Повышение эффективности центробежно-ротационной обработки деталей в абразивных средах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Нгуен Ван Тхо

• Нгуен Ван Тхо
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Ван Тхо

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Технологические возможности центробежно-ротационной обработки в абразивных средах

1.2. Обзор работ в области исследования центробежно-ротационной обработки

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЦРО В

АБРАЗИВНЫХ СРЕДАХ

2.1. Моделирование динамики гранулированный среды в камере ЦРО

2.1.1. Моделирование формы массы загрузки - гранулярного массива в цилиндрической камере ЦРО под действием центробежной силы и силы тяжести

2.1.2. Моделирование поля скоростей и давлений в массе загрузки ЦРО. Гидродинамический подход

2.1.3. Оценка технологической эффективности процесса в различных зонах контейнера ЦРО

2.2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ЕДИНИЧНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРАНУЛЫ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ДЕТАЛИ

2.2.1. Исследование процесса единичного взаимодействия с учетом динамического состояния среды

2.2.2. Динамические характеристики процесса взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью

2.2.3. Моделирование единичного взаимодействия абразивного зерна с

поверхностью детали

2.3. Конечно-элементное моделирование съёма металла в ANSYS в единичном акте взаимодействия

2.3.1. Моделирование съёма металла в ANSYS

2.3.2. Результаты исследования глубины внедрения гранулы по Ansys

2.3.3. Численные результаты исследования объема и массы удаляемого материала в результате одного акта взаимодействия с зерном абразивной гранулы в пакете ANSYS

2.4. Исследование процесса формирования шероховатости обрабатываемой поверхности детали

2.5. Определение времени обработки

2.5.1. Удаление дефектного слоя

2.5.2. Достижение установившейся шероховатости

2.5.3. Получение заданной шероховатости поверхности

Глава 3. ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Технологическое оборудование

3.2. Оборудование и инструменты для экспериментальных исследований

3.3. Подбор материала для образов

3.4. Абразивные гранулы и технологическая жидкость

3.5. Методика определения съема металла

3.6. Методика определения шероховатости

3.7. Исследование скорости гранулы при ЦРО

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ЦЕНТРОБЕЖНО-РОТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

4.1. Построение эмпирической линейной модели зависимости съема

материала от времени и зависимостей весового размерного съема от

зернистости абразива

4.2. Построение эмпирической линейной модели зависимости установившейся шероховатости поверхности заготовки от времени и зернистости абразива

4.3. Исследование влияния зернистости абразива на формирование шероховатости поверхности и съем металла с детали

4.4. Исследование зависимости съема металла и формирования шероховатости поверхности детали от частоты вращения дна ротора ЦРО

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Методика расчета оптимальных технологических параметров ЦРО в среде абразива

5.2. Параметрическая оптимизация технологических операций

5.3. Промышленная реализация результатов исследований

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности центробежно-ротационной обработки деталей в абразивных средах»

ВВЕДЕНИЕ

В современном машиностроении, в условиях технологической революции 4.0, научно-технический прогресс постоянно развивается с увеличением количества и сложности новых технологических продуктов. Это изменило традиционное мышление производства, требуя новых оптимальных и более эффективных производственных технологий с точки зрения производительности, качества и цены продукции. Чистовая обработка поверхности — это метод окончательной обработки, который оказывает решающее влияние на качество и механические свойства деталей. Проблема в том, что необходимо улучшить качество деталей за счет улучшения изделий, имеющих сложный профиль конструкции, и повышения эффективности новых методов чистовой обработки. Благодаря вышеуказанным преимуществам, методы абразивной обработки всегда играют важную роль в современной машиностроительной промышленности и постоянно оптимизируются, повышая эффективность обработки.

Заготовки с простой формой поверхности, такой как плоская поверхность, обычно обрабатываются с использованием фиксированного абразива, для деталей со сложной формой поверхности, таких как фасонные изогнутые поверхности, обработка свободным абразивами является лучшим методом.

