Повышение эффективности и качества формообразования полых тонкостенных шаров бесцентровым шлифованием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Бочкарев, Антон Петрович

• Бочкарев, Антон Петрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Бочкарев, Антон Петрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ современного уровня способов и устройств для обработки сферических тел качения

1.2 Способ формообразующего бесцентрового шлифования шаров на проход

1.3 Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРИ БЕСЦЕНТРОВОМ ШЛИФОВАНИИ ПОЛЫХ ШАРОВ

2.1. Обеспечение условия формообразования сферической поверхности

2.2. Условия повышения эффективности исправления погрешностей формы при бесцентровом шлифовании шаров

2.3. Взаимодействие заготовки со шлифовальным кругом при бесцентровом шлифовании шаров

2.4 Выводы

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Объект исследования

3.2 Экспериментальная установка

3.3 Методика планирования одно- и многофакторных экспериментов и обработки экспериментальных данных

3.4 Выводы

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Анализ влияния технологических факторов на показатели качества изготовления полых шаров при бесцентровом шлифовании

4.2 Регрессионные зависимости показателей эффективности процесса бесцентрового шлифования полых шариков от технологических факторов

4.3 Оптимизация условий обработки полых шаров способом бесцентрового шлифования

4.4 Выводы

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ БЕСЦЕНТРОВОГО ШЛИФОВАНИЯ ПОЛЫХ ШАРОВ. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Практические рекомендации по использованию технологии бесцентрового шлифования полых шаров в серийном производстве

5.2 Расчет технико-экономической эффективности использования результатов исследования при производстве полых шаров в серийном производстве

5.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности и качества формообразования полых тонкостенных шаров бесцентровым шлифованием»

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние машиностроительного производства характеризуется повышением частоты сменяемости выпускаемой продукции, расширением широты номенклатуры изделий, требованиями сокращения длительности производственного цикла и обеспечения качества продукции. Удовлетворение этим задачам в области технологической подготовки производственных систем возможно только при условии, если техническому проектированию предшествуют глубокие технологические разработки.

Значительную технологическую трудность в машиностроении представляет обработка точных сферических поверхностей, рабочих поверхностей подшипников.

Шарики подшипников качения относятся к группе деталей, имеющих своей поверхностью сферу высокой точности. Повышение качества изготовления шариков, наряду с другими проблемами производства подшипников качения, имеет очень важное значение, так как шарики имеют наиболее высокую удельную нагруженность в эксплуатации по сравнению с другими деталями подшипника.

В настоящее время ведётся поиск новых материалов, разрабатываются новые конструкции подшипников. Одним из направлений усовершенствования конструкций подшипников является появление подшипников с полыми шариками, которые позволяют значительно снизить давление на наружное кольцо подшипника при высокой частоте вращения. Применение таких полых шариков качения наиболее целесообразно в конструкциях воздушно-летательных аппаратов, подводном флоте, что позволяет существенно снизить вес воздушного судна.

Однако, широкое использование пустотелых шариков в настоящее время сдерживается относительно высокой стоимостью, низкой производительностью и низким качеством их изготовления. Полые шарики имеют меньшую жёсткость, по сравнению со сплошными, а значит, обладают большей податливо-

стью. Для их обработки практически нельзя использовать современное шарооб-рабатыватывающее оборудование.

Цели и задачи исследований. Целью данной работы является повышение эффективности и качества изготовления полых тонкостенных шаров на основе исследования механизма их формообразования и разработки технологии бесцентрового шлифования тел сферической формы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать и обосновать технологическую схему обработки полых шариков бесцентровым шлифованием.

2. Исследовать механизм формообразования шариков при бесцентровом шлифовании.

3. Определить характер и степень влияния основных технологических факторов и параметров рабочей зоны на точность геометрической формы сферической поверхности.

4. Разработать математическую модель процесса бесцентрового шлифования полых шариков, позволяющую определить оптимальные режимы шлифования полых шариков.

5. Экспериментально исследовать зависимость эффективности процесса бесцентрового шлифования полых шариков от условий обработки.

6. Разработать технологию обработки полых шариков способом формообразующего бесцентрового шлифования и практические рекомендации по ее промышленному использованию.

Научная новизна работы.

1. Исследована и обоснована теоретическая схема бесцентрового шлифования полых шаров кругами с дискретной поверхностью, позволяющая повысить производительность их обработки на проход.

2. Обосновано оптимальное сочетание параметров рабочей зоны и режимов обработки на основе исследования механизма формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании шаров.

3. Разработана математическая модель формирования геометрических параметров наружной сферической поверхности полого шара бесцентровым шлифованием с учетом кинематических, динамических и стохастических факторов технологического процесса.

4. Получены регрессионные зависимости геометрических параметров наружной сферической поверхности полого шара от основных наладочных параметров технологической системы при бесцентровом шлифовании полых шаров, адекватно отражающие разработанную математическую модель и обеспечивающие оптимизацию условий обработки.

Обоснованность и достоверность полученных теоретических и экспериментальных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается производственными испытаниями способа и установки для бесцентрового шлифования полых шариков с использованием современных методов рационального планирования экспериментов и обработки экспериментальных данных, а также показателями эффективности использования разработанной технологической операции. Положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Способ формообразующего бесцентрового шлифования полых шаров.

2. Математическая модель формирования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании полого шарика.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на погрешность получаемой сферической поверхности в виде отклонения от круглости.

