заусенцев, упрочняющая обработка, нанесение покрытий скругление кромок, полирование, удаление заусенцев удаление дефектного слоя, скругление кромок, полирование, удаление заусенцев удаление дефектного слоя, скругление кромок, удаление облоя, полирование, удаление заусенцев удаление дефектного слоя, удаление облоя, полирование, удаление заусенцев

Параметры заготовки а) плоские б) объемные в) тела вращения <100<100<100 <800<200<100 >800<200<200 >1000<200>200 <100<100<100 <800<200<100 >800<300<200 >1000<300>200 <100<10 <800<100 >800<200 >1500>200 <100<100<100 <800<200<100 <100<100<100 <800<200<100 <100<10 <800<100 <100<10 <100<10 <800<100 <100<100<100 <800<200<100 <100<100<100 <800<200<100 <100<10 <800<100 <100<100<100 <800<200<100 >800<200<200 >1000<200>200 <100<100<100 <800<200<100 >800<300<200 >1000<300>200 <100<10 <800<100 >800<200 >1500>200

Обработка внутрен- возможна возможна возможна невозможна невозможна возможна

них поверхностей

Обработка труднодо- возможна невозможна невозможна невозможна возможна возможна

ступных мест

Снятие припуска более 0.5 мм более 0.5 мм менее 0.5 мм менее 0.5 мм менее 0.5 мм более 0.5 мм

(максимальное)

1 2 3 4 5 6 7

Максимальная исходная шероховатость (класс по ГОСТ 278973) 4-6 4-6 6-7 6-7 4-6 6-7

Минимальная заданная шероховатость (класс по ГОСТ 278973) 9-10 9-10 10-11 10-11 9-10 10-11

Тип производства единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное, массовое

Наличие базовых поверхностей необязательны необязательны обязательны обязательны обязательны необязательны

Материал детали нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы, алюминий, латунь, медь и бронза нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы, алюминий, латунь, медь и бронза нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы, алюминий, латунь, медь и бронза нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы, алюминий, латунь, медь и бронза нержавеющие, жаропрочные, легированные стали, конструкционные стали, титановые сплавы

1.2. Краткий анализ работ в области многоступенчатой обработки

свободными абразивами

В современном машиностроении все большее значение при изготовлении деталей приобретает отделочная обработка. Применение свободных абразивов в этой области дает хорошие результаты при относительно малой себестоимости продукции. Большой диапазон технологических возможностей, как это было показано в п. 1.1, при высокой производительности, хорошее качество поверхностей после обработки позволяют широко внедрять методы обработки свободными абразивами в современное машиностроительное производство. Следует отметить, что обработка свободными абразивами является в настоящее время единственным способом позволяющим повысить качество поверхности деталей сложной конфигурации из различных материалов.

Многоступенчатая обработка свободными абразивами применяется при решении сложных технологических задач в области отделочной обработки деталей, когда необходимо получить высокое качество обработки при грубой исходной шероховатости.

При проектировании многоступенчатой обработки свободными абразивами должны решаться следующие задачи: определение метода, режимов обработки и параметров рабочих сред на каждой ступени обработки, определение количества ступеней (переходов), определение оптимального времени обработки на каждой ступени и общего, учитывая экономический критерий (себестоимость изготовления детали).

Для построения многоступенчатого технологического процесса обработки деталей лезвийным инструментом и связанным абразивом широко применяется понятие уточнения обрабатываемого размера детали. В работах /1, 10, 11, 14, 16, 54, 56, 67, 69, 70, 88, 96, 97, 99/ представлены сведения об уточнениях при обработке деталей связанным абразивом и лезвийным инструментом. Отделочная обработка свободными абразивами оперирует не с линейными размерами, а

показателями качества поверхности (например шероховатость поверхности) и подход построения плана обработки и проектирования технологического процесса опираясь на уточнения в литературных источниках отсутствует. Следует обратить внимание на подход к понятию шероховатости поверхности. Не являясь в общепринятом понимании линейным размером детали, она тем не менее может иметь допуск на параметр, а следовательно и допустимое поле рассеяния, что позволяет построить методику проектирования технологического процесса обработки свободными абразивами по аналогии с обработкой лезвийным инструментом или связанным абразивом. Хотя такой подход к проектированию технологических процессов обработки свободными абразивами в литературных источниках отсутствует.

В работе /58/ представлена методика построения технологического процесса многоступенчатой обработки для получения заданного размера детали. Уточнение размера детали представлено как отношение допусков на размер заготовки и детали. При многоступенчатом процессе общее уточнение размера определяется как произведение уточнений применяемых на каждой ступени обработки. В работе приведена последовательность проектирования многоступенчатого технологического процесса, причем она начинается с последней ступени обработки. Такой подход к проектированию технологического процесса позволяет получить при обработке заданный допуск на соответствующий размер и более точно обосновать необходимую последовательность обработки поверхности детали, т.е. применение методов и технологических систем, назначение промежуточных размеров.

Проектирование многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами предложенное в работах /7, 24, 9/ не имеет теоретического обоснования и носит чисто экспериментальный характер, что делает невозможным вывод об оптимальности технологических параметров и времени обработки.

В работе /7/ приведены результаты экспериментов по вибрационной отделке деталей из латуни Л С 59-1Л в различных рабочих средах, по нескольким схемам обработки. На их основе предложены схемы многоступенчатой обработки, которые сокращают ее время за счет смены характеристики рабочей среды и режимов работы технологического оборудования. Следует отметить, что приведенные исследования не дают представления о возможности оптимизации технологических параметров с целью сокращения времени обработки.