Центробежно-ротационная обработка (ЦРО) является одним из широко используемых методов обработки свободными абразивами. К настоящему времени технологические возможности ЦРО с использованием свободного абразива для чистовой обработки изучались многими авторами. Однако определение сложных зависимостей влияния геометрических параметров абразивных частиц и механических свойств материала детали на качество и производительность процесса абразивной обработки конкретно не изучалось. Проектирование процесса абразивной обработки ЦРО с учетом влияния

механических свойств заготовки и параметров геометрии абразива является важной научной задачей. Проблема в том, что необходимо провести анализ, оценку, моделирование, оптимизацию и выбор вариантов, которые переплетаются в сложные отношения.

Эта диссертация посвящена исследованию и предложению решений для вышеуказанных научных проблем. На основе современных исследований и анализа с использованием программного обеспечения ЛиБуБ построена и изучена единая модель взаимодействия абразивной частицы с поверхностью заготовки. Теоретические и экспериментальные исследования динамики движения рабочей среды и детали при ЦРО. Эта модель позволяет учесть сложную зависимость влияния механических свойств заготовки геометрических параметров абразива, определение максимальной глубины, количества съема металла и шероховатость поверхности при однократном взаимодействии абразивной частицы и заготовки.

В работе осуществлено конечноэлементное моделирование процесса взаимодействия единичной частицы с поверхностью детали в конечноэлементном пакете ЛКБУБ. Проведена серия численных экспериментов для различных значений параметров. На основе данных расчетов построена регрессионная модель процесса съема метала при единичном взаимодействии. Схема общего съема металла может быть построена на основе вероятностного подхода, учитывающего случайный характер взаимодействия.

Проведен натурный эксперимент, в котором использовались абразивные частицы различной формы. Построены зависимости величины съема металла, высоты микронеровностей от частоты вращения днища станка.

Полученные математические модели позволили уточнить методику расчета съема металла и шероховатости обработанной поверхности и внести изменения в расчетный блок САПР ТП для ЦРО. В результате комплексной

экспериментальной проверки подтверждена адекватность предложенных теоретических моделей. Разработаны технологические основы методики проектирования технологических процессов ЦРО и их оптимизации.

Цель работы - повышение эффективности центробежно-ротационной абразивной обработки (ЦРАО) на основе создания комплекса современных математических моделей динамики движения массы загрузки в рабочей камере, расчета производительности процесса и параметров шероховатости обработанной поверхности.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Компьютерное моделирование динамики движения массы загрузки в рабочей камере станка.

2. Теоретическое моделирование процесса соударения абразивной гранулы с обрабатываемой поверхностью.

3. Разработка теоретической и эмпирической модели процесса съема металла с поверхности обрабатываемой детали.

4. Разработка теоретической и эмпирической модели процесса формирования шероховатости обрабатываемой поверхности.

5. Уточнить методику расчета времени обработки при решении различных технологических задач.

6. Разработать методические основы повышения эффективности ЦРАО и возможности оптимизации технологических процессов.

Объектом исследований является технология центробежно-ротационной обработке в абразивных средах.

Предметом настоящего диссертационного исследования являются параметры съёма металла и шероховатости обрабатываемой поверхности.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Содержание исследований соответствует паспорту научной специальности 2.5.6 "технология машиностроения". Область исследования №2 (Технологические процесса, операции, установы, позиции, технологические переходы и рабочие ходы, обеспечивающие повышение качества изделии и снижение их себестоимости) и №5 (Методы проектирование и оптимизации технологических процессов).

Автор защищает:

1. Модель динамики гранулированного массива в камере ЦРО.

2. Теоретическую модель процесса соударения абразивной гранулы с поверхностью обрабатываемой детали с учетом комплексного влияния свойств материала и абразивной среды.

3. Методику расчета съема металла и параметров установившейся шероховатости с использованием конечно-элементного моделирования в ЛшуБ.

4. Методику и результаты экспериментальных и теоретических исследований по выявлению влияния физико-механических свойств обрабатываемого материала и характеристик абразивных сред на время обработки и качество обрабатываемой поверхности.

5. Методику оптимизации технологических параметров ЦРО.

Научная новизна. На основании компьютерной обработки скоростной

киносъёмки и теоретических исследований динамики ЦРО установлены распределения давлений и скорости движения гранул в рабочей камере.

Разработана уточненная модель процесса соударения абразивной гранулы с обрабатываемой поверхностью при (ЦРАО) на основе современных исследований и анализа с использованием программного обеспечения ЛшуБ. Предложена уточненная методика расчета удаления металла с обрабатываемой поверхности деталей. Разработана уточненная методика расчета высотных

параметров шероховатости обработанной поверхности и производительности обработки. Разработан алгоритм оптимизации ЦРАО.

