Повышение эффективности шлифования глубоких отверстий путем управления перебегом и формой круга при учете теплонапряженности процесса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Виноградова, Татьяна Геннадьевна

• Виноградова, Татьяна Геннадьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Виноградова, Татьяна Геннадьевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ

ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ

ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕБЕГОМ И ФОРМОЙ

КРУГА ПРИ УЧЕТЕ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ПРОЦЕССА (литературный обзор)

1.1.Роль и место внутреннего шлифования с продольной подачей глубоких отверстий в современном производстве

1.2.Точность обработки при ВШ с ГШ

1.2.1. Роль перебега круга при ВШ с ПП

1.2.2. Влияние вероятности снятия материала на точность обработки

1.2.3. Анализ тепловой ситуации при ВШ с 1111

1.2.4. Применение СОЖ при ВШ с ПП

1.2.5. Виды абразивных материалов, применяемые при ВШ с ПП

1.2.6. Деформации в ТС

1.2.7. Форма круга и роль правки

1.2.8. Циклы обработки

1.3. Методы эффективного шлифования

1.4.Качество обработанной поверхности

1.4.1. Образование зарезов и царапин на обрабатываемой поверхности

1.5. Выводы по главе

1.6. Постановка цели и задач

2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ В ПРОДОЛЬНОМ СЕЧЕНИИ ЗА СЧЕТ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕБЕГОМ КРУГА

2.1 Определение величины перебега круга

2.2 Определение вероятности удаления материала при шлифовании

2.3 Влияние температуры шлифования на величину перебега

2

2.4 Влияние формы круга на условия его контактирования с заготовкой

Выводы по главе

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Оборудование, материалы, инструменты

3.2 Методика исследования усилий при низкой жесткости технологической системы

3.3 Методика измерения температуры шлифования

3.4 Исследование процессов правки кругов при низкой жесткости технологической системы

4. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕБЕГОМ И ФОРМОЙ КРУГА ПРИ УЧЕТЕ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ПРОЦЕССА

4.1 Разработка методики рациональной эксплуатации и формообразовании конусообразных кругов

4.2 Управление величиной перебега круга

4.3 Влияние характеристик кругов на геометрическую точность обработанных поверхностей

5. ПРАВКА КРУГОВ

5.1 Правка методом точения

5.2 Правка кругов методом шлифования

5.3 Правка методом обкатки

Выводы по главе

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТОК И

ВНЕДРЕНИЕ ИХ В ПРОИЗВОДСТВО

6.1 Экономическое обоснование эффективности использования результатов

исследований в производственных условиях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Акты внедрения

Приложение 2. Проверка экспериментов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности шлифования глубоких отверстий путем управления перебегом и формой круга при учете теплонапряженности процесса»

Введение

Повышение эффективности технологий в механообработке связано с совершенствованием наиболее трудоемких и энергозатратных операций. К таким следует отнести получистовую и чистовую обработку глубоких отверстий в некоторых типах деталей, когда внутреннее шлифование с продольной подачей (ВШ с ПП) вполне конкурентоспособно с другими методами обработки.

Процесс ВШ с ПП широко используется в серийном, мелкосерийном и единичном производстве при изготовлении и восстановлении ответственных деталей типа зубчатых колес, гильз, поршней, втулок, фланцев, корпусов дифференциалов, блоков цилиндров и др. Его достоинствами являются доступность и универсальность, а также способность обрабатывать различные материалы, обеспечивая требуемые точность и шероховатость поверхности. При реновации деталей наносимые на восстанавливаемые поверхности отверстий материалы обрабатывают шлифованием. ВШ с ПП применяется перед хонингованием и раскаткой, что позволяет уменьшить припуск на эти операции и обеспечить высокое качество обработанной поверхности.

Основные недостатки ВШ с ПП — невысокая жесткость технологической

системы (ТС) в зоне обработки, высокие частоты вращения круга, наличие

реверсирования продольной подачи, трудности с подачей смазочно-

охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания существенно ограничивают

производительность процесса, затрудняют обеспечение требуемого качества

обрабатываемых поверхностей и детали в целом. Наиболее сложно и трудоемко

обеспечить точность продольного сечения глубокого отверстия -

цилиндричность, отсутствие царапин. Требуемую цилиндричность

обеспечивают управлением величиной перебега круга за края отверстия,

царапины не допускают, исключая возможность локального врезания участков

5

круга. Теоретические исследования по определению перебега, учитывающие форму круга и условия нагружения его за двойной ход, а также повышенную теплонапряженность процесса в зонах реверсирования, отсутствуют. Имеющиеся рекомендации охватывают весьма широкий диапазон колебания перебега - от 0,2 до 0,5 от высоты круга.

Исходя из сказанного, актуальность поставленной задачи значительна, ее решение позволит повысить эффективность процесса ВШ с 1111.

Цель работы - повышение производительности шлифования и обеспечение требуемых геометрических параметров поверхностного слоя глубоких отверстий путем управления перебегом и формой круга при учете теплонапряженности процесса.

Для достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:

• Сделан анализ особенностей силовой и тепловой напряженности процесса в зонах реверсирования продольной подачи.

• Разработаны математические модели по определению величины перебега круга при различных условиях его нагружения и теплонапряженности процесса.

• Исследовано влияние жесткости технологической системы на положение круга в пространстве. Установлена зависимость между величиной натяга в ТС и формой круга.

• Установлена связь между натягом и углом поворота торца круга при отжатии его от заготовки.

• Исследовалась правка кругов при невысокой жесткости ТС.

• Выявлена специфика выбора циклов обработки конусообразными кругами при ВШ с ПЛ.

Объектом исследования является технология обработки глубоких отверстий. Используемые при этом инструменты используются не эффективно.