В работе /24/ также предложен 2-х ступенчатый процесс вибрационной обработки деталей из латуни. В качестве рабочих сред использовался бой шлифовальных кругов различных характеристик. В качества ТЖ служит 3%-ный раствор кальцинированной соды. Исследования носили чисто экспериментальный характер и на их основе были представлены две технологические схемы обработки.

В схеме 1 задачей на первой ступени обработки являлось предварительное шлифование. В качестве рабочей среды использовался бой абразивных кругов с грануляцией 20-40 мм. Режимы обработки: амплитуда колебаний А=3 мм, частота колебаний а>- 24 Гц. Время обработки 4 часа. На второй ступени производилось чистовое шлифование с той же грануляцией среды, но с изменением режимов обработки (А=2,5мм, со-24 Гц). Время обработки 4 часа.

По второй схеме на первой степени производилось предварительное шлифование (грануляция рабочей среды 20-40 мм, А=3,5 мм, со = 24 Гц). Время обработки 4 часа. На второй ступени применялся в качестве рабочей среды бой абразивных кругов с грануляция рабочей среды 20-40 мм с добавление шлифзерна зернистости 6. Обработка производилась с применением режимов А-2,5мм, (о = 24 Гц. Время обработки составило 5 часов.

В работе /91/ была сделана попытка оптимизировать процесс многоступенчатой вибрационной обработки. Но алгоритм представленный в работе оптимизирует время обработки по заранее известным, назначенным на каждой ступени обработки, режимам и зернистости абразива.

В исследованиях, приведенных в работе /9/, не ставилась задача оптимизации технологических параметров обработки, а лишь производилась экспериментальная проверка влияния изменения режимов обработки и характеристик рабочих сред на время обработки. В работе обобщены результаты различных исследований, позволяющие представить рабочий цикл вибрационной многоступенчатой обработки следующей схемой. На первом этапе идет процесс чернового шлифования, обеспечивающий снятие дефектного слоя, удаления заусенцев и скругления острых кромок. Затем следует процесс чистового шлифования, характеризуемый съемом металла путем микрорезания-царапания, при котором высота неровностей обрабатываемой поверхности уменьшается, но их форма сохраняется. В заключении идет процесс полирования. В работе также сделана попытка определить влияние изменяющихся со временем рабочего цикла основных параметров процесса - амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры на производительность процесса. В качестве абразивных сред использовались абразивные гранулы 25А16СТ1В с размерами 15-20 мм и формованные абразивные гранулы ПТ 15x15 на основе электрокорунда белого зернистостью 8-10. Экспериментальные исследования производились на образцах из различных материалов с исходной шероховатостью поверхности Яа -2,5 мкм. На основании экспериментальных исследований установлено, что изменение только режимов обработки без изменения рабочих сред позволяет сократить время обработки и снизить вспомогательное время на обработку. Однако использование рабочих сред одной характеристики на всех ступенях обработки снижает технологические возможности процесса, увеличивает основное время обработки, вследствие этого оперативное время и снижает производительность процесса.

Следует отметить отсутствие в литературе рекомендаций о комбинировании на различных ступенях методов обработки свободными абразивами, хотя каждый в отдельности изучен довольно подробно.

В настоящее время выполнен большой объем исследований процесса вибрационной обработки и его разновидностей /4, 5, 6, 7, 9, 17, 24, 28, 29, 47, 61, 66, 74, 75, 80, 89, 91, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106/. Основная часть работ посвящена исследованию сущности и технологических возможностей ВиО, в некоторых приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния технологических параметров обработки на шероховатость обработанной поверхности и съем металла. Наибольший интерес в этой области представляют работы Бабичева А.П., Димова Ю.В., Сергиева А.П., Самодумского М.Е., Тамаркина М.А., Шаинского М.Е., Власова В.А., Ампилогова В.А. и др.

Большинство исследователей полагает, что для процесса ВиО необходимо подробное исследование и точное определение основных параметров обработки, характеризующих производительность и технологические возможности метода обработки и реализующей его конкретной технологической системы. Однако результаты, полученные различными исследователями не совпадают, а иногда противоречат друг другу.

Для вибрационной обработки такие исследования представлены в работах /4, 5, 6, 7, 9, 17, 24, 28, 29, 47, 61, 66, 74, 75, 80, 89, 91, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106/. Основное внимание в них уделяется влиянию амплитуды и частоты колебаний рабочей камеры, объема загрузки, грануляции и зернистости рабочей среды на производительность процесса и шероховатость обработанной поверхности при ВиО. В ряде работ описано влияние формы детали и ее элементов на производительность обработки, представлены конкретные технологические рекомендации по выбору режимов обработки и рабочих сред.

В результате экспериментальных исследований установлено, что при ВиО каждому сочетанию материала детали и технологических параметров обработки соответствует функция Ra(t), имеющая граничные значения, характеризующие технологические возможности обработки детали в заданных условиях. Как показывают исследования представленные в работах /6, 9, 28, 29, 91, 101, 103, 104,

105, 106/, изменение шероховатости в процессе обработки свободными абразивами имеет экспоненциальный характер.