4. Практические рекомендации для промышленных предприятий по использованию нового способа бесцентрового шлифования полых шариков в условиях мелкосерийного производства с использованием штатного серийного оборудования.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработано технологическое оснащение для осуществления нового способа бесцентрового шлифования полых шаров в условиях мелкосерийного производства на серийном станочном оборудовании;

- определены рациональные наладочные параметры рабочей зоны бесцен-трово-шлифовального оборудования и режимы резания для обеспечения эффективной и качественной обработки полых шаров;

- разработаны практические рекомендации для производственных предприятий по использованию нового способа бесцентрового шлифования полых шаров в условиях мелкосерийного производства с использованием штатного серийного оборудования.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО СГТУ имени Гагарина Ю.А. при изучении курса «Технология машиностроения», а также в виде методических указаний для выполнения научно-производственной работы студентами 4-го и 5-го курсов.

ГЛАВА 1

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Анализ современного уровня способов и устройств для обработки

сферических тел качения

Обработка полых тонкостенных шаров, обладающих значительно меньшей, чем сплошные монолитные шары жесткостью, является довольно-таки серьезной задачей для обрабатывающего машиностроения. Получение сферы, и особенно шаров, не фасонным инструментом связано с обеспечением ее развертки на плоскость. При этом необходимо обеспечить разворот шара в процессе обработки вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, что могут обеспечить далеко не все существующие способы и устройства шарообработки. Кроме этого, необходимо учитывать, что при обработке шаров базирование происходит по обрабатываемой поверхности, а значит, технологическая наследственность оказывает свое влияние на получаемую точность и качество обработки. Еще одним немаловажным фактором при выборе способа и шарообрабаты-вающего устройства является производительность процесса. Все эти и ряд других факторов привело к тому, что к настоящему моменту было создано большое количество различных способов и устройств, в которых эти задачи решались самым разным образом. Рассмотрим те из них, которые представляют интерес для темы наших исследований.

В существующих устройствах обработка шаров ведется как периферией, так и торцом круга [59].

Одним из самых первых устройств для обработки шаров, которое было широко использовано в обрабатывающей промышленности, предполагало использование двухдисковой схемы [69, 82] (рис. 1.1.). В этом устройстве шары располагаются между торцами двух чугунных дисков, где нижний диск имеет концентрические канавки. Шары прижимают верхним диском к нижнему, так как последний служит для базирования, а так же выполняют функцию притира. Диски вращают в противоположных направлениях. Благодаря этому поверх-

8

ность кругов шаржируется и способна к выполнению функций режущего контура.

Рис. 1.1. Схема 2-х дисковой обработки шаров

Когда шар перекатывается по криволинейному желобу, который образован концентрическими канавками, происходит двухосное вращение шара, это значит, что точки шара, которые находятся в контакте с периферией желоба, получают окружную скорость больше, чем точки, которые находятся в контакте с внутренней частью желоба. Вследствие этого появляются различные по величине силы трения и разность скоростей проскальзывания. Образуется пара сил, которая не только перекатывает шарики вокруг оси, но и создает дополнительный разворот его в области обработки вокруг другой оси, которая повернута на некоторый угол и пересекается с осью доводочного диска. Благодаря этому на шарах появляются лыски, которые в течение времени покрывают всю их поверхность. Значительное влияние на производительность обработки оказывает давление, которое необходимо приложить к верхнему диску, так как с увеличением давления производительность возрастает, поэтому обработку необходимо вести используя большое давление и значительную по величине частоту вращения нижнего диска. Данный способ прост по кинематике и позволяет достигнуть высокого качества получаемых шаров. Недостатками можно считать

высокое давление в области контакта, которое способствует образованию на шарах различных дефектов, таких как ожоги, порубы, невозможность снятия больших припусков и низкую производительность. При значительной величине разноразмерности шаров в процессе обработки в контакте с режущим инструментом находятся только три шара. В связи с этим необходимо выполнять дополнительную межоперационную сортировку. Помимо этого, взаимодействие обрабатываемого шара с кругом носит случайный характер, поэтому эффективно управлять процессом обработки затруднительно. Другим минусом этого способа является высокая стоимость изготовления больших чугунных дисков высокой точности.

Одним из способов повышения эффективности обработки шаров было использование вместо 2-х дисковой 3-4-х дисковой и многодисковых конструкций.

Так устройство для чистовой обработки шаров, представленное на рис. 1.2 работает по принципу использования 4-х дисков.

Рис. 1.2. Схема 4-х дисковой обработки шаров.

Диски выполнены в виде 2-х концентрично расположенных планшайб, которые образуют канавку для шаров и связаны с различными приводами. Скорости вращения планшайб периодически изменяются, а также меняется направление их вращения по синусоидальному закону. Обрабатываемые шары, находящиеся во взаимодействии с планшайбами, в результате этого совершают сложные движения вокруг своего центра. Абразивная обработка шаров осуществляется в результате воздействия доводочной пасты, подача которой происходит периодически или непрерывно в кольцевую полость. Благодаря применению 4-х планшайб раздельного привода и кинематической связи появилась возможность осуществить возможность главного движения обрабатываемого шара вокруг мгновенной оси вращения и разворачивать ее в плоскости, которая проходит через ось вращения планшайб. Конструкция установки с раздельными приводами и реверсивными движения дисков с изменяющимися частотами вращения является довольно-таки сложной, а для замены обработанных шаров необходимо процесс останавливать. С точки зрения регулирования исправления погрешностей формы, процесс является слабоуправляемым.

В устройстве, показанном на рис. 1.3 для обработки пустотелых шаров использованы компрессионные свойства среды под давлением.