Практическая ценность работы. Разработана уточненная методика расчета параметров абразивной среды, производительности и качества обработки. Предложены алгоритм и программа прогнозирования результатов ЦРАО. Разработан усовершенствованный блок расчета и оптимизации технологических процессов для повышения эффективности и качества обработки.

Реализация работы. Результаты исследования внедрены в производство.

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Донского государственного технического университета.

Публикации результатов работы

По материалам диссертационной работы опубликовано 23 научные работы, в том числе 4 статьи в системе «Web of Science» и Scopus, 5 статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Технологические возможности центробежно-ротационной обработки в

абразивных средах

В современном машиностроении, в условиях технологической революции

4.0, научно-технический прогресс постоянно развивается с увеличением количества и сложности новых технологических продуктов. Это изменило традиционное мышление производства, требуя новых оптимальных и более эффективных производственных технологий с точки зрения производительности, качества и цены продукции. Современные требования к развитию машиностроительного производства обуславливаются повышением требований, улучшением производительности и повышением качества механической обработки.

При выполнении финишных операций получили широкое распространение методы обработки свободными абразивами, что объясняется простотой применяемого оборудования, широкой универсальностью при решении различных технологических задач, высоким качеством обрабатываемых поверхностей и возможностью одновременной обработки значительного количества деталей.

Рис 1.0. Mодели для абразивной обработки

Применение шлифования было последним процессом механической обработки, который появился около 2 миллионов лет назад, когда шлифованием производились доисторические инструменты. Природные абразивные зерна использовались до 1980-х годов, когда были обнаружены и добыты руды для производства Al2O3 и Sic. Искусственные абразивы имеют много преимуществ перед естественными абразивами, поскольку можно контролировать количество примесей в них и можно контролировать качество абразива в процессе производства. Абразивная промышленность имеет контролируемые параметры, такие как размер частиц и прочность зерна, подходящие для различных шлифовальных работ. Во время Второй мировой войны периодические поставки природных алмазов для шлифовальных кругов стимулировали исследования по разработке материалов для их замены. В 1955 году многие инновации в разработке абразивов привели к успешному производству искусственных алмазов. Вскоре после этого был изготовлен кубический нитрит бора. Алмазы и искусственные CBN известны под названием суперабразивы, потому что они обладают хорошими свойствами, подходящими по твердости, износостойкости, прочности на сжатие, теплопроводности и т. д. В настоящее время, с развитием науки и техники в целом и машиностроительной промышленности в частности, рождается все больше и больше новых материалов, отвечающих растущим требованиям к механическим свойствам. С другой стороны, обрабатываемость этих материалов очень низкая (их трудно обрабатывать), и к деталям предъявляются все более высокие требования к качеству и точности. В современном машиностроении шлифование составляет очень большую долю, шлифовальные станки составляют около 30% всех металлорежущих станков. В частности, в производстве подшипников процесс шлифования составляет около 60% всего технологического процесса.

Тем не менее, существующие технологии обработки абразивами все еще отстают во многих отношениях, качество продукции невысокое, производительность и эффективность производства нестабильны. Следовательно, проблема в том, что необходимо исследовать, разрабатывать и применять технологии абразивной обработки для удовлетворения современых требований.

Сегодня в мире абразивные методы обработки подразделяются на 2 группы режущих инструментов:

- Абразивные методы обработки фиксированными абразивами:

+Плоское шлифование;

+Круглое шлифование;

+Хонингование

+Бесцентровое шлифование;

+Внутреннее шлифование и т. п.