Во многом решена проблема шлифования глубоких отверстий. Последующая обработка вызывает затруднение. В первую очередь это касается чистовых операций. Применение разверток ограничивается их стоимостью и не высокой стойкостью. Их используют чаще всего в серийном, крупносерийном и массовом производстве. Кроме того они не обеспечивают точность взаимного расположения поверхностей деталей. Протягивание также имеет ограниченную область применения, поэтому при чистовой обработке чаще используют шлифование, раскатку, хонингование. Хонингование и раскатка не обеспечивает точность взаимного расположения поверхностей, т.к. не в состоянии исправить погрешности расположения поверхностей на предыдущих операциях. Расточка глубоких отверстий и хонингование не обеспечивают высокой производительности из-за малой жесткости ТС инструмента. Кроме того, расточка не обеспечивает малой шероховатости. В связи с этим до сих пор отверстия шлифуются. Процесс шлифования связан с такими параметрами, как жесткость, точность, качество поверхностного слоя, т.е. он охватывает широкую область науки технология машиностроение. Предмет исследования - методы достижения высокопроизводительного процесса при изготовлении глубоких отверстий.

Большой вклад в повышение эффективности процесса внутреннего

шлифования отмечен в исследованиях Б.С. Балакшина, А.М.Дальского, Ю.И.

Иванова, Г.Б.Лурье, И.П.Никифорова, В.Н.Подураева, В.А.Прилуцкого,

С.И.Рубинчика, Д.Л.Скуратова, В.Н.Трусова, Ф.П.Урывского, Л.В.Худобина,

В.А.Челецкого, В.Д.Эльянова, П.И.Ящерицына и других. В большинстве работ,

посвященных точности выделяется роль управления перебегом круга за края

отверстия, как одну из главных для повышения производительности процесса

при обеспечении требуемой цилиндричности. Даются рекомендации по

управлению процессом для исключения тепловых дефектов и царапин на

обработанной поверхности, а также увеличения площади контакта круга с

7

заготовкой. Для повышения эффективности процесса при наличии значительных отжатий круга при работе рекомендуется применять сферообразный круг или при работе изменять положение оси шпинделя круга по мере увеличения отжатия. Первый из этих методов (авторы Ю.С.Степанов и Б.И.Афонасьев) дает некоторый эффект по увеличению производительности и уменьшению шероховатости, однако предполагает нецелесообразное расходование абразива и большую трудоемкость правки. Второй метод (авторы И.П.Никифоров и др.) весьма перспективен в условиях крупносерийного и массового производства. Кроме того, наличие в ТС активных магнитных подшипников усложняет обслуживание станка. Развиваются направления по скоростному шлифованию, шлифованию прерывистыми и комбинированными кругами, шлифованию разжимающимися (раздвигающимися) брусками и др. С целью активации процесса и повышения точности отверстий в условиях пониженной жесткости ТС рекомендуется применять шлифовальные головки переменной изгибной жесткости (И.П.Никифоров и др.), оптимизацию режимов резания (Д.В.Челядинов и др.), импрегнирование кругов (Е.А.Шевелева и др.). Все эти направления имеют свои преимущества и оптимальные области применения.

При определении перебега заслуживают внимания исследования

С.А.Багирова, К.Г.Сафронова, П.И.Ящерицына. Теоретические исследования,

посвященные определению величины перебега с учетом теплонапряженности

процесса и условий нагружения круга по каждому краю отверстия, отсутствуют.

Рекомендуются новые СОЖ и методы подачи их в зону обработки при

шлифовании глубоких отверстий. Среди них следует выделить работы,

выполненные под руководством Л.В.Худобина. Предлагаются мероприятия для

уменьшения припусков и допусков для ВШ с ПП на операциях

предшествующих окончательным. Всеми исследователями подчеркивается

необходимость дальнейшего совершенствования процесса. Предлагаемые нами

8

разработки универсальны и доступны - не предполагают значительных капитальных вложений. Кроме того они дополняют многие развиваемые направления.

Теоретические исследования выполнены с использованием научных положений технологии машиностроения, сопротивления материалов, теплофизики резания, статистики и теории вероятности. Обработка результатов осуществлена с помощью программных пакетов MathCAD и Microsoft Excel. Экспериментальные исследования выполнены на модернизированном оборудовании с использованием аттестованных приборов и средств измерения.

В качестве информационных источников диссертации использованы научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, материалов научных конференций, семинаров и нормативные документы (стандарты), а также результаты собственных расчетов и проведенных экспериментов.

В работе впервые разработаны математические модели по расчету величины перебега круга за края отверстия при различных условиях его нагружения и тепловой ситуации в зоне обработки. Установлено различие условий нагружения круга по сторонам отверстия в зонах реверсирования. Физико-математическая зависимость по определению вероятности снятия металла абразивными зернами, учитывающая прочностные свойства материала в процессе его шлифования и степень потери кругом работоспособности. Определен диапазон колебаний угла поворота торца круга, в пределах которого в шлифовании участвует вся рабочая поверхность круга.

Личный вклад автора составляют разработки математические модели по определению величины перебега круга с учетом разной теплонапряженности процесса по краям отверстия, вызванную неравномерным перераспределением нагрузки при реверсировании продольной подачи; физико-математическая

зависимость по определению вероятности снятия металла; выбор циклов обработки для шлифования кругами конусообразной формы.