Рис. 1.3. Схема абразивной обработки шаров с использованием среды под давлением

В устройстве имеется 2 вращающихся диска, верхний абразивный имеет на нижнем торце кольцевые канавки. Нижний диск, является базирующим и имеет сопла для индивидуальных шаровых камер и камеру для среды под давлением. Авторы предлагают использовать СОЖ в качестве среды под давлением. Процесс обработки шаров происходит при постоянном вращении основания дискового инструмента при подаче в камеру распределения среды под давлением. Благодаря поступлению среды под давлением в шаровые камеры, шары поднимаются в своих камерах и поджимаются к кольцевым канавкам дискового инструмента, создавая взаимодействие с режущим инструментом. Отсутствие механического прижимного узла упрощает конструкцию устройства и позволяет увеличить скорость вращения дискового инструмента, повышая, тем самым, производительность процесса обработки. К недостаткам этого способа можно отнести необходимость тщательной герметизации зоны обработки, а так же регулярной очистки среды под давлением от шлама и стружки. Кроме того, во время обработки не происходит смешивание шаров, что затрудняет получение одноразмерности и нуждается в отдельном снятии шаров с каждой канавки. По законам кинематики, процесс разворота шаров в зоне обработки практически не управляем.

Сотрудниками Белорусского политехнического института было предложено устройство для обработки шаров [13], которое содержит вращающийся инструмент барабанного типа с рабочими кольцевыми канавками для шаров на его поверхности и установленный на горизонтальном шпинделе прижимной инструмент в виде бесконечного ремня с приводом (рис. 1.4). Электродвигатель передает движение на бесконечный ремень, который сообщает движение шарам. При этом, кроме движения обкатки по поверхности кольцевой рабочей канавки вращающегося инструмента, происходит верчение шаров поперек канавки под углом, равным углу наклона винтовой линии. В результате на шаре за один проход в зоне обработки образуется сферическая лыска, при суммировании которых на поверхности шара образуется сфера.

Однако получение качественной сферы требует многопроходной обработки. Главным же недостатком этого устройства является сложность профилирования кольцевых канавок в инструменте по мере их износа, что сказывается на обеспечении высокой точности обработки шаров.

Способ, рассмотренный ниже, может закономерно и целенаправленно развернуть мгновенную ось в зоне обработки шаров [14]. Устройство для реализации этого способа изображено на рис. 1.5. Для того чтобы развернуть мгновенную ось в устройстве, которое состоит из шлифовального круга, ведущего круга, опорного ножа, располагающихся на бесцентрово-шлифовальном станке, на периферии ведущего круг создана Г-образная канавка постоянного углового профиля; при этом биссектриса угла профиля канавки ведущего круга непрерывно меняет свое угловое положение от начала винта и до его конца. Поэтому шару, помимо вращательного движения вокруг мгновенной оси, передается движение разворота на угол, который равняется по величине развороту биссектрисы угла профиля канавки. Обработку проводят на проход. При этом довольно эффективно происходит снятие припуска, при обеспечении высокой геометрической точности и качества поверхности.

канавок ведущего круга

Главным недостатком, характерным для данной схемы обработки, является невозможность получения полной развертки за один проход, т.е. для обеспечения формирования полной сферы обрабатываемого шара потребуется несколько проходов шара в зоне обработки. Поэтому данный метод вряд ли можно использовать при чистовом шлифовании.

Схема бесцентрового шлифования, позволяющая обработать всю поверхность шара за один проход, изображена на рис. 1.6 [33]. В этом устройстве используется абразивный ведущий круг с винтовой канавкой постоянного углового профиля, выполненной на его периферии и служащей для транспортировки и вращения шаров в зоне обработки, опорный нож для поддержания шаров на необходимом уровне в зоне резания и прижима их к ведущему кругу, и шлифовальный.

На шлифовальном круге выполнены кольцевые канавки определенной глубины и ширины, расположенные на заданном расстоянии друг от друга. Шар в процессе шлифования попадает в кольцевые канавки шлифовального круга и теряет контакт со шлифующей поверхностью.

А-А

Рис. 1.6. Схема дискретного шлифования шаров

Динамическое равновесие нарушается, и силы фрикционного сцепления с ведущим кругом разворачивают его на некоторый угол. Это происходит столько раз, сколько кольцевых канавок выполнено на шлифовальном круге. В момент контакта со шлифовальным кругом на шарике образуется кольцевая лыска, а в момент потери контакта шлифование не происходит, но происходит разворот на шаговый угол. При достаточно большом количестве кольцевых канавок на шлифовальном круге, кольцевые лыски могут покрыть всю поверхность шара за один его проход в зоне резания. Данный способ прост в осуществлении и обладает высокой продуктивностью. Недостатком же данного метода является невысокое качество поверхности шара, поэтому его применение ограничивается предварительным шлифованием.

Довольно-таки широкое распространение получил способ шлифования шаров торцом шлифовального круга [55], реализованный на станках мод. МШ-ЗЗМ, схема которого показана на рис. 1.7. При шлифовании шаров в обработке кроме шлифовального круга 2 участвует и чугунный диск 1, который служит для базирования и, в то же время, выполняет функцию притира. Съем металла при шлифовании шаров увеличивается за счет непрерывного шаржирования дорожек качения, которые специально нарезаются на чугунном диске. На про-

изводительность обработки также существенно влияет давление на шары со стороны диска и частота вращения круга. С увеличением этих величин производительность обработки увеличивается. В связи с этим обработка ведется при значительных (до 10 Т) усилиях на прижимной шлифовальный круг.

Рис. 1.7. Схема шлифования шаров торцом круга с горизонтальной осью вращения

Снижение их приводит к значительному снижению производительности обработки. Наличие высоких давлений в зоне контакта способствует появлению на шарах внешних дефектов типа порубов, ожогов. Кроме этого, взаимодействие абразивного круга с шаром имеет, как это отмечалось выше, чисто случайный характер.