- Абразивные методы обработки со свободными абразивными частицами

+Центробежно-ротационная обработка (ЦРО);

+Турбо абразивная обработка (ТАО);

+Вибрационная обработка (ВиО);

+Струйноабразивная обработка (САО);

+ Импульсная обработка (ИО);

+Магнитно-абразивная обработка (МАО);

+Обработка свободным абразивом, уплотненным инерционными силами (ОСАУИС) и другие

Шлифование — это метод высокоскоростной обработки. Абразивные частицы прочно удерживаются в шлифовальном круге с помощью связки, скорость резания при шлифовании очень высокая, обычно V = 30 ^ 35 м/с или может быть более 100 м/с. Процесс шлифования можно рассматривать как

непрерывное царапание обработанной поверхности. Из-за высокой скорости резания геометрия лезвия нерациональна, температура резания при шлифовании очень высокая, до 1000 ^ 1500 С. Шлифовальные зерна имеют высокую твердость, хрупкость, высокую термическую стабильность. Поэтому они могут обрабатывать материалы с высокой прочностью, такие как закаленная сталь, твердый сплав и жаропрочная сталь. Процесс шлифования — это процесс царапания поверхности с образованием очень маленькой стружки, поэтому шлифование позволяет достичь очень высокой точности и гладкости поверхности. При тонком шлифовании можно достичь точности 5 - 6 квалитет, шероховатость поверхности Ra = 0,1 - 0,2 мкм. Таким образом, шлифование является завершающим процессом и часто является завершением технологического процесса. Однако метод абразивной обработки с фиксированными абразивами также имеет недостатки, такие как: когда температура абразивной зоны увеличивается, это снижает механические свойства поверхности детали, отдельные абразивные частицы могут царапать обрабатываемую поверхность, поэтому точность низкая, шероховатость поверхности Rz большая... [1,7,10,14,21,25,26,35,36,38,40,41, 53, 75,77,79,80,81,82,84].

Чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки и повысить производительность обработки, снизить дополнительные затраты, требуется исследование новых методов обработки — это метод обработки с использованием свободных абразивных частиц, при котором свободно абразивные частицы не имеют жесткой кинетической связи со станком. При взаимодействии абразивной среды и обрабатываемой детали обеспечивается равномерное распределение режущих кромок абразивных частиц в псевдожидкостной среде, одинаковой интенсивностью обработки всей партии

деталей в различных зонах рабочей камеры [3,5,6,8,9,17,18,22,27,29,31, 32,37,40,42,43,45,46,47,75].

На рисунке 1 представлена классификация методов абразивной обработки с использованием свободных абразивных частиц.

Рис 1.1. Методы обработки свободным абразивом Во многих исследованиях доказано:

Методы абразивной обработки с использованием свободного абразива имеют простое оборудование, высокую надежность, но позволяют обрабатывать многие детали сложной геометрической формы из различных материалов и различных размеров.

Доказано, что по сравнению с обычным методом шлифования скорость резания и температура в зоне микрорезания намного ниже, обрабатываемая поверхность не трескается, имеет высокое качество и не меняет структуру обработанной поверхности (нежелательные изменения текстуры поверхности). Эти преимущества достигаются благодаря тому, что во время обработки всегда

используется технологическая жидкость для промывки зоны микрорезания

Метод центробежно-ротационной обработки с использованием свободных абразивных частиц всегда обеспечивает высокое качество обработки поверхности и производительность, в 2-3 раза превышающую производительность обработки другими методами. Однако этот метод обработки не применялся широко, поскольку исследования по этому методу ограничены, производительность и качество поверхности деталей не были исследованы при применении для обработки деталей из разных материалов. С 1983 г. доктор технических наук, профессор Трилисский В.О. и его коллеги из Пензенского политехнического института исследовали и разработали метод центробежно ротационной обработки [41,65,66,67]

[44,48,68].

3

технологическая

бак

Рис 1.2. Схема центробежно-ротационной обработки в среде абразива

1 - цилиндрическая обечайка; 2 - ротор; 3 - абразивные частицы; 4 -

заготовки

Принцип работы метода ЦРО с использованием свободных абразивных частиц заключается в следующем: заготовки 4 и абразивные частицы 3 одновременно загружаются в рабочую камеру 1 и вращаются вокруг вертикальной оси так, что весь объём при механической обработке имеет тороидальную форму (рис. 1.2), в которой частицы вращаются по спирали. Рабочая камера состоит из неподвижной цилиндрической обечайки 1 (в состоянии покоя) и смежного вращающегося основания 2 (ротора), заготовки 4 вместе с абразивными частицами 3 подаются в рабочую камеру навалом, при вращении ротора 2 создается тороидальный винтовой поток. Противоизносные покрытия состоят из листов резины или полимерной пластмассы, нанесенных на рабочие поверхности станка для уменьшения трения и противодействия износу во время обработки [65,66,67]

В процессе работы в рабочей камере за счет контактного движения заготовки и абразивных частиц происходит съем металла. Заготовка и абразивные частицы всегда омываются охлаждающей жидкостью, называемой технологической жидкостью (ТЖ). Технологическая жидкость оказывает очищающее действие на обрабатываемую поверхность, удаляет шлам стружки с абразивных частиц, снижает температуру во время обработки, охлаждает заготовку.