Результаты работы внедрены в ряде предприятий г. Чебоксары и на предприятии г. Уфа ОАО «ЦАРЗ №487», ориентированные на выпуск продукции транспортной техники, приборостроения и в ремонтном производстве. Установлена взаимосвязь условий нагружения ТС и теплонапряженности процесса на производительность и геометрическую точность обрабатываемых поверхностей при шлифовании кругами конусообразной формы. Приведены расчетные зависимости по определению величины перебега круга. Методика правки конусообразных кругов при нежесткой ТС. Рекомендации по выбору цикла работы, обеспечивающего эффективное использование кругов конусообразной формы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели по расчету величины перебега круга при различных условиях нагружения круга.

2. Различие условий нагружения круга в зонах реверсирования.

3. Определение диапазона колебаний угла поворота торца круга при отжатии его от заготовки, в пределах которого в шлифовании участвует вся рабочая поверхность круга.

4. Экспериментальные исследования по определению жесткости ТС, а также зависимости между углом поворота торца круга и натягом в ТС круга.

5. Методика правки конусообразных кругов при нежесткой ТС.

6. Рекомендации по выбору цикла работы, обеспечивающего эффективное использование кругов конусообразной формы.

7. Научно-обоснованные рекомендации по внедрению результатов исследований в производство.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕБЕГОМ И ФОРМОЙ КРУГА ПРИ УЧЕТЕ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ПРОЦЕССА

(литературный обзор)

1.1 Роль и место процесса внутреннего шлифования с продольной подачей глубоких отверстий в современном производстве

Под глубокими отверстиями при внутреннем шлифовании с продольной подачей (ВШ с ПП) будем понимать отверстия при соотношении длины к диаметру ЬЛ)>5 и относительно глубоких - при шлифовании с просветом т > О, где т - просвет (расстояние между крайними положениями круга).

К отверстиями предъявляются повышенные требования, как к размерной точности (особенно для сопряженных деталей, работающих под высоким давлением), так и к точности геометрической формы в продольном и поперечном сечениях:

- точность диаметральных размеров - 5+6 квалитет;

- отклонение от круглости и отклонение профиля продольного сечения по 5~7 степени точности;

- низкая шероховатость поверхности (7?а~0,06-^2,5);

- высокая твердость поверхностного слоя (НЫС 48^60);

- отсутствие прижогов, шлифовочных трещин, абразивных царапин и других дефектов, минимальные остаточные напряжения и др.

ВШ с ПП является трудоемким процессом. Связано это, прежде всего, с недостаточной жесткостью технологической системы (ТС). Высокая трудоемкость связана с большим количеством последовательных операций.

Шлифовальные операции конкурентоспособна в технологическом процессе обработки и часто является окончательной.

В условиях ВШ с 1111 процесс характеризуется низкой производительностью, повышенным расходом абразива и т.д., которые понижают эффективность процесса и увеличивают себестоимость деталей.

При формообразовании глубоких и относительно глубоких отверстий небольших диаметров в таких деталях как зубчатых колес, гильз, поршней, втулок, фланцев, корпусов дифференциалов, блоков цилиндров и др. целесообразно применение ВШ с 1111, т.к. расточка с помощью длинных нежестких оправок не обеспечивает требования по качеству поверхности на рис.1.1 [17]. Другие методы обработки, как хонингование, дорнование, развертывание, протягивание и др. не обеспечивают точность взаимного расположения поверхностей.

В процессе механической обработки формируются также такие важные

показатели точности деталей, как некруглость и нецилиндричность.

Общеизвестно, что в пределах определенного допуска на размер шлифование и

доводка обеспечивают значительно меньшую некруглость по сравнению с

точением и сверлением. Сравнивая результаты обработки высокоточных

заготовок методом шлифования и методом точения с точки зрения

возникающей некруглости, получено, что «допустимые отклонения размеров

обоих партий соответствуют одному и тому же квалитету точности. Рассеяние

же некругл остей в соответствии с методами обработки оказывается различным.

Например, 50% деталей, обработанных шлифованием, при определенных

условиях резания характеризуются средним значением некруглости порядка 4,5

мкм, в то время как такой же процент деталей, обработанных точением

получает некруглость 18 мкм, т.е. в 4 раза большую. Из сказанного следует, что

если показателем надежности высокоточных деталей является некруглость и

сама деталь может быть с точки зрения точности обработана шлифованием или

12

Смещение центра отверстия

/0\ ф Некруглость

\ сечение1

точением, предпочтение должно отдаваться шлифованию. Если при прочих равных условиях обрабатываются заготовки из стали, чугуна или бронзы, то некруглость полученных деталей одинаковых конфигураций оказывается различной» [17].

В ремонтном производстве при восстановлении отверстий на поверхность наносят труднообрабатываемые материалы. Известно, что для их обработки необходимо применять абразивную обработку. Она является наиболее приемлемым методом обеспечения точности и шероховатости восстанавливаемых отверстий.

Кроме того, к восстанавливаемым

поверхностям предъявляют высокие требования

по качеству поверхностного слоя. Недопустимы

высокие растягивающие напряжения, прижоги,

единичные риски, царапины, большие перепады

микротвердости, отрицательная технологическая

наследственность.

Ряд глубоких исследований

представляют значительный интерес для

обеспечения точности деталей, шлифуемых

с продольной подачей. Например, в работах

[39, 72 и др.] указывается на погрешности

измерения или получения размера детали, связанные с обратным ходом

подвижных элементов технологической системы, износом инструмента,

тепловыми и силовыми деформациями, принципом Аббе, колебаниями

параметров заготовки, режимов обработки, условиями подачи СОЖ и другим

13

Рисунок 1.1. Геометрия отверстия после расточки [17]: 1 - профиль настройки; 2 - профиль отверстия после растачивания; 3 — траектория движения центра

[72]. В этих же работах дается понятие о запасе (резерве) технологической точности, которое весьма важно для управления точностью отверстия, в частности цилиндричностью. Чем больше нестабильность технологической системы, тем больше должен быть резерв технологической точности.