Ra(t)=(RaCX- Rayens'+ Raycm (1.1)

где Raucx - среднее арифметическое отклонение профиля исходной шероховатости поверхности;

Ra уст - среднее арифметическое отклонение профиля установившейся шероховатости;

ки - коэффициент интенсивности; t - время обработки. Вид функции представлен на рис. 1.7. Функция Ra(t) характеризуется коэффициентом интенсивности ки. Методика его определения изложена в работе /105/. Зависимость для расчета величины коэффициента интенсивности имеет вид:

( пз ад „ Л

Ra-R

аус m

(1.2)

4 KnpR Z ис я \Ra Raye m

где Pi - геометрическая вероятность события, заключающегося в том, что любая точка квадрата упаковки покроется пятном контакта за один цикл воздействия массы абразивных частиц;

i°2 - вероятность события, заключающего в том, что взаимодействие абразивной частицы с поверхностью детали приведет к микрорезанию; fe - частота циклов воздействия массы абразивных частиц на поверхность детали;

V - объем металла, удаленного за один удар абразивной частицы; Кпр - коэффициент, учитывающий вид профиля исходной шероховатости;

R - радиус абразивной частицы; Как можно заметить из (1.2) величина ки зависит от соотношения Ra3ad/Ra уст и Raucx/Ra уст■ Меняя указанные соотношения, можно получить различные значения ки для одних и тех же режимов обработки и характеристик рабочих

Рис. 1.7.

Изменение шероховатости поверхности при обработке деталей свободными абразивами.

сред. Это создает определенные трудности применения коэффициента интенсивности в качестве характеристики функции Ra(t).

Для однозначности определения ки в работе /105/ были введены следующие допущения:

Следует отметить, что определяемая таким образом величина ки является условной. Условие (1.3) не дает представления о технологических возможностях технологической системы (ТС), определяемых параметрами обработки и материалом детали.

Применение условия (1.4) целесообразно, т.к. оно позволяет однозначно определить нижний предел заданной шероховатости поверхности Ramd и отсечь участок экспоненты, определяемой зависимостью (1.1), на котором скорость изменение шероховатости поверхности минимальна.

Величина коэффициента интенсивности, может быть определена экспериментально, используя зависимость (1.1).

Учитывая безразмерный характер обработки, следует обратить внимание на величину коэффициента профиля, отражающего только плоскую модель шероховатости поверхности. Как показывает ряд исследований, представленных в работах/48, 85, 105/, учитывая особенности обработки свободными абразивами, целесообразно рассмотреть микротопографическую модель шероховатости поверхности. Следовательно методика определения коэффициента профиля требует корректировки.

Процесс центробежно-ротационной обработки подробно изучался в Пензенском политехническом институте и НПО "Мединструмент" (г.Казань). В работах /105, 108, 109/ изложены сущность и технологические возможности ЦРО.

В работах /105, 108, 109/ представлены модели процесса ЦРО позволяющие анализировать влияние режимов и условий обработки на выходные параметры. Но для оптимизации технологических параметров и автоматизации про-

Лисх _ Г п а — J лау

Ra3ad=1.2Rl

а уст

а уст

(1.3)

(1.4)

ектирования многоступенчатых технологических процессов нужны более точные теоретические зависимости, описывающие формирование профиля шероховатости обработанной поверхности и съем металла.

Высокая производительность, экономичность и простота эксплуатации характеризует струйно-абразивную обработку. Этот метод получил довольно широкое распространение в отечественной и зарубежной практике. В работах /3, 15, 71, 72, 78, 105/ рассмотрена физическая сущность CAO, приведены основные сведения о технологических возможностях рассматриваемого метода, представлены схемы и конструкции применяемых устройств.

В работах /3, 105/ представлены зависимости для расчета съема металла и шероховатости обработанной поверхности при CAO.

В работах З.И.Кремня и М.Л.Массарского /44, 62, 110, 111/ представлены результаты исследований в области ТАО, даны основные рекомендации по применению этого метода.

В работах /44, 62, 105, 110, 111/ представлены результаты исследований влияния режимов обработки на производительность процесса и качество обрабатываемой поверхности при ТАО. Однако теоретические зависимости описывающие процесс формирования профиля шероховатости поверхности и съема металла не разработаны, что не позволяет автоматизировать проектирование многоступенчатой турбоабразивной обработки.

Метод обработки деталей свободным абразивом, уплотненным инерционными силами, разработан А.Н.Мартыновым. В работе /51/ изложены сущность метода и его технологические возможности, описаны конструктивные схемы нескольких способов обработки деталей.

В работе /51, 105/ представлены зависимости, описывающие влияние технологических факторов и условий обработки на производительность процесса и шероховатость поверхности. Однако отсутствует методика расчета шероховатости обрабатываемой поверхности, что затрудняет оптимизацию режимов об-

работки и возможность автоматизации проектирования технологического процесса ОСАУИС.

Сущность и технологические возможности метода МАО деталей изложены в работах /49, 86, 87, 88,112/.

В работе /49/ представлены эмпирические зависимости, характеризующие влияние времени обработки, исходной шероховатости, скорости вращения детали, величины рабочего зазора, величины магнитной индукции и зернистости порошка на изменение размеров детали и геометрических характеристик детали и геометрических характеристик поверхности при магнитно-абразивной обработке. В работе /62, 63/ доказано, что при МАО образуется установившаяся шероховатость, параметры которой зависят от исходной и определяются режимами обработки. Однако отсутствие методики расчета параметров установившейся шероховатости затрудняет оптимизацию технологических параметров и автоматизацию проектирования технологических процессов МАО. В результате множества исследований получены эмпирические зависимости оценивающие влияние технологических параметров на производительность обработки и качество обработанной поверхности.

В рассмотренных выше работах по методам обработки деталей свободными абразивами исследуются параметры профиля шероховатости. Однако эксплуатационные свойства в основном определяются трехмерным представлением шероховатости поверхности - микротопографией / 48, 85/. Рассмотрение в этой связи микротопографической модели шероховатости поверхности при обработке деталей свободными абразивами даст возможность более точно оценить качественные характеристики поверхностного слоя и уточнить модели съема металла с поверхности детали, формирования профиля шероховатости поверхности и зависимости для расчета времени обработки.