Кроме того, метод обработки ЦРО также реализуется в двух следующих случаях: (Рисунок 1.3):

- Для деталей небольшого размера и низкой твердости заготовки и абразивные частицы одновременно помещаются в рабочую камеру ЦРО. Во время одного цикла обработки, рабочая камера ЦРО содержит большое количество абразивных частиц и деталей. (Рисунок 1.3 а).

Рис 1.3. Варианты выполнения центробежно-ротационной абразивной обработки: а) без закрепления деталей; Ь) с вращением закрепленной детали

С этим методом обработки частота вращения ротора рассчитана в диапазоне 6-40 рад/с, загрузка рабочей камеры при работе не превышает 0,5 -0,7 объема. Производительность обработки ЦРО по данным превосходит галтовочную обработку до 36 раз, и в 12,5 раз выше, чем у вибрационной обработки. Среднее арифметическое отклонение профиля шероховатости обрабатываемой поверхности достигает Я = 0,23- 0,35 мкм. Профиль шероховатости обрабатываемой поверхности является изотропным.

При обработке точных осесимметричных деталей эффективность процесса значительно повышается с использованием шпиндельной обработки (Рисунок 1.3Ь) для обеспечения равномерности обработки вращающейся детали необходимо придерживаться следующих технологических рекомендаций: диаметр рабочей камеры должен в 2 раза превышать диаметр обрабатываемой детали, угловая скорость вращения днища 80 - 100 рад/с, угловая скорость вращения шпинделя определяется следующей зависимостью:

гI(у-Кг) (1.1)

где V - требуемая скорость столкновения компонентов рабочей среды с обрабатываемой поверхностью, мм/с; Я - внешний радиус детали, мм; К -коэффициент для определения скорости движения рабочей жидкости компонентов в тороидально - винтовом потоке (К = 15 - 30).

Тороидально-спиральное движение массы загрузки в рабочей камере обеспечивается вращением днища (ротора) и неподвижностью цилиндрического корпуса камеры. Постоянное перемешивание деталей в рабочей среде обеспечивает равномерность обработки всей их поверхности. Удаление продуктов износа и смачивание зоны контакта абразивной среды с обрабатываемой поверхностью обеспечивается непрерывной подачей технологической жидкостью.

Благодаря изучению литературы и анализу исследований М.А. Тамаркина [57], можно использовать абразивные частицы разных размеров и геометрических форм, такие как конусы, фарфоровые шарики, призмы трехгранные ПТ. Технологические возможности метода ЦРО доказаны и дают наилучшие результаты при заключительной обработке поверхностей малогабаритных деталей: обработка ювелирных изделий (полирование, обработка поверхностей); подготовка заготовок к следующей операции покрытия (резиновое покрытие, покрытие поверхности, клей, покраска ...), зачистка, скругление острых кромок поверхности деталей.

Анализ технологических возможностей метода обработки ЦРО дал следующие 5 преимуществ:

1 ) Это метод обработки, который решает практически все задачи обработки.

2) По сравнению с известными методами обработки свободным абразивом, производительность обработки методом ЦРО увеличивается от 12 до 36 раз.

3) Оборудование метода ЦРО спроектировано с учетом простоты, высокой надежности и удобства использования.

4) В отличие от других методов обработки, метод ЦРО позволяет обрабатывать множество деталей одновременно.

5) Это метод обработки с наивысшей интенсивностью обработки по сравнению с другими методами.

Помимо обширных технологических возможностей и выдающихся преимуществ, у метода обработки ЦРО есть еще недостатки.

1) В процессе обработки, создается высокое давление и скорость во вращающейся камере (тороидальный винтовый поток), детали большого размера, большого объема и малой жесткости не обрабатываются методом ЦРО.

2) Отсутствует теоретическая модель для исследования динамики движения массы загрузки в рабочей камере.