При обработке периферией круга применяются различные методы бесцентрового шлифования. Среди них необходимо отметить метод бесцентрового шлифования шаров [103], который положен в основу станка для мягкого шлифования (рис. 1.8.). Между шлифовальным кругом и ведущим стальным диском располагают шары. Концентрические желоба расположены на периферии диска и шлифовального круга. Диаметр и радиусы желобов постепенно уменьшаются, по мере перемещения шаров от одного желоба к другому. В зависимости от диаметра шаров и величины припуска, предназначенного для удаления на дан-

ной операции, число канавок варьирует от 5 до 15. Шар перемещается в следующий желоб, благодаря подающему механизму, автоматически.

Е

Д£0-

^ ь

Рис. 1.8. Схема бесцентрового шлифования станка фирмы «Нью-Дипарчер»

Таким образом, каждый из обрабатываемых шаров проходит через весь набор желобов. Точность размера и геометрическая точность формы обработанных шаров относительно невысока - в пределах ±0,0127 мм. Поэтому использовать этот способ рекомендуется только для предварительного шлифования. Производительность достаточно способа достигает 40 ходов в минуту. Шлифовальный круг должен быть точно заправлен под заданный размер шара и это является фактически фасонным шлифованием. Поэтому, для обеспечения заданной точности размера и геометрической формы необходима частая и очень точная правка шлифовального круга. Кроме того, на рабочих поверхностях ведущего стального круга со временем появляются выработки от стальных шаров, и он теряет свою точность. В связи с этим он требует регулярной обработки рабочих поверхностей, что, для стального круга является задачей не простой.

Известны также устройства для бесцентрового шлифования шаров, в которых ведущий круг снабжен наружной винтовой канавкой. К этим устройствам относится устройство, схема которого показана на рис. 1.9 [70].

Канавка имеет несимметричный профиль. Этим достигается вращение шара вокруг двух осей. Однако, как это показано выше, такое вращение приводится к результирующему одноосному, что недостаточно для равномерного нанесения следов контакта на всю сферическую поверхность. Поэтому на шаре за один проход вдоль шлифовального круга образуется только кольцевая лыска.

Широкое распространение до сих имеет способ двухдисковой доводки шаров, реализованный в станках мод. ВШ-314, ЩД и др. (рис. 1.10). Обработка производится между двумя чугунными дисками. На одном из дисков выполнены К-образные концентрические канавки, по которым перемещаются шары. К другому диску, которым шары поджимаются к диску с канавками, прикладывают усилие (до 10 т), которое распределяется по обрабатываемым шарам. Съем металла происходит, как отмечалось выше, за счет проскальзывания поверхности шаров относительно доводочных дисков.

А - А

и

Рис. 1.9. Схема бесцентрового шлифования шаров

Рис. 1.10. Схема доводки шаров между двумя чугунными дисками

Для интенсификации доводки на канавки нижнего диска подается абразивная паста. Режущий контур образуется свободными абразивными зернами, которые находятся в пасте и обкатываются по поверхности шара, осуществляя удаление припуска. Помимо этого, в процессе обработки протекает процесс шаржирования зернами хрома стенок желоба. Следовательно, поверхность желоба канавки приобретает дополнительную режущую способность [54]. Однако описанный способ позволяет вести лишь окончательную обработку предварительно рассортированных по группам сплошных шаров, причём разноразмер-ность шаров в партии составляет всего несколько микрометров. Всё это позволяет равномерно распределить прижимное усилие на все шары. Использовать этот способ для обработки полых шариков, имеющих погрешности формы в несколько десятков микрометров, практически невозможно, так как прижимное усилие не будет распределяться между всеми шарами в зоне обработки, а сосредоточится на наиболее выступающих, что приведет к их деформации и разрушению.

Иной подход к обеспечению многоосного управляемого вращения шара при доводке был разработан в отраслевой лаборатории металлорежущих стан-

ков Куйбышевского политехнического института. Сущность его заключается в том, что нижний диск состоит из концентрических колец, образующих канавки, причем три кольца связаны с приводом осциллирующего движения (рис. 1.11). Диски вращаются синхронно, но трем из них дополнительно сообщается осциллирующее движение [6, 17, 81].

Рис. 1.11. Схема устройства для реализации способа многоосного вращения шаров

Разделение нижнего диска на кольца значительно уменьшает жесткость системы СПИД и увеличивает биение канавки, а это отрицательно сказывается на качестве обработанных шаров. Использование этого способа для обработки полых шаров связано с теми же трудностями, что и описанного выше. Гарантированное, по мнению группы авторов, вращение шара попеременно вокруг двух осей можно получить путем изменения направления действия нагрузки прижимного диска. Схема этого устройства показана на рис. 1.12. Прижимной диск состоит из двух полудисков, установленных в радиальном пазу фланца.

Полудиски жестко связаны с рычагами, концы которых входят в пазы цилиндрических кулачков, которые в свою очередь способны перемещаться в осевом направлении, и вращаются от привода.

^ршоийРТ^

с изменением направления действия нагрузки прижимного диска

Рычаги перемещаются по пазам, имеющим криволинейный профиль, при этом происходит некоторое смещение полудисков за счёт деформации или некоторых боковых зазоров между шарами в полудисках, тем самым происходит изменение направления нагрузки. Однако, при смещении концентрических канавок прижимного диска относительно нижнего, возникают риски на поверхности шарика. Использование этого способа для обработки пустотелых шаров не представляется возможным из-за неравномерного распределения нагрузки между шарами в зоне обработки.