В этой связи требует уточнения модель единичного взаимодействия абразивной частицы с поверхностью детали, представленная в работе /105/. При построении модели было сделано допущение, что шероховатость поверхности де-

тали всегда намного меньше режущего профиля абразивных гранул, что не соответствует действительности при проектировании многоступенчатых технологических процессов, где на первых ступенях шероховатость поверхности может быть достаточно высокой.

Теоретические зависимости для определения съема металла, представленные в работе /105/ так же требуют корректировки с учетом трехмерного представления шероховатости поверхности, т.к. расчет съема с применением двухмерной модели шероховатости поверхности приводит к большим погрешностям при определении времени обработки.

Требуют уточнения теоретические зависимости расчета времени обработки, представленные в вышеназванных работах. Расчет времени обработки в ряде случаев дает большие погрешности, что недопустимо при проектировании многоступенчатых технологических процессов.

Суммарное время для многоступенчатой обработки с учетом дополнительных затрат времени tec„, на вспомогательные переходы, связанные с изменением метода обработки, режимов, заменой рабочих сред, транспортировкой и сепарацией массы загрузки можно записать следующим образом:

U = tt(RaU<Xi, Ra^i, POh N3h GT) + Z tecn

i—J i—i

где N - число ступеней,

POi - режимы обработки на i-той ступени,

N31 - зернистость абразива на i-той ступени обработки,

От - предел текучести материала обрабатываемой детали.

Опираясь на вышеизложенное, можно предположить большое количество вариантов многоступенчатых процессов обработки свободными абразивами конкретных деталей машин, т.е. получить заданную шероховатость поверхности можно различными сочетаниями методов обработки, режимов и характеристик рабочих сред на каждой ступени, что подтверждает необходимость получения точных теоретических зависимостей для определения времени обработки.

Чтобы получить заданное значение шероховатости поверхности детали при минимальных затратах времени, необходимо выбрать такой вариант обработки, при котором будет выполнено следующее условие:

N N-1

* = ¡тт = X ^ (Ка1"* Ь К ™ Ь РОь N31, <ТТ) + £

1=1 1=1

Учитывая характер изменения шероховатости при обработке свободными абразивами, момент времени 1пер оптимальной смены параметров обработки есть точка принадлежащей функциям Яа(0 , характеризующаяся равенством градиентов функций в этой точке (рис.1.8.) /91/.

Многоступенчатый процесс обработки деталей свободными абразивами будет экономически целесообразен, если

+ (есп < //V-1

где 1дг - время достижения заданной шероховатости при 1ч[-ступенчатом процессе обработки

- время достижения заданной шероховатости при N-1-ступенчатом процессе обработки.

Ввиду необходимости анализа и сравнения множества вариантов многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами с целью получения заданной шероховатости поверхности необходима четко сформулированная методика автоматизированного проектирования. В литературных источниках сведения по данному вопросу отсутствуют.

Анализируя приведенные результаты исследований многоступенчатой обработки деталей свободными абразивами можно сделать следующие выводы:

1. В настоящее время накоплен большой экспериментальный и теоретический материал по методам обработки свободными абразивами.

2. Во многих работах указывается на необходимость в ряде случаев применять многоступенчатую обработку.

3. Отсутствуют рекомендации по комбинированию методов обработки деталей свободными абразивами на различных ступенях обработки.

Рис. 1.8. Нахождение времени перехода при многоступенчатой обработке деталей свободными абразивами.

4. Для построения многоступенчатых технологических процессов размерной обработки деталей успешно используется метод последовательных уточнений.

5. Обработка деталей свободными абразивами по своей технологической сущности является безразмерной, хотя уточнение размера шероховатости поверхности, формально не являющегося линейным размером, определяется параметрами технологической системы.

6. Отсутствует методика формализации проектирования многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами.

7. В известных работах рассматривается двухмерная модель шероховатости поверхности.

8. Теоретические зависимости, полученные на основании двухмерной модели шероховатости поверхности не точно отражают характер взаимодействия абразивных частиц с поверхностью детали. В связи с этим полученные теоретические зависимости для съема металла, изменения шероховатости поверхности в ряде случаев дают большую погрешность.

9. Требуют уточнения теоретические зависимости для расчета времени обработки при проектировании многоступенчатых процессов обработки деталей свободными абразивами.

10. Выработан общий подход к расчету времени обработки для многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами. Получены теоретические зависимости для нахождения времени перехода со ступени на ступень при известных параметрах обработки на каждой ступени, которые можно использовать при автоматизированном проектировании многоступенчатой обработки.

11. Отсутствует методика автоматизированного проектирования многоступенчатой обработки деталей свободными абразивами, позволяющая анализировать и сравнивать варианты многоступенчатых процессов.

1.3 Цель и задачи исследований

Анализ результатов исследований в области многоступенчатой обработки деталей свободными абразивами позволяет определить цель работы и сформулировать задачи исследований, проведение которых сделает возможным ускоренное внедрение оптимальных технологических процессов обработки свободными абразивами в различных отраслях промышленности.

Цель работы - разработка моделей многоступенчатых процессов обработки свободными абразивами, создание методики формализации технологического проектирования для решения задачи автоматизации проектирования оптимальных многоступенчатых технологических процессов.

Для достижения этой цели решаются следующие основные задачи:

1. Формализация проектирования многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами.

2. Определение микротопографических характеристик поверхности.

3.Уточнение модели единичного взаимодействия абразивных частиц с поверхностью детали.

4. Разработка методики расчета удаления металла.