3) Заготовки с множеством различных поверхностей имеют неравномерное качество поверхности после обработки (качество обработки внешней поверхности цилиндра будет выше, чем качество внутренней поверхности цилиндра). При обработке происходит сильное скругление острых кромок.

В методе ЦРО с использованием свободных абразивных частиц качество и производительность обработки зависят от следующих факторов:

1) От вариации технологических параметров обработки (время обработки, форма абразивныи частиц, угловая скорость обработки, форма и масса детали, масса загрузка рабочей камеры и др);

2) При использовании абразивных частиц разного характерного размера (описанной окружности) и различной зернистости;

3) От объема рабочей камеры и объема массы загрузки.

В исследованиях [63,66,67] пришли к выводу: производительность и качество заготовок имеют высокие значения, когда угловая скорость ротора меньше 100 рад/с, если угловая скорость ротора больше. 100 рад /с это приводит к невозможности образования спирального потока при вращении.

При проектировании вращающейся камеры угол а дна рабочей камеры имеет большое влияние на формирование потока, скорость ротора пропорциональна углу а, чем больше угол а, скорость вращения ротора рабочей камеры тем выше воздействие. Кроме того, для образования тороидального потока во время обработки необходимо учитывать диаметр камеры и уровень заполнения загрузки (включая абразивные материалы и детали).

Изучая опубликованные работы по ЦРО, автор обнаружил, что технологические параметры процесса обработки все еще ограничены, не полностью изучены, что привело к ограничению применения этого метода обработки. В процессе обработки высокая скорость, нагрузка на заготовку и абразив сильно влияют на эффективность обработки. В некоторых ранних исследованиях была заявлена цель метода. ЦРО - это черновая, абразивная обработка. Чтобы метод ЦРО обеспечивал все виды механической обработки, такие как очистка, чистовая обработка и полировка, необходимо изучить и разработать технологический процесс этого метода.

Обработка ЦРО в абразивной среде значительно изменяет механические свойства поверхностного слоя материала и его топографию, обеспечивает стабильную шероховатость независимо от времени обработки процесса, сглаживание мелких заусенцев, полностью стираются следы предыдущих методов обработки, создавая новые изотропные поверхности.

Благодаря преимуществам вышеуказанного процесса ЦРО необходимо исследовать параметры процесса обработки в зависимости от физических свойств материала и условий обработки. Во время обработки ЦРО происходит

постоянное контактное взаимодействие между бесчисленными микроскопическими абразивными частицами в абразивной среде с поверхностью обрабатываемой детали это вызывает положительные изменения механических свойств поверхностного слоя заготовки. При обработке деталей всегда ожидается, что поверхностный слой детали достигнет расчетного остаточного напряженного состояния, наряду с его микротвердостью и шероховатостью поверхности, которые являются тремя важными факторами, определяющими эффективность процесса обработки. Многие исследования доказали, что процесс ЦРО происходит при низкой температуре, не превышающей 4500С, потому что в процессе обработки подача технологической жидкости постоянно поддерживается для охлаждения и промывки заготовки. При механической обработке поверхностная пластическая деформация заготовок сопровожидается остаточными напряжениями, возникающими из-за воздействия абразивных частиц на поверхность заготовки. Одним из ключевых элементов процесса проектирования и разработки процесса ЦРО является выбор абразивных частиц. Используются абразивные частицы природного и искусственного происхождения. Среда для обработки состоит из смеси микрочастиц разного размера, прикрепленных к разным субстратам. Для черновой и чистовой обработки используются среды с различным размером частиц, с различной зернистостью и режущей способностью [52].

К настоящему времени было проведено множество исследований факторов, которые влияют на параметры технологического процесса ЦРО: на производительность и качество обработки поверхности.

В известных работах исследователи сходятся во мнении, что наиболее важными являются следующие параметры техпроцесса ЦРО:

- скорость вращения ротора;

- размеры и режущие свойства абразивных гранул;

- механические свойства обрабатываемой детали;

- время обработки;

- физико-химические характеристики технологической жидкости;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Ван Тхо, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник / Под ред.

А.Н. Резникова.- М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.

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

3. Ампилогов В.А. Исследование влияния динамики массы загрузки и других факторов на интенсивность отделочных процессов объемной вибрационной обработки: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08. - Пермь, 1974. - 34 с.