Для периодического изменения положения мгновенной оси вращения шара в зоне обработки предложена конструкция диска для доводки шаров, показанная на рис. 1.13. Изобретение заключается в том, что на тороидальную поверхность концентрических канавок наносятся пазы, имеющие форму синусоиды или винтовой линии. Это позволяет за один оборот диска периодически менять положение мгновенной оси вращения шаров по закону, определяемому характером расположения пазов.

Рис. 1.13. Фрагмент конструкции диска для обеспечения многоосного вращения шаров

К недостаткам этой конструкции можно отнести наличие пазов на поверхности канавок, приводящее к уменьшению площади пятна контакта шаров с желобом, являющимся при доводке инструментом, и снижению производительности обработки. Кромки пазов будут наносить на поверхность шаров дефекты в виде рисок. Так как процесс доводки протекает при высоких давлениях, то при обработке может наблюдаться скалывание или выкрашивание кромок пазов, что также приводит к образованию дефектов на поверхности шаров.

Изменение положения вектора абсолютной угловой скорости шара за время пребывания его в рабочей зоне происходит в процессе обработки между двумя дисками, один из которых имеет желоб, выполненный по спирали Архимеда, а другой - расходящиеся от центра канавки [95]. Схема этого устройства показана на рис. 1.14.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бочкарев, Антон Петрович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.: Наука, 1971.-283с

2. Андион СИ., Цнаф М.Л. Кинематика шариков в зоне обработки.- В кн.: Подшипниковая промышленность, М., ВНИПП, 1968, №5, с. 23-26.

3. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков.-4-е изд., испр. и доп.- Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1975. - 654с.

4. A.c. 347177 (СССР). Способ непрерывного бесцентрового шлифования шариков/ И.П. Крук,- Опубл. в Б.И., 1972, № 24.

5. A.c. 622651 (СССР). Инструментальный диск для доводки шариков / K.M. Сивяков, Э.П. Сивякова, В.В. Болкунов, В.И. Кукушкин.-Опубл, в Б.И., 1978, № 33.

6. A.c. 233476 (СССР). Способ доводки шариков в кольцевых канавках между двумя вращающимися дисками/ С.М. Андион, А.Н. Садовников,- Опубл. в Б.И., 1968, №2.

7. A.c. 227125 (СССР). Станок для доводки / С.М. Андион, А.Н. Садовников.-Опубл. вБ.И., 1968, №29.

8. A.c. 110166 (СССР). Способ шлифования шариков на проход и приспособление для осуществления этого способа / С.М.Андион,-Опубл.- 1954.

9. A.c. 328976 СССР, МКИ В24В 11/02. Способ изготовления полых шариков / И.Б. Якушенко, В.Н. Герасимов, В.Ф. Аникин (СССР).

10. A.c. 891356 СССР, МКИ В24В 11/02. Способ центробежной обработки шариков / И.П. Филонов, В.В. Бабук (СССР).

11. A.c. 899329 СССР, МКИ В24В 11/02. Устройство для центробежной обработки шариков / И.П. Филонов, П.Н. Киреев (СССР).

12. A.c. СССР № 863250 СССР, МКИ В23К 20/00. Установка для диффузионной сварки / О.В. Соловьев. - Опубл. в Б.И., 1981, № 34.

13. A.c. 1079411 СССР, МКИ В24В 11/02. Устройство для обработки шариков / П.И. Ящерицын, И.П. Филонов, И.И. Дьяков, A.A. Жохов.

14. A.c. 1158330 СССР, МКИ В24В 11/02. Устройство для шлифования шариков / С.Г. Редько, В.Д. Гундорин, А.Н. Васин.

15. A.c. № 1742040 Васин А.Н., Изнаиров Б.М., Новиков В.И. от 22.02.1992 г. В24В 11/02. Способ бесцентрового шлифования шариков. Опубл. в БИ № 23 от 23.06.1992 г.

16. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Исследования напряжений нежестких тел сферической формы в подшипниках качения // Исследование сложных технологических систем: межвуз. науч. сб.Саратов: СГТУ, 2008. С. 4-14.

17. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Способ получения заготовок полых бесшовных тел сферической формы // Автоматизация и управление маши-но- и приборостроении межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2008. С. 4-6.

18. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Кинематические особенности оборудования для шлифования шариков // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч. практ. конф. молодых ученых г. Саратов, 15-16 сент. 2009 г.: в 2-хт./СГТУ.- Саратов, 2009.- Т.2.-С.69-73.

19. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю. Особенности обработки полых тел сферической формы // «Вестник Рыбинской гос. Авиац. технологии, академии имени П. А. Соловьева» 2009. С 4-10.

20. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Расчет контактных напряжений полых тел сферической формы в подшипниковым производстве // Математические методы в технике и технологиях.- ММТТ-22: сб. тр. XXII междунар. науч. конф.: в 10 т./ППИ.- Псков, 2009. - Т.5 - С.13-15

21. Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Три задачи, решаемые при производстве полых тел сферической формы // Материалы 12-й Междунар. научн.-техн. Конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы машиностроения» - «Технология 2010». ОрелГТУ. 7-11.06. 2010 г. С.140-143.

22. Бочкарев А.П. Совершенствование метода обработки полых тел сферической формы // Вестник Саратовского государственного технического университета. № 3 (58), выпуск 2. С. 17-20, 2011 г.

23. Васин, А.Н. Изнаиров, Б.М., Бочкарев А.П. Повышение эффективности исправления погрешностей формы при бесцентровом шлифовании шаров // Материалы VI Междунар. научн.-прак. Конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов». ПТУ. 2011 г. С.5-7.