5. Теоретические и экспериментальные исследования формирования профиля шероховатости обрабатываемой поверхности.

6. Разработка методики расчета времени обработки при проектировании многоступенчатых процессов обработки деталей свободными абразивами.

7. Разработка методики автоматизированного проектирования многоступенчатой отделочно-зачистной обработки.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ СВОБОДНЫМИ АБРАЗИВАМИ

2.1 Формализация проектирования многоступенчатых ТП 2.1 Л Выбор плана обработки

Проектирование технологических процессов можно рассматривать как последовательное принятие решений по отдельным частным технологическим задачам. Составление плана обработки, как задача не несущая расчетного характера, осуществляется выбором из множества типовых решений с учетом комплекса исходных данных и условий, определяющих множество ситуаций. Для формализации процесса проектирования необходимо описать все множество возможных решений, а также условия, при которых может быть применено каждое из них.

При решении сложных технологических задач в области отделочной обработки деталей, когда необходимо получить высокое качество обработки при грубой исходной шероховатости применяется многоступенчатая обработка деталей свободными абразивами. Критериями применения многоступенчатой обработки могут служить невозможность получения заданного показателя качества поверхности за одну ступень обработки или слишком большое, экономически не целесообразное, время одноступенчатой обработки.

Как уже было показано в главе 1 в арсенале технолога есть несколько методов обработки деталей свободными абразивами и множество разновидностей каждого из них. Не менее разнообразен парк оборудования, на котором эти методы реализуются. При выборе методов обработки во время проектирования ТП приходится решать следующие вопросы:

1. Какой метод обработки (МО) и, следовательно какую технологическую систему (ТС) применить для обработки поверхности той или иной детали;

2. Когда недостаточно одноступенчатой обработки и требуется последовательное применение нескольких технологических систем, реализующих различные методы обработки;

3. Как определить необходимую и достаточную последовательность методов обработки, называемую планом обработки поверхности;

4. Как провести параметрическую оптимизацию режимов обработки и характеристик рабочих сред на каждой ступени и определить оптимальное время перехода со ступени на ступень.

С точки зрения поставленных вопросов определяется характеристика метода обработки, называемая его технологическими возможностями, под которыми принято понимать:

1. Характеристику заготовки, для обработки которой может быть рационально применен этот метод;

2. Достижимые при его использовании показатели качества обработанной детали;

3. Скорость достижения заданного показателя качества поверхности (производительность).

С точки зрения достижения показателей качества поверхности детали работа любой технологической системы может быть описана схемой представленной на рис.2.1.

В результате обработки в ТС, реализующей определенный метод обработки, показатель качества заготовки ПКзаг переходит в показатель качества детали ПКдет■ В партии деталей этот показатель рассеян по полю соПКдет. По этой причине, а также по характеру обработки деталей свободными абразивами, показатель качества детали окажется рассеянным по некоторому полю соПКдет.

энергия

заготовка

ПКзаг,0)ПК

заг

информация о процессе

деталь

ПК дет 9 СОПКдет

Рис.2.1. Схема работы ТС с точки зрения достижения показателя качества

поверхности детали ПК дет.

Однако, как показывает практика, это поле существенно меньше, чем поле рассеяния соответствующего показателя качества заготовки, т.е. сэПКдет «о)ПКзаг, Поскольку для методов обработки свободными абразивами, относящихся к безразмерным, как уже было указано в главе 1, нет четко сформулированной методики проектирования ТП, то мы вынуждены для разработки такой методики провести аналогию с проектированием многоступенчатых процессов размерной обработки деталей. При такой обработке отношение полей рассеяния определенного размера детали и заготовки представляет собой уточнение ТС, характеризующее ее технологические возможности:

® Аз аг 1 \ £тс =--(2.1)

СО Адет

Учитывая безразмерный характер обработки деталей свободными абразивами, можно предложить следующее выражение:

О) ПК заг

6 ТС

(2.2)

<*>ПК дет

Уточнение Sjc, в выражениях (2.1) и (2.2), является важнейшей характеристикой любой ТС. В силу характера обработки, как размерной так и безразмерной, величина уточнения не может быть бесконечной. А следовательно возникает необходимость применения нескольких последовательно реализуемых ТС.

Уточнение представленное в зависимостях (2.1) и (2.2) является фактическим, т.е. характеризует конкретную ТС и реализуемый в ней метод обработки. Технологу же на этапе проектирования и постановки задачи будущего технологического процесса получения заданного размера детали приходится оперировать с уточнением проектным епр.

Т Аз аг

£ пр

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Сидилева, Анна Ивановна

10. Результаты работы прошли промышленную апробацию и внедрены на двух промышленных предприятиях с годовым экономическим эффектом 150 тыс. рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сидилева, Анна Ивановна, 1998 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под ред. А.Н.Резникова. - М: Машиностроение. 1977. - 391 с.

2. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Адлер Ю.П., Марков Е.В., Грановский Ю.В. - М.: Наука, 1971. -270 с.

3. Аракелян A.A., Агасарян P.P. Сокращение ручного труда с помощью струй-но-абразивной обработки: Учебное пособие. - М.: Машиностроение. 1987. -32 с.

4. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. - М.: Машиностроение, 1974. - 134 с.

5. Бабичев А.П. Исследование технологических основ процессов обработки деталей в среде колеблющихся тел с использованием низкочастотных вибраций: Дис. ... др-ра техн.наук: 05.02.08. - Ростов-на-Дону, 1975. - 462 с.

6. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии: Учебное пособие. - Ростов-н/Д, 1994. - 187 с.