4. Бабичев А.П. Вибрационная механохимия в процессе отделочноупрочняющей обработки и покрытий деталей / А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко, В.В. Иванов, и др.: под ред. д-ра техн. наук, проф. А.П. Бабичева. -Ростов н /Д: ДГТУ, 2012. - 204 с.

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

6. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии / А.П. Бабичев, И.А. Бабичев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2008. - 694 с.

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

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

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

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

11. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Учебник - М.: Москва «Высшая школа», 2016.- 664с.

12. Вентцель Е.С. Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения / Вентцель Е.С, Овчаров Л.А // - М.: Москва, 2018. - 480 с.

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

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

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

16. Давыдова И.В. Совершенствование процесса и разработка методики расчета технологических параметров центробежно-ротационной обработки деталей. Дис. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1994

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

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

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

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

21. Клименко А.А. Совершенствование методики оптимизации вибрационной обработки на основе новой модели контактного взаимодействия: Автореф. дис....д-ра техн.наук: 05.02.08. - М., 2002. 12с.

22. Коган Э.А. Технологические задачи механики объемной вибрационной обработки: Дис. ...канд.техн.наук: 05.02.08.-Рига, 1974. 170с.

23. Королев А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. - Саратов: Изд-во Саратов.ун-та, 1975. - 191с.

24. Королев А.В. Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки.- Саратов:Изд-во Саратов.ун-та, 1989. - 320с.

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

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

27. Кремень З.И. Технология шлифования в машиностроении / Кремень З.И. Юрьев В.Г, Бабошкин А.Ф //.-СПБ.: Политехника, 2015. - 424с.

28. Кузаконь В.М. Исследование центробежного метода обработки деталей свободным абразивом и определение оптимальных технологических режимов и параметров оборудования:Дис. ...канд.техн. наук: 05.02.08. - Одесса, 1977. - 260с.

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

30. Лукьянов В.С. Рудзит Я.А. Параметры шероховатости поверхности. -М.: Изд-во стандартов, 1979. - 162с.

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

32. Мартынов А.Н. Разработка основ метода обработки деталей несвязанным абразивом, уплотненным инерционными силами: Автореф. дис....д-ратехн.наук: 05.02.08. - М., 1983. - 32с.

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

34. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов.-М.: Машиностроение, 1974. - 319с.

35. Маталин А. А. Технология машиностроения: учебник / Маталин. - 4-е изд//., стер. - Санкт-Петербург : Лань, 2016. - 512с.

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

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

38. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / А.А. Панов, В.В. Аникин, Н.Г. Бойм и др.; Под общ. Ред. А.А. Панова. - М.: Машиностроение, 2004. - 784 с.

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

40. Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным виброударным инструментом / А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко и др. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. - 192 с.

41. Панчурин В.В. Упрочняющая обработка зубчатых колес транспортных машин центробежно-ротационным способом: Дис. ...канд. техн.наук: 05.02.08. -М.: МИИЖТ, 1989. - 243с.

42. Пичко А.С. Струйно-абразивная обработка внутренней поверхности труб / НИИИНФОРМТЯЖМАШ. - М., 1979. - 26с.

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

44. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. - М.: Знание, 1961.

- 46с.

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

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

- 50с.

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

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

49. Соловьев А.Н. Конечноэлементное моделирование термоупругого контактного взаимодействия в абразивной обработке поверхности дета-лей машин / Тамаркин М.А, Соловьев А.Н, Нгуен Ван Тхо // Экологический вестник научных центров черноморского экономического сотрудничества. - 2019. - № 1. - С.51-58.

50. Соловьев А.Н. Исследования теплового контактного взаимодействия центробежно ротационной обработки деталей в абразивных средах/ Тамаркин М.А, Соловьев А.Н, Нгуен Ван Тхо // ДГТУ, 02-05 октября 2019 . С 320-325.

51. Степанов Ю.С., Белкин Е.А., Барсуков Г.В. моделирование микрорельефа абразивного инструмента и поверхности детали. Монография. м.: изд-во «машиностроение-1», 2004. - 215с.

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

53. Тамаркин М.А. Технологические основы оптимизации процессов отделочно-упрочняющей обработки деталей в гранулированных рабочих средах / Тамаркин М.А, Тищенко Э.Э, Мельников А.С // Инновации в машиностроении, Сборник трудов X Международной научно-практической конференция. - 2019.

