Повышение эффективности процесса гидроабразивной обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Тихонов, Андрей Александрович

• Тихонов, Андрей Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тихонов, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Сущность и технологические возможности гидроабразивной обработки.

1.2 Обзор работ в области исследования гидроабразивной обработки

1.3 Выводы. Цель и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ.

2.1 Анализ процесса единичного взаимодействия частиц рабочей среды с поверхностью детали.

2.2 Методика расчета удаления металла.

2.3 Формирование профиля установившейся шероховатости.

2.3.1 Геометрическая схема образования профиля установившейся шероховатости.

2.3.2 Определение параметров установившейся шероховатости.

2.4 Определение времени обработки.

2.4.1 Удаление дефектного слоя.

2.4.2 Достижение установившейся шероховатости.

2.4.3 Изменение шероховатости поверхности.

2.4.4 Удаление заусенцев и облоя

2.4.5 Скругление острых кромок

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Технологическое оборудование.

3.2 Приборы и приспособления для экспериментальных исследований.

3.3 Выбор материалов для образцов.

3.4 Рабочие среды и технологические жидкости.

3.5 Методика определения интенсивности потока частиц X.

3.6 Методика определения шероховатости поверхности.

3.7 Методика определения съема металла.

3.8 Методика определения величины коэффициента^, учитывающего расстояние до обрабатываемой детали.

3.9 Методика определения величины коэффициента Кр, учитывающего угол обработки поверхности детали.

3.10' Исследование скругления острых кромок.

3.11 Обработка экспериментальных данных.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ.

4.1 Определение интенсивности потока частиц X.

4.2 Определение коэффициента К¿, учитывающего влияние расстояния от сопла до обрабатываемой поверхности детали.

4.3 Определение коэффициента^, учитывающего угол падения. струи.

4.4 Исследование процесса формирования установившейся шероховатости поверхности при гидроабразивной обработке

4.5 Исследование процесса съема металла при гидроабразивной обработке.

4.6 Исследования радиуса скругления острой кромки.

5 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГИДРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ.

5.1 Методические вопросы оптимизации.

5.2 Общая структура САПР ТП.

5.3 Параметрическая оптимизация технологических операций.

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

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процесса гидроабразивной обработки»

В современном машиностроении основное влияние на качественные и эксплуатационные показатели деталей оказывают финишные операции. Задача повышения качества" продукции связана с совершенствованием известных и разработкой новых, эффективных методов финишной обработки, среди которых ведущее место занимают методы абразивной обработки. Абразивная обработка позволяет обеспечить требуемые точность и качество деталей при высокой производительности, а также высокую надежность и долговечность машин в процессе эксплуатации, поэтому роль абразивных операций в современном машиностроении непрерывно возрастает.

Разработка и внедрение новых технологических процессов абразивной обработки подчинены общей задаче дальнейшего повышения качества изделий при обеспечении высокой эффективности производства.

Гидроабразивная обработка является одной из разновидностей-обработки деталей свободными абразивами, позволяет обрабатывать фасонные детали, которые нельзя обрабатывать на станках. Данный вид-обработки получил не очень широкое распространение вследствие его малой изученности.

К настоящему времени в результате проведенных различными авторами исследований гидроабразивной обработки, а также исследований в смежных областях выявлены основные технологические возможности гидроабразивной обработки, определены основные элементы конструктивных параметров станков. Вместе с тем, обширен круг нерешенных вопросов, которые сдерживают широкое внедрение процесса в производство: отсутствуют теоретические модели формирования шероховатости поверхности при гидроабразивной обработке, съема металла, не разработана методика выбора и расчета технологических параметров.при решении различных технологических задач, отсутствует методика оптимизации технологических процессов.

Решению вышеперечисленных вопросов посвящена эта работа.

В представленной диссертационной работе проведены теоретические исследования процесса гидроабразивной обработки. Дан анализ единичного взаимодействия частицы обрабатывающей, среды с поверхностью детали. Проведен анализ формирования* профиля шероховатости обработанной поверхности. Исследован съем металла* за один удар абразивной гранулы и общий съем металла! с поверхности детали. Получена зависимость для определения-среднего арифметического отклонения профиля установившейся шероховатости поверхности, учитывающая режимы обработки и свойства материала обрабатываемой детали.

Проведены комплексные экспериментальные исследования процесса, позволяющие установить влияние технологических режимов обработки на величину и время достижения установившейся шероховатости поверхности заготовок, из различных материалов, съем металла с поверхности детали.

В, ходе теоретических и экспериментальных исследований, сформирован банк данных коэффициентов, которые учитывают влияние угла обработки, расстояния от сопла до обрабатываемой поверхности, давления струи на формирование шероховатости поверхности и съем металла с поверхности детали.

По результатам экспериментальных исследований установлена адекватность полученных теоретических зависимостей.

Разработана методика выбора и расчета оптимальных технологически« параметров процесса и прогнозирования результатов обработки.

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

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Тихонов, Андрей Александрович

6. Результаты работы промышленно апробированы на ОАО «Роствертол».