24. Васин А.Н., Изнаиров Б.М., Бочкарев А.П. Процесс формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании шаров // Материалы VI Междунар. научн.-прак. Конференции «Технологическое обеспечение качества машин и приборов». ПТУ. 2011 г. С.8-10.

25. Васин А.Н., Изнаиров Б.М., Бочкарев А.П. Математическая модель процесса формообразования при бесцентровом шлифовании пустотелых шаров // Научно- технический журнал «СТИН». № 1. 2013 г., С.28-32.

26. Васин А.Н., Изнаиров Б.М., Бочкарев А.П. Повышение эффективности исправления погрешностей формы при бесцентровом шлифовании шариков // Научно- технический журнал «СТИН». № 3. 2013 г., С. 17-19.

27. Васин А.Н., Изнаиров Б.М., Бочкарев А.П. Взаимодействие заготовки со шлифовальным кругом при бесцентровом шлифовании шариков // Научно- технический журнал «СТИН». № 7. 2013 г., С.18-21.

28. A.N. Vasin, В.М. Iznairov, А.Р. Bochkarev. Shaping in the Centerless Grinding of Hollow Spheres //Russian Engineering Research, 2013, Vol.33, № 8, pp. 490-494.

29. Васин А.Н. Повышение долговечности полого сферического тела качения / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, Ю.А. Шапошников.- СГТУ, Межвузов.научн.сб. «Прогрессивные направления развития технологии машиностроения», 1997. С. 82-88.

30. Горанский и др. Автоматизация технического нормирования работ на ме-таллореаущих станках с помощью ЭВМ*- М.: Машиностроение. 1970.- 224 с.

31. Гундорин В.Д., Рязанов A.B. Влияние исходной погрешности на точность роликов при бесцентровом суперфинишировании.- Станки и инструмент, 1970, №11, с. 12-13.

32. Гундорин В.Д., Иванов А.И. Определение положения мгновенной оси вращения шарика при бесцентровой обработке абразивными брусками,- Саратов, 1984,- 14 е.- Рукопись представлена Сарат. политехи, ин-том. Деп. в НИИМаш 1984, Ш27-84.

33. Гундорин В.Д. Устройство для бесцентрового шлифования пустотелых шариков / В.Д. Гундорин, А.Н. Васин, В.И. Новиков // Чистовая обработка деталей машин: межвуз. Науч.сб.- Саратов. 1986.- С.24-29.

34. Дугин В.Н., Кремень З.И. Суперфиниширование, как метод повышения износостойкости и долговечности деталей машин.- В кн.: Влияние методов и режимов чистовой обработки на эксплуатационные свойства деталей машин. 4.1.Л.: ЛДНТИ, 1969, с. 27-35.

35. Егоров М.Е., Апирин Б.С. Влияние диаметра шариков на производительность их шлифования // Подшипниковая промышленность.- 1964.-Вып.1.-С.41-

36. Иванов А.И. Кинематика процесса бесцентровой обработки пустотелых шариков абразивными брусками и её влияние на производительность.- Саратов, 1984.-16 е.- Рукопись.представлена Сарат. политехи., ин-том. Деп. в НИИмаш 1984, №182-84.

37. Ипполитов Г.М, Абразивно-алмазная обработка.- М.: Машинестроение, 1969. 334 с.

38. Клебанов М.К., Садовников А.Н., Андион С.М. Закономерный поворот оси шарика при доводке, как путь повышения точности его обработки.- В сб. Механика/Куйбышев, политехи., ин-т.- Куйбышев. 1969, с. 364-368.

39. Клебанов Н.К. Кинематика доводочных станков и шарика при его обработке.» В кн.: Кинематика, динамика и автоматизация станков. Куйбышев, 1966, с 24-29.

40. Климович В.М. Зависимость момента сил трения от давления и скорости проскальзывания в процессе доводки.- В кн.: Машиностроение и приборостроение. Вып. 8.- Минск. 1976, с. 150-154.

41. Климович В.М. К вопросу о формообразовании шариков в процессе окончательной обработки.- В кн.: Машиностроение и приборостроение. Вып. 8.-Минск. 1976, С. 185-189.

42. Колтунов И.Б. Теоретические исследования процесса формообразования при бесцентровом круглом шлифовании подшипниковых колец на жестких опорах.- Тр. ВНИПП, 1965, № 3, с. 54-90.

43. Королёв A.B., Плотников В.М. Аналитическое исследование процесса суперфиниширования с дополнительным движением бруска.- В кн. Чистовая обработка деталей машин: № I. Саратов, 1975; с. 76-35.

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

45. Леонов Е.В., Пастухов A.C., Пиковский В.А. Исследование методом фотоупругости напряжённого состояния полых сфер.- М.: Прикладная механика, 1971, т. VII, №5, с. 64-67.

46. Лурье Г.Б. Технология производства подшипников качения.-М.: Машгиз. 1949.-448 с.

47. Мазальский В.Н. Суперфинишные станки.- Л.. Машиностроение, Ленинградское отделение, 1974.- 158 с.

48. Мартьянов Э.И., Иногамов Т.И. Пути совершенствования элеваторной доводки шариков.- Тр. ВВИПП, 1976, вып. I. с. 143-148.

49. Методические указания. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов.- М.: Изд-во стандартов/ РДМУ 109-77, 1978.- 63 с.

50. Наерман М.С., Попов С.А. Прецизионная обработка деталей алмазными и абразивными брусками.- М.: Машиностроение, 1971,-228 с.

51. Наернан М.С Прогрессивные процессы абразивной, алмазной и эльборовой обработки в автомобилестроении.- И.: Машиностроение, 1978.- 32 с.