Особенностью процесса шлифования глубоких отверстий является реверсирование при работе с продольной подачей, которое вызывает высокоамплитудные колебания, приводящие к значительной апериодической волнистости на поверхности заготовки, а также засаливанию или осыпанию локальных участков круга в первую очередь по краям круга и в зонах контакта с краями отверстия. Реверсирование при шлифовании коротких поверхностей затрудняет возбуждение автоколебаний. При шлифовании длинных (глубоких) отверстий воздействие колебаний, вызванных реверсированием, сказывается, в основном, вблизи зоны реверса, то есть вероятность возбуждения автоколебаний при этом возрастает [15, 31, 90].

1.2 Точность обработки при ВШ с ПП

Большую роль в обеспечении геометрической точности деталей обрабатываемых шлифованием сыграли отечественные ученые Б.С. Балакшин, В.Ф.Безъязычный, Н.А.Бородачев А.Н.Гаврилов, А.М.Дальский, В.А.Долецкий, П.Е.Дьяченко, К.С.Колев, В.С.Корсаков, В.М.Кован, П.А.Короблев,

A.В.Королев, З.И.Кремень, Г.Б.Лурье, А.Н.Малов, А.А.Маталин,

B.Г.Митрофанов, В.Н.Михелькевич, И.П.Никифоров, Н.В.Носов,

В.А.Прилуцкий, Д.Н.Решетов, А.П.Соколовкий, А.Г.Суслов, Л.В.Худобин,

В.Д.Эльянов, П.И.Ящерицын а также зарубежные исследователи C.Andrew,

Т.е.a. Buterry, Р.Дапеев, W.Grahom, H.Follinger, R.S.Hahn, Н.О.Jachem, A.G.King,

W.Konig, G.W.Rowe, E.Widmer, Т.Мацуо, I.Inasaki, C.Cheng, S.Yonetsu. Вопросы

ВШ с ПП в условиях пониженной жесткости ТС освещены недостаточно. В

14

ряде работ исследователи пришли к выводу, что процесс требует значительных трудозатрат, связанных с выхаживанием, которое требует в 3^5 раз больше времени, чем на удаление припуска.

Одним из главных источников образования нецилиндричности является непараллельность образующих круга и отверстия. Хотя при упругом отжиме углы поворота оправки относительно малы. Меры, направленные на уменьшение погрешности формы в продольном сечении: разворот шлифовального круга на угол поворота его оси, при основном съеме металла; задержка круга у закрытого торца отверстия; применение круга конической формы [15].

Главным источником пониженной жесткости при ВШ с ПП является податливость ТС шлифовального круга. Доля ее в податливости всей ТС -75-90% [96].

Повысить эффективность обработки ВШ с ПП можно тремя основными способами: увеличением жесткости, уменьшением внешнего воздействия (т.е. силы резания), уменьшением негативного влияния деформации.

В работе И.П.Никифорова [96] предлагаются следующие технологические методы, основанные на увеличении жесткости: 1) применение шлифовальных головок с оправками из материала с большим модулем упругости; 2) применение однослойного стеклоабразивного инструмента с ориентированным рельефом; 3) использование шлифовальных головок конической формы; 4) повышение динамической жесткости.

Однако применение первого метода позволяет достичь значений

п

жесткости (1-2)хЮ' Н/м лишь при шлифовании отверстий определенного типоразмера. Также оправки, характеризующие повышенную жесткость, трудоемки при изготовлении и имеют высокую стоимость материала [96].

Второй метод больше подходит для обработки малых отверстий, но небольшой длины.

Оправки, используемые в третьем методе, имеют повышенную изгибную жесткость, и область применения ограничена размерами инструмента и заготовки [96].

Процесс внутреннего шлифования изучался преимущественно для условий подшипникового производства, когда в большинстве случаев используется врезное шлифование

Работа с продольной подачей, по сравнению с врезной, менее выгодна из-за меньшей производительности, увеличенного расхода абразива, в первую очередь за счет увеличения центральной, менее нагруженной части круга, которая необходима для обеспечения перебегов. Кроме того, возникают трудности с управлением величинами перебега круга для обеспечения цилиндричности отверстия [3, 69, 70, 90].

Менее изучен процесс ВШ с ПП. Значительный вклад в исследование процесса ВШ с ПП внесли ученые А.Л.Акимов, В.А.Иванов, Ю.И.Иванов, Е.С.Киселев, В.С.Корсаков, В.Г.Митрофанов, В.Н. Михелькевич, И.П.Никифоров, С.И.Рубинчик, Д.Л.Скуратов, А.П.Соколовкий, А.Г.Суслов, В.Н.Трусов, А.Н.Унянин, Л.В.Худобин, В.А.Челецкий, В.А.Шальнов, В.Д.Эльянов, А.В.Якимов, П.И.Ящерицын и др. Еще менее изучен процесс ВШ с ПП глубоких отверстий. Наименее исследованы закономерности в обеспечении точности глубоких отверстий в продольном сечении — цилиндричность, а также такие важные показатели надежности высокоточных деталей, как некруглость и волнистость [17].

1.2.1 Роль перебега круга при ВШ с ПП

Цилиндричность отверстий во многом определяется правильно выбранным

перебегом круга за край отверстия. Этому вопросу посвящены работы [8, 10, 48,

57, 69, 70, 90 и др.]. Однако они не в полной мере отражают условия процесса. В

16

работе Багирова С.А. по определению перебега [8] круг условно делится на отдельные полосы для определения зависимости исходной площади контакта от величины рабочего хода круга. На рис. 1.2 - Н - высота круга, мм; Н - а - длина исходного контакта, мм; Ь - длина обрабатываемой поверхности, мм; Ьр - длина рабочего хода, мм. Автор рассматривает контакт, полагая, что в снятии припуска изначально участвует некоторая часть зерен, количество которых и их нагруженность зависит от направления движения. При этом не учитывается изгиб оправки из-за низкой жесткости круга и заготовки, условия перераспределения нагрузки на круг при перебеге, теплонапряженность процесса.