7. Бабичев А.П. Экспериментальные исследования и определение физических основ процесса вибрационной обработки на операциях шлифования и полирования деталей // Вибрационное шлифование, отделка, упрочнение: Материалы научно-технического семинара. - Ростов-н/Д, 1969. - С. 7-18.

8. Бабичев А.П., Мишняков Н.Т. Теоретико-вероятностная модель процесса виброобразивной обработки плоской детали в случае эллиптических пятен контакта / Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Межвуз. сб. -Ростов н/Д, 1981. - С. 8- 10.

9. Бабичев А.П., Самодумский Ю.М., Гришунин B.C. Структура рабочего цикла при виброабразивной обработке // Вестник машиностроения. - 1976, №4. - С. 39 - 40.

10. Байкалов A.K. Введение в теорию шлифования материалов. - Киев: Наук, думка, 1978. - 270 с.

11. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М., 1969. - 559 с.

12. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1988. - 128 с.

13. Барон Ю.М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов. JL: Машиностроение, 1988. - 176 с.

14. Безъязычный В.Ф. Назначение режимов резания по заданным параметрам качества поверхностного слоя. Ярославль, 1978. - 86 с.

15. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. - М.: Машгиз, 1960.-199 с.

16. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. - М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

17. Бурштейн И.Е. и др. Объемная вибрационная обработка /Бурштейн И.Е., Ба-лицкий В.В., Духовский А.Ф. - М.: Машиностроение, 1981. - 52 с.

18. Вентцель Е.С., Овчаров J1.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. - М.: Наука, 1988. - 480 с.

19. Виноградов В.Н. и др. Абразивное изнашивание /Виноградов В.Н., Сорокин Т.М., Колокольников М.Г. - М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

20. Гаркунов Д.Н. Триботехника. -М.: Машиностроение, 1985. - 424 с.

21. Гдалевич А.И. Финишная обработка лепестковыми кругами. -М.: Машиностроение, 1990. - 112 с.

22. Глейзер Л.А. О сущности процесса круглого шлифования/ / Вопросы точности в технологии машиностроения. - М., - С. 5 - 24.

23.Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Высшая школа. 1972. - 368 с.

24. Гордон И.М., Блишев А.П., Гришунин В.В. Опыт промышленного освоения вибрационной обработки деталей на заводе Сантехарматура // Вибрационная отделка деталей машин и приборов. - Ростов-н/Д, 1973. - С. 12-15.

25. Григорович B.K. Твердость и микротвердость металлов. -М.:Наука, 1976. -230 с.

26. Грязнов Б.Т. Технологические методы улучшения эксплуатационных свойств машин криогенной и микрокриогенной техники. - ВО Наука, Новосибирск, 1993, - 208 с.

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

28. Димов Ю.В. Управление качеством поверхностного слоя детали при обработке абразивными гранулами: Дис. ... д-ра техн.наук: 05.02.08 - Иркутск. 1987. - 543 с.

29. Димов Ю.В. Финишная обработка деталей свободным абразивом / / Повышение эффективности процессов механообработки . - Иркутск, 1990. - С. 3 -6.

30. Дрозд М.С. Определение механических свойств металла без разрушения. -М.: Металлургия, 1965. - 172 с.

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

32. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. -Саратов: - Изд-во Саратов, ун-та, 1978 - 128 с.

33. Каганов H.H. Миркин А.И. Рентгеноструктурный анализ. Практическое руководство. - М.: Машгиз, i960,- 94 с.

34. Калинин Е.П. Определение толщин срезов металла абразивными зернами при различных схемах шлифования // Изв.вузов. Машиностр. - 1992. - N1-3.-С. 140-145.

35. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. -М:Наука, 1970.-248 с.

36. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. - М.: Машиностроение, 1978.-213 с.

37. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. - М.: Наука, 1974. - 112 с.

38. Комбалов B.C. Инженерные расчеты в триботехнике / Междунар.ЦНТИ.-М., 1990.-152 с.

39. Королев A.B. Исследование процессов образования поверхностней инструмента и детали при абразивной обработке. - Саратов: Издательство Сара-тов.ун-та, 1975. - 191 с.

40. Королев A.B., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. - Саратов: Изд-во Саратов.ун-та. 1989. - 320 с.

41. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей.-М. Машиностроение, 1974. - 280 с.

42. Костецкий Б.Н. Колисниченко Н.Ф. Качество поверхности и трение в маши-нах.-Киев: 1969.-215 с.

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

44. Кремень З.И., Павлючук А.И. Абразивная доводка. - Л.: Машиностроение, 1967.- 114 с.

45. Кулаков Ю.М., Хрульков В.А. Отделочно-зачистная обработка деталей. -М.: Машиностроение, 1979. - 216 с.

46. Кулик В.К. Прогрессивные процессы обработки фасонных поверхностей.-Киев:Техника, 1987. - 176 с.

47. Левенгарц В.Л. Исследование динамики и совершенствование устройств для вибрационной обработки деталей: Автореф.дис. ... канд.техн.наук: 05.02.08. -Каунас, 1981.-28 с.

48. Лукьянов B.C., Рудзит Я.А. Параметры шероховатости поверхности. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 162 с.

49. Магнито-абразивное полирование плоских деталей машин и проборов. - М.: Машиностроение, 1987. - 48 с.

50. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости,-М ^Машиностроение, 1979. - 191 с.

51. Мартынов А.Н. Основы метода обработки деталей свободными абразивом, уплотненным инерционными силами. - Саратов: Изд-во Саратов.ун-та, 1981. - 212 с.

52. Маслов E.H. Постникова Н.В. Основные направления в развитии теории резания абразивным, алмазным и эльборовым инструментом. - М: Машиностроение, 1975. - 48 с.