52. Олендер JI.A., Филонов И.П., Добрынин Ю.А. Классификация способов окончательной обработки шариков.- В кн.: Машиностроение.- Минск. 1981, №6, С. 83-89.

53. Олендер Л.А., Климович В.М., Добрынин Ю.Л. О повышении производительности шарикошлифовальных и шарикодоводочных станков.- Тр ВНИПП, 1978, №4, С 61-66.

54. Олендер Л.А., Добрынин ЮЛ. Совершенствование формообразования сферических поверхностей.- Минск, Бел. НИИ научн.-техн. информации и техн,-эконом. исследований Госплана БССР, 1980.-42 с.

55. Олендер Л.А. Технология и оборудование шарикового производства.-Минск: Вышэйшая школа,. 1974.- 334 с.

56. Отработка технологии изготовления шариков из минералокерамики для технологических центров / М.Г. Гладких, Н.Я. Дорохин, Н.И. Рюмин, Е.Л. Казанцев // Подшипниковая промышленность.- 1985.- Вып.б.С. 18-22.

57. Оценка сваренных электронным лучом шариков высокоскоростных подшипников/ Реф. Селяхович Б.Н.- В кн.: Подшипниковая промышленность: На-учн.-информ. сб. НИИНавтопром. Вып. 4. М., 1971, с. 21-24.

58. Паркер, Зарецкий. Усталостная долговечность высокоскоростных подшипников с шариками из нитрида кремния. // Проблемы трения и смазки,- 1975.- № 3.-С.11-14.

59. Пат. 3536358 (США). Метод изготовления полых шариков для шарикоподшипников Eklund P.R., Campbell G.L.- Опубл. в Р.Ж.: Технология машиностроения.- 1971, №6, реф. 6Б108П.

60. Пат. 2095720 РФ, МПК В24В 35/00, 9/06. Способ изготовления пустотелых изделий основанный на диффузионной сварке в вакууме /Исаев B.C., Рахчеев В.Г., Петров В.Р.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Волгодизельмаш»;. - № 97109424/02; заял. 03.06.1997; опубл. 10.08.1999. - 5 е.: ил.

61. Пат. 21341176 РФ, МПК C21D1/30, 1/04. Способ изготовления полых шаров и других деталей вращения /Мещанкин А.И., Прошин В.В., Наумкина Н.М.;

119

заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество «ОРСМАШ»;. - № 97109424/02; заял. 03.06.1997; опубл. 10.08.1999. - 5 е.: ил.

62. Пат. 3515447 (США). Многослойные тела качения подшипников/ Bazzard M.'W.C., Krysiak J.E. - Опубл. в Р.Ж.: Машиностроительные материалы.- 1971, №4, реф. 4.48.349П.

63. Пат. 3751123 (США). Облегчённые шарики дл высокооборотных шарикоподшипников/. USA National Aeronaftik and Spece. Опубл. в Р.Ж.: Воздушный транспорт.- 1974, №7, реф. 7А270П.

64. Пат. 4824965 (Япония). Пустотелые шарики для шарикоподшипников / Окубо Кэндзи, Оки Нобуцугу, Канэко Кадзуо.- Опубл. в P.S.: Машиностроительные материалы.- 1974, №6, реф. 6.48.345П.

65. Пат. 4824964 (Япония). Сборный шарик для шарикоподшипника / Оки Нобуцугу, Канэко Кодзуо, Окубо Кэндзи,- Опубл. в РЖ: Машиностроительные материалы.- 1974, №6, реф. 6.48.344П.

66. Пат. 2067-978 (Франция). Составные облегчённые шарики подшипников качения / Feederal - Mogul Corp. — Опубл. в РЖ.: Машиностроительные материалы.- 1972, №9, реф. 9.48.363П.

67. Пат. 3574428 (США). Способ изготовления полых шариков для подшипников качения/ Johnson H.D., Campbell G.L.- Опубл. в Р.Ж.: Технология машиностроения.- 1971. №12, реф. 12.Б П8П.

68. Пат. 3660880 США, МКИ F16C 33/00, В21о 53/10. Способ изготовления полых шариков / H.D. Johnson, G.L. Campbell.

69. Пат. 757428 США, МКИ В24В 11/00. Способ обработки шаров / Р. Райт.

70. Пат. 677176/25 (ФРГ). Устройство для бесцентрового шлифования / Себастьян Мессершмидт.- Опубл. в Б.И., 1961.

71. Пат. № 2212979. Способ изготовления полых монолитных деталей / П.Ю. Бочкарев//БИ. 2003 № 27.

72. Пат. № 24150004. Способ бесцентрового шлифования шариков / Васин А.Н., Бочкарев П.Ю., Бочкарев А.П. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 27.03.2011 г.

73. Пиковский В.А., Кустов В.Г., Леонов Е.В. Исследование распределения нагрузки в подшипниках с пустотелыми роликами.— В кн.: Подшипниковая промышленность, М., ВНИПП, 1969, №2, с.3-6.

74. Попов С.Н. Алмазно-абразивная обработка металлов и твёрдых сплавов»-.М.: Машиностроение, 1977.-215 с.

75. Применение полых и комбинированных тел качения // Обзор / Подшипниковая промышленность.- М.: НИИНАвтопром. 1972.- Вып.9.- С.41-55.

76. Редько С.Г., Гундорин В.Д., Иванов А.И. Кинематика способа, бесцентровой обработки шариков абразивными брусками.- В кн. Чистовая обработка деталей машин: Межвуз..науч.-техн. сб., Саратов (Саратовский политехи., ин-т), 1984, с. 3-10.