ь

////// //,' /// ///

'У////////////у __^

У///////////; а - - --

ШУ///'У/' "" | а,

У////////А/ | а

а Н 1

Рисунок 1.2. Изменение количества фактически работающих абразивных зерен по длине обработки при различных значениях исходного контакта [8]: а}=4/5Н; аг=3/5Н; а3=2/5Н, а4= 1/5Н

Величина перебега при внутреннем шлифовании принимается в пределах 1/3В < к < 1/2 Вк , где Вк - высота круга [90]. При неправильно выбранном перебеге в отверстии появляются геометрические отклонения: корсетность, бочкообразность и конусность. Вид данных отклонений зависит не только от величины перебега круга, но и от жесткости шпиндельного узла с оправкой, режимов резания, характеристики круга и т.д.

Значительные трудности возникают при обеспечении цилиндричности глубоких отверстий. Например, в работе [96] при внутреннем шлифовании глубоких отверстий малого диаметра (диаметром от 1 до 5 мм и длиной до 50мм) используется способ управления положением оси шлифовального круга, который позволяет повысить точность обработки отверстия и стойкость шлифовального круга. Однако из-за наличия в ТС активных магнитных подшипников и применения шлифовальных головок переменной изгибной жесткости этот способ усложняет управление процессом.

В работах И.Е.Фрагина, К.Г.Сафронова исследована величина перебега при алмазном хонинговании, величина которого также колеблется в широких пределах - от 0,25 до 0,48. Для внутреннего шлифования предложены алмазные развертки. Однако они имеют относительно невысокую стойкость и не применимы для обработки глухих отверстий, высокая стоимость. Целесообразней алмазные развертки использовать в единичном и мелкосерийном производстве.

1.2.2 Влияние вероятности снятия материала на точность обработки

В процессе работы, чтобы геометрические отклонения не вышли за

пределы допустимых, необходимо корректировать величину перебега круга.

Для этого нужна информация о количестве абразивных зерен, одновременно

участвующих в процессе снятия припуска. Количество зерен, срезающий

нагретый материал от общего числа зерен, находящихся на рабочей

поверхности круга, колеблется в широких пределах - от 5 до 20 и более

процентов [15, 19, 21, 32, 34, 44, 47, 71]. Остальные зерна попадают в

межрисочное пространство или совершают пластическое оттеснение материала.

В работе И.П.Никифорова [96] этот вопрос рассматривается при изучении

абразивного резания при переходе от одного вида фрикционного

18

взаимодействия к другому. Рассматривая процесс единичного микрорезания «для количественной оценки доли разрушенного металла используют

5 +5"

коэффициент стружкообразования Кс=\ + —-где 81 и 82 - площади

5*

поперечных сечений навалов; 8 - площадь поперечного сечения царапины» [15, 34]. Величина Кс зависит от пластических свойств материала. Чем пластичен материал, тем больше площадь навалов и меньше коэффициент стружкообразования [34, 47]. Однако для реального процесса шлифования этот вывод неоднозначен. Более того, доказано в некотором диапазоне температур, с увеличением которых пластичность материала увеличивается, облегчаются условия стружкообразования и реальный коэффициент Кс увеличивается [19, 21]. Доказана взаимосвязь величины Кс с кинематическими параметрами резания, усадкой стружки, функциональной зависимостью между скоростью деформации и температурой [15, 34]. Отсюда следует, что для правильного анализа процесса и характера стружкообразования при шлифовании определение вероятности удаления материала играет большую роль.

Вероятность удаления металла с учетом наличия исходной шероховатости определяется по зависимости [44]:

где а (у)- показатель, определяющий вероятность удаления материала на уровне у до входа поверхности в зону контакта заготовки с кругом;

а (у, т) - показатель, определяющий изменение вероятности в зоне а. Оба показателя зависят не только от исходной шероховатости, но и уровня затупления абразивных зерен, температуры поверхности, скорости деформаций [30, 32, 44 и др.]. Расчеты показывают, что при шлифовании конструктивных сталей со скоростями 20-25 м/с температуры порядка 530-600°С практически не изменяют величины Р(М) при изменении шероховатости на 20-30% [30, 44].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Виноградова, Татьяна Геннадьевна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абанов, JI.B. Волнистость поверхности, обработанной круглым шлифованием/ JI.B. Абанов// Новые исследования в области обработки металлов резанием: сб.науч.тр. / Моск.инж.-физ.ин-т. М.:Машгиз, 1957. С.55-67.

2. Абанов, JI.B. К вопросу о закономерностях процесса самозатачивания абразивного инструмента/ JI.B. Абанов// Новые исследования в области обработки металлов резанием: сб.науч.тр./ Моск.инж.-физ.ин-т. М.:Машгиз, 1957. С.32-54.

3. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник /Под ред. А.Н.Резникова. М.: Машиностроение, 1977. 392 с.

4. Авдеев, В.Г. Остаточные напряжения в дорожках качения шарикоподшипниковых из стали ЭИ347Ш после шлифования/ В.Г.Авдеев, В.Е Автоменко// Абразивы: науч.-техн.реферат.сб.,НИИМАШ, 1973. Вып.5. С.20-23.

5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976, 280с.

6. Акимов, В.В. Внутреннее шлифование/ В.В. Акимов, В.А. Иванов.- М.: Машиностроение, 1986. - 125 с.