145

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тихонов, Андрей Александрович, 2011 год

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

2. Аверченков В.И. и др. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учеб. пособие для вузов. /В.И. Аверченков, И.А.Каштальян, А.П.Пархутик.- Минск: Высшей, шк., 1993. 228 с.

3. Александров Е.В. Соколинский Б.В. Прикладная теория и расчеты ударных систем. М.: Наука, 1969. - 199 с.

4. Андрианов А. И. Прогрессивные методы технологии машиностроения.-М.: Машиностроение, 1975,- 240 с.

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

6. Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. Киев: Наук, думка, 1978. - 270 с.

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

8. Билик Ш.М. Абразивно-жидкостная обработка металлов. М.:Машгиз, 1960. - 198 с.

9. Билик Ш.М. Образование поперечных периодических неровностей на поверхностях твердых тел в процессе трения//Трение и износ.- 1972.- Т. 17.- С. 90-96.

10. Брандт 3. Статистические методы анализа1 данных. М.: Мир, 1975. -311с.

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

12. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. М.: Машиностроение, 1964. - 123 с.

13. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.- 576с.

14. Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М:: Наука, 1988. - 480 с.с К)

15. Вероятностно-статистические основы процессов шлифования и доводки.- Л.: Изд-во СЗПИ, 1974. 154 с.

16. Вероятностный анализ процесса изнашивания / Кордонский Х.В., Харач Г.М., Артамоновский Б .П., Непомнящий Е.Ф. М.: Наука, 1968.-56с.

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

18. Виноградов В.Н. Сорокин Г.М., Албагагиев А.Ю. Изнашивание при ударе/ М.: Машиностроение, 1982. - 192 с.

19. Виттенберг Ю.Г. Шероховатость и методы её оценки. Л.: Судостроение, 1971 -108 с.

20. Вульф A.M. Мурдасов А.В. Геометрические параметры режущих элементов абразивных зерен шлифовального круга/ Абразивы.- 1968. N1.- С. 19 24.

21. Глейзер Л.А. О сущности процесса круглого шлифования//Вопросы точности в технологии машиностроения. М., 1959. - С.5 - 24.

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

23. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей.-М.:Наука,1988.-448с.

24. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов.- М.:Наука,1976.-230с. '

25. Гришин B.C., Проволоцкий А.Е., Шмырева Т.П. Остаточное напряжение в стали после гидроабразивной обработки// Физика и химия обраб. материалов.- 1986.- № 4.- С. 72-75.

26. Дальский A.M. Механическая обработка металлов.- М.: Машиностроение, 1981.-264 с.

27. Девкин М. М., Севастьянов М. Д. Очистка поверхностей деталей металлическим песком.- М. : Машиностроение, 1968.- 67 с.

28. Демкин Н. Б. Контактирование шероховатых поверхностей,- М.: Наука, 1970.- 227 с.

29. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: Энергоиздат, 1981.- 267 с.

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

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

32. Машиностроение, 1978. 232 с.

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

34. Елиэаветин М. А. Повышение надежности машин,- М. : Машиностроение, 1968.- 267 с.

35. Ипполитов Г. М. Абразивно-алмазная обработка.- М. : Машиностроение, 1969.-312 с.

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

37. Коган Э.А. Технологические задачи механики объемной вибрационной обработки: Дис. канд.техн.наук: 05.02.081-Рига, 1974., 170с.

38. Козырев С .П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. М.: Машиностроение, 1971. - 240 с.

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

40. Комбалов B.C. Инженерные расчеты в триботехнике / Междунар. ТТНТИ,-•М.,1990.-152с.

41. Королев A.B. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке.-Саратов: Изд-во Саратов.ун-та, 1975.-191с.

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

43. Королёв A.B., Новосёлов Ю.К. Теоретико-вероятностные основыабразивной обработки. Саратов: Изд-во Саратов, зш-та, 1989-Т.1,2

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

45. Костецкий Б.Н. Колисниченко Н.Ф. Качество поверхности и трение в машинах.-Киев:Техника, 1969.-215с.

46. Крагельский-И.13. и др. Основы расчетов на трение и износ/ Крагельский И.В.,Добычин М.Х.ДСомбалов В.С.-М.: Машиностроение, 1977.-526с.

47. Кремень 3.И. Павлючук А.И. Абразивная доводка. -J1.: Машиностроение, 1967.-114с.

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

49. Манасевич А. Д. Физические основы напряженного состояния и; : прочности металлов.-Ml ^ Машиностроение; .1962.-З19'с.

50. Мартынов А.Н: Основы метода обработки деталей свободным абразивом, уплотненным инерционными силами,- Саратов: Изд-во Саратов: унта, 1981.-212 с.

51. Мартынов А.Н. Разработка основ метода обработки деталей несвязанным абразивом, уплотненным инерционными силами: Автореф: дис. д-ра техн. наук: 05:02.08.-М.,1983.-32с.: bipi

52. Марченко Е. А. О природе разрушения поверхности металлов при трении.- М. : Наука, 1979.- 76 с.

53. Маслов Е.Н. Постникова Н.В. Основные направления в развитии теории резания абразивным, алмазным и эльборовым инструментом.-М.:Машиностроёние,1975:-48с.- п. .