53. Маслов E.H. Теоретические основы процессов царапания металлов/ / Склерометрия. - М:Наука, 1968. - С.24-44.

54. Маслов E.H. Теория шлифования материалов. - М.: Машиностроение, 1974. -319 с.

55. Маталин A.A. Технологические методы повышения долговечности машин.-Киев:Техника, 1971. - 144 с.

56. Маталин A.A. Технология механической обработки. Л., 1977. - 460 с.

57. Машиностроение. Терминология: Справ.пособие.-М:Издательство стандартов, 1989. - Вып.2 - 432 с.

58. Мельников A.C. Технология машиностроения: основы достижения точности детали. Ростов-н/Д: ДГТУ, 1995. - 128 с.

59. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. - М.: Машгиз, 1961.-450 с.

60. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел.-М:Наука, 1977. - 222 с.

61. Наладка и эксплуатация станков для вибрационной обработки/ Бабичев А.П., Рысева Т.Н., Самадуров В.А., Тамаркин М.А. - М.: Машиностроение, 1988. - 64 с.

62. Непомнящий Е.А., Кремень З.И., Массарский М.Л. О закономерностях образования микрорельефа поверхностей при обработке потоком абразивных частиц / Изв.вузов. Машиностроение. - 1984. - №2. - С. 117 -121.

63. Непомнящий Е.А. Трение и износ под воздействие струи твердых сферических частиц / Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа. М.: Наука, 1971. - С.190 - 200.

64. Новоселов Ю.К. Татаркин Е.Ю. Обеспечение стабильности точности деталей при шлифовании. - Саратов:Изд-во Саратов.ун-та, 1988. - 128 с.

65. Норенков И.П. Разработка САПР. - Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994.-208 с.

66. Обработка деталей свободными абразивами в вибрирующих резервуарах / Карташов И.Н., Шаинский М.Е., Власов В.А. и др.- Киев: Вища школа, 1975. - 188 с:

67. Овсянников А.Ш. Управление уровнем технологии механической обработки материалов. - Новосибирск: Наука. Сиб.отделение, 1989. - 264 с.

68. Оликер В.Е. Порошки для магнитно-абразивной обработки и износостойких покрытий-М:Металлургия, 1990. - 176с.

69. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования,- Л.: Изд-во Ленинград.ун-та, 1981. - 144 с.

70. Отделочные операции в машиностроении. Справочник/ Под общ. ред. П.А. Руденко. - 2-е изд., перераб. и доп.-Киев-.Техника, 1990. - 150 с.

71. Пичко A.C. Струйно-абразивная обработка: Обзор / НИИМаш. - М., 1968. -56 с.

72. Пичко A.C. Струйно-абразивная обработка внутренней поверхности труб/НИИИНФОРМТЯЖМАШ.-М., 1979. - 26 с.

73. Пляскин И.И. Оптимизация технических решений в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1982. - 176 с.

74. Политов И.В. Кузнецов H.A. Вибрационная обработка деталей машин и приборов.- Л.:Лениздат,1965. - 166 с.

75. Попов A.C., Жердочкин Д.В. Применение виброабразивной обработки в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1974. - 140 с.

76. Попов М.Е. Основы САПР технологических процессов: конспект лекций / РИСХМ. - Ростов-н/Д, 1986. - 54 с.

77. Попов М.Е. Снижение металлоемкости и себестоимости изготовления деталей машин на основе моделирования структур технологических решений: Автореф.дис. . . . д-ра техн. наук: 05.02.08. - М., 1990. - 42 с.

78. Проволоцкий А.Е. Струйно-абразивная обработка деталей машин. - Киев.: Техника, 1989. - 177 с.

79. Прогрессивные методы абразивной обработки деталей машин. - Киев.: Техника, 1990. - 152 с.

80. Прокопец Г.А., Мул А.П., Мишняков Н.Т. Теоретико-вероятностный анализ формирования микрорельефа поверхности при ВиУО / Вопросы вибрационной технологии: Межвуз.сб.научн.трудов - Ростов-н/Д, 1993. - С. 27-36.

81. Разработка САПР: В 10 кн. Кн.1. Проблемы и принципы создания САПР: Практич.пособие / Под ред. А.В. Петрова. - М: Высш.шк., 1990. - 143 с .

82. Разработка САПР: В 10 кн. Кн.2. Системотехнические задачи создания САПР/ под ред. А.В. Петрова,- М.: Высш.шк., 1990. - 144 с.

83. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. - М.: Знание, 1961. - 46 с.

84. Резников А.Н. Теплофизика резания. - М., Машиностроение, 1969. - 287 с.

85. Рудзит Я.Н. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. -Рига: Зинатне, 1975. - 214 с.

86. Сакулевич Ф.Ю. Магнитно-абразивная обработка точных деталей/ Сакуле-вич Ф.Ю., Минин JI.K., Олендер Л.А. - Минск: Вышейш.шк., 1997. - 288 с.

87. Сакулевич Ф.Ю. Основы магнитно-абразивной обработки, - Минск: Наука и техника, 1981. - 328 с.

88. Сакулевич Ф.Ю. Кудинова Э.Н. Сравнительные исследования качества поверхностей, сформированных финишными методами абразивной обработки и их производительность. - Минск: Изд-во АН БССР, 1981.-31 с.

89. Самодумский Ю.М. Исследование процесса микрорезания, режущих свойств и стойкости абразива при вибрационной обработке: Дис. . . . канд. техн.наук: 05.02.08. - Ростова н/Д, 1973. - 215 с.