7. Альперович, Т.А. Обработка на внутришлифовальных станках. Учеб.пособие. М.: Машиностроение. 1979. - 64 с.

8. Багиров, С.А. Особенности формирования геометрических параметров поверхностей при внутреннем шлифовании/ С.А. Багиров//Вестник машиностроения. 2008. №3, С.52-53.

9. Байкалов, А.К. Введение в теорию шлифования материалов/ А.К. Байкалов. Киев: Наукова думка, 1978. 207 с.

10. Балакшин, Б.С. Основы технологии машиностроения/ Б.С. Балакшин. М.: Машиностроение, 1982. - 367 с.

11. Виноградова, Т.Г. Определение вероятности удаления материала при резании абразивным зерном: материалы международной науч.-техн. конф. «Высокие технологии в машиностроении»/ Т.Г.Виноградова, П.М.Салов, Д.П.Салова .- Самара: Сам.ГТ ун-т, 2010, С. 18-20

12. Виноградова Т.Г. Импульсные температуры при аэроборном шлифовании/ Т.Г.Виноградова, Д.П.Салова, П.М.Салов// Технология машиностроения.- М: издат. центр «Технология машиностроения» , 2011, Вып.З.-С.11-14.

13. Виноградова, Т.Г. Влияние СОЖ на тепловой баланс: материалы международной науч.-техн. конф. «Высокие технологии в машиностроении»/ Т.Г.Виноградова, П.М.Салов, Д.П.Салова .- Самара: Сам.ГТ ун-т, 2010, С.21-23.

14. Виноградова, Т.Г. Качество обработанных отверстий при электрокорундовом и аэроборном шлифовании/ Т.Г.Виноградова, Д.П.Салова, П.М.Салов// Научно-технический вестник Поволжья. - Казань, 2011.- №1. С. 9196.

15. Внутреннее шлифование с продольной подачей/ П.М. Салов, Д.П. Салова, Т.Г. Виноградова и др.// Чуваш, гос. ун-т. - Чебоксары, 2012. Деп. в ВИНИТИ 22.06.12, №286-В2012. - 56с.

16. Горячева, И.Г. Контактные задачи в трибологии/ И.Г. Горячева, М.Н. Добычин. - М: Машиностроение, 1988. - 256 с.

17. Дальский, A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных машин/A.M.Дальский.- М.: Машиностроение, 1975. - 224 с.

18. Дилигенский, Н.В. Расчет температур и баланса тепла при контактном теплообмене системы тел/ Н.В. Дилигенский, Ю.И.Иванов //Инженерно-физический журнал.- 1971.- T.XXI. вып. 6.- С. 1068-1073.

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

20. Захаренко, И.П. Глубинное шлифование кругами из сверхтвердых материалов / И.П. Захаренко, Ю.Я. Савченко, В.И. Лавриненко. - М.: Машиностроение, 1988. - 56 с.

21. Зубарев Ю.М., Приемышев A.B. Теория и практика повышения эффективности шлифования материалов: учебное пособие. - Спб: изд-во «Лань», 2010.-304 с.

22. Иванов, Ю.И. Производительность и точность при шлифовании отверстий кругами из эльбора/ Ю.И.Иванов, И.К.Таций, П.М.Салов// Станки и инструмент. - 1972. - №6.- С.11-13.

23. Иванов, Ю.И. Эффективность эльборового шлифования труднообрабатываемых сталей/ Ю.И.Иванов, П.М.Салов// Вестник машиностроения. 1974. №11. С.65-67.

24. Игнатьев, A.A. Точность и надежность автоматизированных прецизионных металлорежущих станков/ A.A. Игнатьев, М.В. Виноградов, В.А. Добряков.- Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1999. - 124 с.

25. Калинин, Е.П. Определение толщин срезов металла абразивными зернами при различных схемах шлифования/ Е.П.Калинин // Известия вузов. -1992. -№1-3,-С.140-145.

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

27. Кащук, В.А. Справочник шлифовщика / В.А. Кащук, А.Б. Верещагин. -М.: Машиностроение, 1988.- 480 с.

28. Киселев, Е.С. Теплофизика правки шлифовальных кругов с применением СОЖ/ Е.С.Киселев.- Ульяновск: УлГТУ, 2001. - 170 с.

29. Колев, К.С. Экспериметальное определение динамических характеристик шпиндельного узла/ К.С.Колев, Л.Х. Бадалян // Качество и режимы обработки материалов. Орджоникидзе: Сев.- Осет.гос.ун-т, 1987. С. 30-32.

30. Королев, А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке/ А.В.Королев. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. - 192 с.

31. Корсаков, B.C. Формообразование поверхностей, шлифуемых прерывистыми абразивными кругами/ В.С.Корсаков, В.Г.Гусев// Известия вузов. - 1984.- №4. - С.133-138.

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

33. Кравченко, Б.А. Обработка и выносливость высокопрочных материалов / Б.А. Кравченко, К.Ф. Митряев. - Куйбышев: Куйбышевское кн. изд-во, 1968. -132 с.

34. Кремень, З.И. Технология шлифования в машиностроении/ З.И.Кремень, В.Г.Юрьев, А.Ф.Бабошкин; под общ.ред. З.И. Кремня.- СПб.: Политехника, 2007. - 424 е.: ил.

35. Кулаков, Ю.М. Предотвращение дефектов при шлифовании /Ю.М. Кулаков, В.А. Хрульков, И.В. Дунин-Барковский. - М: Машиностроение, 1975. - 144 с.

36. Кузнецов, A.M. Жесткость системы СПИД и ее влияние на показатели процесса круглого алмазного шлифования в центрах / A.M. Кузнецов, A.M. Васильев // Алмазы. 1971. Вып.2. С. 18-24.