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

55. Машиностроение. Энциклопедия. Технология изготовления деталей машин. Т. III-3/A.M. Дальский, А.Г. Суслов, Ю.Ф. Назаров и др.; Под общ. Ред. А.Г. Суслова. 2000. 840 с.

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

57. Морозенко В.Н. Гидроабразивная обработка протекторного рисунка шинных пресс-форм/ А.Е. Проволоцкий, В.В. Юхненко, И.М. Нестеренко/ЛГехнология и автоматизация машиностроения : Респ. межвед. науч.-техн. сб.- 1973,- С. 50-54.

58. Морозенко В.Н. Гидроабразивная, очистка поверхности листов перед нанесением покрытий/ A.E.i Проволоцкий, C.JI. Баскин, Г.П. Курковский//Чер. металлургия : Бюл. науч.-техн. информ.- 1980.-Вып. 15,-С. 49-50.

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

60. Непомнящий Е.А. Кремень З.И. Массарский M.JL О закономерностях образования микрорельефа поверхностей при обработке потоком абразивных частиц//Изв. вузов. Машиностроение.-1984.-N2.-C. 117-121.

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

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

63. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/А.А. Панов, В.В. Аникин, H.F. Бойм и др.; Под общ. Ред. A.A. Панова. М.: Машиностроение, 2004. - -784 с.1.

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

65. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара.-Л.: Машиностроение,1976.-320с.

66. Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента. — М.: Машиностроение, 1977 166 с.

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

68. Пляскин И.И. Оптимизация технических решений в машиностроении.-М.Машиностроение, 1982.-1 76cí- •

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

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

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

72. Пэндит С. Сатьянараянан »Г. Исследование процесса образования шлифованной • поверхности методом моделирования по наблюдаемым данным // Конструирование и технология машиностроения: Тр. Амер. О-ва инженеров-механиков. Мир. - 1984.- N3. - С.133-140

73. Pao, Бакли Связь между эрозионной стойкостью пластичных материалов при эрозии, вызванной твердыми1 частицами, и их свойствами // Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. Энергетические машины и установки. 1985. № 3. С. 83-96.

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

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

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

77. Рыковский Б.П., Смирнов В.А., Щетинин Г.И. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985

78. Сакулевич Ф.Ю. Магнитно-абразивная обработка точных деталей / Сакулевич Ф.Ю., Минин Л.К., Олендер Л.А. Минск: Вышейш. шк., 1977. -288с.

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

80. САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / P.A. Аллик, В.И. Бороднянский, А.Г. Бурин и др.; Под общ. ред. P.A. Аллика. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1986.- 319с.

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

82. 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. 352с.

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

84. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: Справочник/JI.B. Худобин, А.П. Бабичев, Е.М. булыжев и др./Под общ. Ред. Л.В. Худобина. М.Машиностроение, 2006. - 544 с.

85. Табаков В., Балан С. Изучение механизма разрушения поверхности материалов под действием эрозии // Труды американского общества инженеров механиков. Сер. Энергетические машины и установки. 1983. №4. С. 106-110.

86. Тамаркин М.А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами:; Дис. докт. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1995 г.

87. Тамаркин М.А., Шевцов С.Н., Клименко A.A. Моделирование процесса единичного взаимодействия гранулы свободного абразива и обрабатываемой' детали // Автоматизация и современные технологии. -2005.-№5.t *

88. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию. М.:

89. Машиностроение, 1976. 271с.

90. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве/ Дальский A.M., Базров Б.М.у: Васильев A.C. и др./Под ред. A.M. Дальского. М.: Изд-во МАИ, 2000. - 364 с.

91. Тищенко Э.Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ростов н/Д, 2004.

92. Трилисский В.Д. и др.Объемная центробежно-ротационная обработка деталей / НИИмаш; М., 1983. 53с.

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

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

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

96. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Минск: Наука и техника, 1979. - 264с.

97. Цеснек JI.C. Механика и микрофизика истирания поверхностей. М.: Машиностроение, 1979- 264с.99: Челищев Б.Е. и др. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Челищев Б.Е.,Боброва И.В.,Гонсалес-Сабитер А. М.: Машиностроение, 1987. - 264с.

98. Чеповецкий И.Х. Механика контактного взаимодействия при алмазной обработке- Киев: Наук, думка; 1978. - 228с. «

99. Шманев В. А., Шулепов А.П., Мещеряков A.B. Струйная гидроабразивная' обработка деталей ГТД М.: Машиностроение, 1995.-144с.

100. Якимов A.B. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей . -М.: Машиностроение, 1984. 312с.

101. Ящерицын П.И. Зайцев А.Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента. -Минск.: Наука и техника, 1972: 480с.

102. Ящерицын П.И. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах. Минск.: Высшей, шк.,1990. - 512с.

103. 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.- 224с.

104. Ящерицын ' П:И. Мартынов А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. Минск: Высшей, шк., 1983. - 191с.

105. Hashish М.Characteristics of Surfaces Machined With Abrasive Waterjets // Journ. of Engineering Materials and Technology. - 199k - N3. - P.354-358.