77. Редько С.Г., Гундорин В.Д. Микроточение абразивными, алмазными и эль-боровым инструментом.- В кн.: Чистовая обработка деталей машин: Межвуз. науч.-техн. сб., Саратов (Саратовский политехи, ин-т), 1976, Вып. 2, С. 88-97.

78. Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник.-М.: Машиностроение,. 1977.- 516 с.

79. Румбаргер, Харрик, Экленд. Анализ упругого контакта полого шара с плоской опорой,- Тр. амер. о-ва инженеров-механиков» 1970, №1. сер. Ф. С. 146153.

80. Сибби, Мансон. Испытания 150 мм шарикоподшипников со сплошными или сверлеными шариками при величине d-n достигающей 3-106 // Проблемы трения и смазки.-1974,- № 2,- С.38-41.

81. Садовников А.Н. Исследование и разработка метода доводки шариков с управляемым положением мгновенной оси вращения их в зоне обработки: Ав-тореф. дис ... канд.техн.наук - Куйбышев, 1969.

82. Сивяков K.M. Исследование процесса двухдисковой доводки тел качения шариковых подшипников по кольцевым канавкам с переменными углами контактирования; Автореф, дис.,.. канд.техн.наук.-Саратов, 1970.

83. Сивяков K.M. Кинематическая ограниченность существующих шарошлифо-вальных и шародоводочных станков в повышении их производительности и улучшении качества обработки шаров.- Изв. вуз. Машиностроение, 1969. №9, 31-34.

84. Сивяков K.M., Слуквенко A.M.. Повышение кинематической эффективности трехдисковых шарошлифовальных и шародоводочных станков.- В кн.: Прогрессивные методы чистовой обработки деталей машин, обеспечивающие высокое качество и надёжность: Мат. к 111 Саратовскому семинару. Саратов, 1972, с. 32-34.

85. Соколов С.П., Кремень З.И. Обработка деталей абразивными брусками.- Д.: Машиностроение. 1967.- 124 с.

86. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения.-2-е изд.,перераб. и доп.-М.: Машиностроение. 1972.- 216с.

87. Чудридж Э.Х. Миллион шаров с допусками равными миллионным долям дюйма// Научно-технический бюллетень.- М. : ЭНИИПП, 1956.- №9, С.50-64.

88. Шахназаров Б.Г., Глейзер Ю.В. Исследование движения шариков в процессе доводки.- Тр. БНШШ, 1967, №3, с. 14-19.

89. Цыпкин А.Г. Справочник по математике/ Под ред. С.А.Степанова.- М.: Наука. 1984.-480 с.

90. Ящерицын П.И. Влияние кинематики движения шариков на точность формы и волнистость обработанной поверхности при их доводке.- Изв. АН БССР. Сер. физ.-техн. наук. 1980. №4, с. 61-66.

91. Ящерицын Д.И., Олендер JI.A., Филонов И.П. Механизм образования погрешностей формы шариков в процессе их окончательной обработки.-.В кн.: Машиностроение и приборостроение.- Минск, 1976, №8, с 85-89.

92. Ящерицын П.И. О механизме формообразования шариков при их доводке.-В кн.: Подшипниковая промышленность, ВНИПП, вып.4, М., 1977, с.18-27.

93. Ящерицын П.И. Основы технологии механической обработки и сборки в Машиностроении.- Минск: Вышэйшая школа, 1974.- 606 с.

94. Ящерицын П.И., Олендер JI.A., Филонов И.П., Добрынин Ю.А. Сравнительный анализ теоретических исследований кинематики шариков в зоне обработки. - Тр. ВНИПП, 1976, №1, с 126-142.

95. Ящерицын П.И., Олендер JI.A., Климович В.М. Теоретический анализ кинематики движения шариков в процессе доводки.- Изв. АН БССР. Сер. физ .техн. наук 1973, №3, с. 63-68.

96. Ящерицын П.И., Олендер JI.A., Филонов И.Л. Теоретическое исследование формообразования шариков при шлифовании.- Изв. АН БССР. Сер. физ-техн. наук. 1975, №2,. с.61-68.

97. Ящерицын П.И., Олендер Л.А., Филонов И.Л. и др. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса обработки шариков в спиральных желобах с радиальными канавками.- Тр. ВНИПП, вып.2. М.: 1978, с. 32-46.

98. Сое Н.Н., Parker R.I., Seibbi H.W. Evalution of Electron-Beam Welded Hollow Balls for High-Speed Ball Bearings // Transactions of the ASME.- 1971.- Vol. 93, № 1.- P.49-63.

99. Harris T.A. On the Effectiveness of Hollow Balls in High-Speed Thrust Bearings // Trans. ASLE.- 1968.- Vol. 11, № 4.- P.290-294.

100. Hollow and Material Combination Balls improve Bearing Life and reliability // Product Engineering.- 1971.- Vol. 14, September.- P.23-25.

101. http://FEA.RU _ CompMechLab - Инновации в машиностроении - металлические полые сферы-htm. От 20.06.2010.

102. http://vshm.ru/index.php. От 03.05.2010

103. Million of Balls a millionth tolerances.-Machinery, 1955, № 4, p. 143-145.

104. Изнаиров Б.М. Обеспечение рациональных геометрических параметров многозвенных соединений и резервирование их элементов: монография / Б.М. Изнаиров, А.Н. Васин, О.Б. Изнаиров. - Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2008.-

105. Ящерицын П. И., Олендер Л. А., Григорьев Ю.Л. Качество обработанных сферических поверхностей и средства их контроля // Информ. листок № 020(4). - Минск: БелНИИНТИ, 1973

200с.