37. Лоладзе, Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента/ Т.Н. Лоладзе. - М.: Машиностроение, 1982. - 320 с.

38. Лурье, Г.Б. Шлифование металлов/ Г.Б.Лурье.- М.: Машиностроение, 1969. - 176 с.

39. Мартынов, Б.П. Исследование динамического качества внутришлифовальных станков/ Б.П.Мартынов// Исследование металлорежущих станков.- М.: Машиностроение, 1968.- Вып. 6.- С. 137-145.

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

41. Мишнаевский, JI.JI. Износ шлифовальных кругов /Л.Л.Мишнаевский. -Киев: Наукова думка, 1982. - 192 с.

42. Михелькевич, В.Н. Автоматическое управление шлифованием. М.: Машиностроение. 1975.- 304 с.

43. Мурашкин, C.B. Повышение эффективности шлифования за счет правки шлифовальных кругов с применением ультразвуковых колебаний: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.03.2001/ C.B. Мурашкин.- Ульяновск, 2006.- 18 с.

44. Новоселов, Ю.К. Динамика формообразования поверхностей при абразивной обработке/ Ю.К.Новоселов.- Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1979.- 232 с.

45. Носов, Н.В. Технологические основы проектирования абразивных инструментов/ Н.В. Носов, Б.А. Кравченко-М.: Машиностроение, 2003. -257 с.

46. Оптимизация технологии глубинного шлифования / С.С. Силин, Б.Н. Леонов, В.А. Хрульков [ и др.]. - М.: Машиностроение, 1989. - 120 с.

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

48.Подураев, В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания/ В.Н.Подураев.-М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

49. Попов, С.А. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов/ С.А. Попов, Н.П. Малевский, Л.М. Терещенко. - М.: Машиностроение. 1977. -263 с.

50. Прилуцкий, В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей: Монография в 2-х т. / В.А. Прилуцкий. изд.2, перераб. доп. М.: Машиностроение, 2012. - Т1- 306 с, Т2- 277 с.

51. Раб, А.Ф. Математическое описание процесса автогенерации поперечного макропрофиля абразивного круга/ А.Ф.Раб,

1ЪЬ

Ю.В.Дудукалов//Резание и инструмент. - Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1989. Вып. 42. - С. 35-39.

52.Редько, С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов/ С.Г.Редько.- Саратов: изд-во Сарат.ун-та, 1962.-241 с.

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

54. Романов, В.Ф. Технология алмазной правки шлифовальных кругов/ В.Ф. Романов, В.В. Авакян. М.: Машиностроение, 1980. 117 с.

55. Сайкин, С.С. Определение величины перебега при внутреннем шлифовании/ С.С. Сайкин, П.М. Салов, Т.Г. Виноградова// Сб. трудов научно-практ. конф. Вып. 8.-Чеб.полит. ин-т МГОУ: Чебоксары, 2010. - С. 85-87

56. Салов, П.М. Рациональное использование рабочей поверхности абразивных кругов/ П.М. Салов, Д.П. Салова.- Чебоксары: Чебоксарский политехнический ин-т (филиал) МГОУ, 2010,- 332 с.

57. Салов, П.М. Принципы самоорганизации износа шлифовальных кругов / П.М. Салов, Б.А. Кравченко. - Самара: Самар.гос.техн. ун-т, 2001. - 118 с.

58. Салов, П.М. Устойчивость шпиндельного узла круга при внутреннем шлифовании/ П.М. Салов, Д.П. Салова, Т.Г. Виноградова // «Высокие технологии в машиностроении» материалы Всероссийской научно-технической интернет-конф. с междунар. участием. - Самара: СамГТУ, 2012. С.43-45.

59. Салов, П.М. Определение импульсных температур при аэроборном шлифовании/ П.М. Салов, Т.Г. Виноградова, Д.П. Салова // Сб. трудов научно-практ. конф. Вып. 7.-Чеб. политехи, ин-т (ф) МГОУ: Чебоксары, 2009. - С. 124127.

60. Салов, П.М. Управление перебегом круга при внутреннем шлифовании/ П.М. Салов, Т.Г. Виноградова, Д.П. Салова // Высокие технологии в машиностроении» материалы Всероссийской научно-технической интернет-конф. с междунар. участием. - Самара: СамГТУ, 2009. С.61-63.

61.Салова, Д.П. Тепловой баланс при шлифовании / Д.П. Салова, Т.Г. Виноградова, П.М. Салов: Научный журнал «Вестник чувашского университета».- Чебоксары, 2008.- №2: разд. Электротехника, электроэнергетика и электроника. - С. 104-108.

62. Салова, Д.П. Анализ тепловых процессов при внутреннем шлифовании ответственных деталей/ Д.П. Салова, Т.Г. Виноградова, П.М. Салов//Технология машиностроения. - М: издат. Центр «Технология машиностроения» , 2011.-Вып.5.- С. 10-13

63. Самарин, Ю.П. Технологическое обеспечение точности сложнопрофильных поверхностей прецизионных деталей при абразивной обработке/ Ю.П.Самарин, А.Н.Филин, В.Г. Рахчеев. М.- Машиностроение, 1999. 300 с.

64. Семко, М.Ф. Алмазное шлифование синтетических сверхтвердых материалов/ М.Ф.Семко, А.И..Грабченко, М..Г.Ходоревский . - Харьков, Вища школа, 1980. - 192 с.

65. Сизенев, JI.K. Оценка погрешности размеров, вызванной доминирующим фактором, изменяющимся по степенной зависимости / J1.K. Сизенев, А.А.Гусев// Известия вузов. Машиностроение.- 1990.-31.-С 141-145.