90. Сергиев А.П. Отделочная обработка в абразивных средах без жесткой кинематической связи: Автореф.дис... д-ра техн. наук: 05.02.08 - Тула, 1990. -50с.

91. Сердюков B.C. Особенности и пути повышения эффективности процесса вибрационной многоступенчатой обработки. Дис. .. канд. тех.наук: 05.03.01 - Ростов-н/Д. -154 с.

92. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. / С.Н. Корчак, А.А.Колин, А.Г. Ракович, Б.И. Синицын; Под общ.ред. С.Н.Корчака. - М: Машиностроение, 1988.-352 с.

93. Скворчевский Н.Я. и др. Эффективность магнитно-абразивной обработки / Скворчевский Н.Я., Федорович Э.Н., Ящерицын П.И. - Минск: Наука и техника. 1991. -215 с.

94. Смелянский В.М. Механика формирования поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования: Автореф. дис.... д-ра техн. наук: 05.02.08. - М., 1986. - 46 с.

95. Смелянский В.М. Механика упрочения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования.- М: Объединение "Машмир", 1992. - 60 с.

96. Соколовский А.П. Курс технологии машиностроения. HTM СССР Гос. на-уч.-техн. изд-во машиностроит. литературы. Москва, 1947. - 436с.

97. Справочник по электротехническим и электрофизическим методам обработки / Г.Л. Амитан, И.А.Байсупов, Ю.М. Барон и др.: Под общ.ред. В.А. Воло-сатова.- Л. Машиностроение. Ленингр.отд-ние, 1988. - 719 с.

98. Сулима A.M. и др. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. - М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

99. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.

100. Тамаркин М.А. Крашеница С.Б. Влияние микрорельефа частиц рабочей среды на производительность виброабразивной обработки / / Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Межвуз.сб,- Ростов н/Д, 1981. -С.12-15.

101. Тамаркин М.А. Исследование и разработка методических основ расчета оптимальных технологических параметров процесса вибрационной обработки: Дис. ... канд.техн.наук: 05.02.08. - Ростов н/Д, 1982. - 166 с.

102. Тамаркин М.А., Бабичев И.А., Пичко Ю.А. Методика испытаний эксплуатационных показателей абразивных сред для вибрационной обработки // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз.сб. - Ростов н/Д, 1991. - С.28 -31.

103. Тамаркин М.А. Оптимизация технологических параметров процесса вибрационной обработки // Совершенствование процессов отделочно-упрочняющей обработки деталей: Межвуз.сб. - Ростов н/Д, 1986. - С.24-28.

104. Тамаркин М.А. Повышение эффективности отделочно-зачистной обработки деталей свободными абразивами // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз.сб. - Ростов н/Д, 1993. - С. 17-21.

105. Тамаркин М.А. Технологические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами. Дис. ... докт.тех.наук: 05.02.08 - Рос-тов-н/Д, 1995. - 298 с.

106. Тамаркин М.А. Шевцов С.Н. Самодумский Ю.М. Расчет параметров шероховатости поверхности при вибрационной обработке // Отделочно-упрочняющая механическая обработка, качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин: Сб. ст. - Ростов н/Д, 1977. - С.28-30.

107. Трилисский В.Д. и др. Объемная центробежно-ротационная обработка деталей / НИИМаш, М., 1983. - 53 с.

108. Трилисский В.Д. Повышение эффективности отделочно-зачистных операций путем создания теории оборудования и технологии центробежно-ротационной обработки деталей: Автореф.дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.08. -М„ 1992. -37 с.

109. Трилисский В.Д. Технология и оборудование для объемной центробежно-ротационной обработки деталей,- ML, 1989. - 39с.

110. Турбоабразивная обработка деталей сложного профиля. Методические рекомендации / НИИмаш, М., 1979. - 38 с.

111. Турбоабразивная обработка деталей сложного профиля / ВНИИТЭМР, М., 1987. - 52 с.

112. Хомич Н.С. Магнитно-абразивная обработка: технология и оборудование. -Минск.: Бел.НИИНТИ, 1991. - 48 с.

ПЗ.Хусу А.П. и др. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход / Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. - М.:Наука, 1975. - 343с.

114. Челищев Б.Е. и др. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Челищев Б.Е., Боброва И.В., Гонсалес-Сабитер А. - М.: Машиностроение, 1987. - 264 с.

115. Шапошников H.A. Механические испытания металлов /Под ред. Е.М. Ше-вандина/ - M.-JL: Машгиз, 1954. - 128 с.

116. Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. Л., 1972. - 210 с.

117. Ящерицын П.И. и др. Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива / Ящерицын П.И., Мартынов А.Н., Гридин А.Д. -Минск: Наука и техника, 1978. - 224 с.

118. Ящерицын П.И., Мартынов А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. - Минск: Вышейш. школа, 1983. - 191 с.

119. Grinding improves jet turbine blades // Amer. Mach. - 1993. - 137, №10. - P. 30.

120. Hashish M. Characteristics of Surfaces Machined With Abrasive - Waterjets // Journ. of Engineering Materials and Technology. - 1991. - №3. - P. 354-358.

121. Microfinishing machine improves part geometry // Amer. Mach. - 1993. - 137. №9. - P. 70-71.

122. Mirror-Finish Grinding Machine // Techno Jap. - 1992. - 25. №3. - P. 89.

123. Moore M.A. The relationship between the abrasive wear resistance, hardness and micro structure of ferritic material // Wear. - 1974. - 28, №8. - P. 59-68.

124. New ways to grind and finish // Metalwork. Prod - 1994. - 38, №5. - P. 138

125. Sih H.N. Abrasive wear mechanism and the grit size effect // Wear. - 1979. - 55, №3-P. 163-190.