66. Силин, С.С. Баланс механической и тепловой энергий и критерии подобия при плоском шлифовании периферией круга/ С.С.Силин, Н.С.Рыкунов// Новые методы определения обрабатываемости материалов резанием и шлифованием: Сб. трудов ЯПИ и РАТИ,- Ярославль, 1975.- Вып. 3.-С. 122-133.

67. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке металлов резанием: Справочник / Под общ. ред. Л.В. Худобина. - М.: Машиностроение, 2006. - 545 с.

68.Соколов, Л.Д. Сопротивление деформации сталей / Л.Д. Соколов.- М.: ЦНИИНЧМ, 1963,- 188 с.

69. Справочник технолога-машиностроителя 4-е изд./ Под ред.

A.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985.Т.1. - 656 с.

70. Справочник инструментальщика /И.А. Ординарцев, Г. В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др., JL: Машиностроение, 1987. 846 с.

71. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами.- М.: Машиностроение, 2007 - 688с.

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

73.Таратынов, О.В. Современное состояние и пути повышения виброустойчивости шпиндельных систем шлифовальных станков. Обзор/ О.В. Таратынов, Е.М. Королева,- М.: НИИМАШ, 1982. 32 с.

74. Управление процессом шлифования / A.B. Якимов, А.Н. Паршаков,

B.И. Свирщев, В.П. Ларшин. - Киев.: Техшка, 1983. - 184 с.

75. Урывский, Ф.П. Качество поверхности при шлифовании высокопрочной стали алмазными, боразоновыми и электрокорундовыми кругами / Ф.П.Урывский, В.А.Барвинок// Производительность, качество обработки и надежность в эксплуатации изделий из жаропрочных и титановых сплавов.- Куйбышев: изд-во Куйбыш. авиац. ин-та, 1970.- С. 103-109.

76. Филимонов, Л.Н. Высокоскоростное шлифование /Л.Н.Филимонов. - Л.: Машиностроение, 1979. - 248 с.

77. Филимонов, Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов / Л.Н.Филимонов.- Л.: Машиностроение, 1973.- 136 с.

78. Хрульков, В.А. Новые СОЖ, применяемые при шлифовании труднообрабатываемых материалов/ В.А.Хрульков, В.С.Матвеев, В.В.Волков. -М.: Машиностроение, 1982. - 64 с.

79. Худобин, Л.В. Зависимость эффективности шлифования от состояния

режущего контура шлифовального круга/ Л.В.Худобин, А.Н.Самсонов// Процессы

абразивной обработки: трудыВНИИАШ. - Л.: Машиностроение, 1973. - Вып. 14158

С. 45-53.

80. Худобин, Л.В. Минимизация засаливания шлифовальных кругов/Л.В. Худобин, А.Н. Унянин.- Ульяновск: Ул.ГТУ, 2007.-298 с.

81. Худобин Л.В., Хусаинов А.Ш. Шлифование заготовок клиновидных изделий / Под общей ред. Л.В. Худобина. - Ульяновск: УлГТУ, 2007.- 249 с.

82. Худобин, Л.В. Техника применения смазочно- охлаждающих средств в металлообработке: Справочное пособие / Л.В.Худобин, Е.Г.Бердичевский. - М.: Машиностроение, 1977. - 189 с.

83. Эльбор в машиностроении /под.ред. B.C. Лысанова. - М.: Машиностроение, 1978. - 280с.

84. Эльборовое шлифование быстрорежущих сталей / М.Ф. Семко, А.И. Грабченко, МЛ. Зубкова [и др.] - Харьков: Вища школа, 1974. - 136 с.

85. Эльянов, В.Д. Шлифование в автоматическом цикле/ В.Д. Эльянов. -М.: Машиностроение, 1980. - 101 с.

86. Якимов, A.B. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей/ А.В.Якимов - М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

87. Якимов, A.B. Прерывистое шлифование / А.В.Якимов.- Киев-Одесса: Вища школа, 1986.- 176 с.

88. Якимов, A.B. Оптимизация процесса шлифования / A.B. Якимов.- М.: Машиностроение, 1975.- 176 с.

89. Ящерицын, П.И. Тепловые явления при шлифовании и свойства обработанных поверхностей / П.И. Ящерицын, А.К. Цокур, М.Л. Еременко. -Минск: Наука и техника, 1973 . - 184 с.

90. Ящерицын, П.И. Шлифование металлов / П.И.Ящерицын, Е.А. Жалнерович. - Минск: Беларусь, 1970. - 464 с.

91. Ящерицын, П.И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга /П.И. Ящерицын, И.П. Караим. - Минск: Наука и техника, 1974. - 256 с.

92. Hahn, R.S. The influence of grinding machinability parametersjn the Selection

1ЪУ

and performance of precision grinding cycles/ R.S.Hahn // Machinability Test and Utial. Mach. Data Proc. Int. Conf. Oak Brook, Hi. 1978. Ohio: Metals Park, 1979. P. 282-296.

93. King, A.G. Tribology of Abrasive Machining/ A.G. King - Thin Soliy. Films. 1983. Vol. 108.№2. S. 127-134.

94. Konig, W. Und Lauer - Schmaltz H. Einfluss von Schleifmittel und Schleifscheibenkornung auf den Schleifprozess und die werkstucktemperatur/ W.Konig //Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft. 1978.Vol.55.№ 9. - S. 436-440.

95. Toolgrinding fundamentals, Harts. - «Automatic Machining», 1983 .X. V.44.№12.P.24-27.

96. Никифоров, И.П. Современные тенденции шлифования и абразивной обработки/И. П. Никифоров. - Старый Оскол: ТНТ, 2012.-560с.

97. Сидоров, А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение, 1987.-192с.