- С. 555-562.

54. Тамаркин М.А. Компьютерное моделирование съема металла деталей машин при абразивной обработке / Тамаркин М.А, Соловьев А.Н, Нгуен Ван Тхо, Тищенко Э.Э. Мордовцев А.А // Автоматизация и Современные технологи.

- 2020. - № 6. - С. 243-247.

55. Тамаркин М.А, Тищенко Э.Э. Совершенствование методики проектирования технологических процессов обработки деталей свободными абразивами/ Тамаркин М.А, Тищенко Э.Э // Актуальные проблемы в машиностроении.- 2021. -Т. 8. - С. 22-27.

56. Тамаркин М.А. Оптимизация процессов обработки деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования/ Тамаркин М.А, Тищенко Э.Э. Шведова А.С // СТИН. - 2018. - № 3. - С. 26-28.

57. Тамаркин М.А. Исследование надежности технологических процессов обработки деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования /Тамаркин М.А, Мельников А.С, Тищенко Э.Э //Упрочняющие технологии и покрытия. - 2018. -№ 3. - С. 76-80.

58. Тамаркин М.А. Исследование формирования показателей надёжности процесса центробежно-ротационной обработки / Тамаркин М.А, Тищенко Э.Э, Гребёнкин Р.В, Казаков Д.В //Автоматизация и Современные технологии. -2017. - № 3. - С. 152-156.

59. Тамаркин М.А. Обеспечение надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки стальными шариками / Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Казаков Д.В, Исаев А.Г // Вестник машиностроения. - 2017. - № 1. - С. 80-83.

60. Тамаркин М.А. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки / Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - №6.

61. Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э. Исследование параметров качества поверхностного слоя при отделочно-упрочняющей центрбежно-ротационной обработки // Вестник машиностроения. - 2005. - №12.

62. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве / А.М. Дальский., Б.М. Базров., А.С. Васильев и др / Под ред. А.М. Дальского. - М.: Изд-во МАИ, 2000. - 364 с.

63. Тищенко Э.Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ростов н/Д, 2004. - 151с.

64. Тищенко Э.Э. Исследование влияния технологических параметров на съём металла при центробежно ротационной обработке/ Тищенко Э.Э, Нгуен Ван Тхо, Панфилов И.А, Мордовцев А.А / Аdvanced engineering research. - 2020. - Т. 20, № 4. - С. 397-404.

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

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

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

68. Худобин Л.В. Минимизация засаливания шлифовальных кругов / Л.В. Худобин, А.Н. Унянин; под ред. Л.В. Худобина. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. -298 с.

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

70. Цеснек Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей. - М.: Машиностроение, 1979. - 264с.

71. Шевцов С.Н. Компьютерное моделирование динамики гранулированных сред в вибрационных технологических машинах / Изд. СКНЦ ВШ, - Ростов-на-Дону, - 2001, 193с.

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

73. Якимов А.В. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей . - М.: Машиностроение, 1984. - 312с.

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

75. 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.

76. Ящерицын П.И, Мартынов А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. - минск: вышейш. шк., 1983. - 191с.

77. Arunachalam A P, Idapalapati S. Material removal analysis for compliant polishing tool using adaptive meshing technique and Archard wear model // Wear.-2019 -Vol. 418-419. - С.140-150.

78. Bortoleto E.M et al. Experimental and numerical analysis of dry contact in the pin on disc test // Wear.-2013- Vol. 301(1). - С. 19-26.

79. Boutreaux. T, et al. Propagation of a Pressure Step in a Granular Material: The Role of Wall Friction // Phys. Rev. E. - 1997. -Vol.55 - No.5b. - С. 5759-5773.

80. Gee M and Nunn J. Real time measurement of wear and surface damage in the sliding wear of alumina // Wear.-2017. -Vol 376-377.- С. 1866-76.

81. Hegadekatte V, Huber N and Kraft O. Finite element based simulation of dry sliding wear // Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering.-2005. -Vol 13(1).- С. 57-75.

82. Jaeger M, Nagel S.R, Behringer R.P. Granular solids, liquids, and gases // Rev.Mod. Phys. - 1996. -Vol.68. - С. 1259-1273.

83. Johnson D.L. et al. Linear and Nonlinear Elasticity of Granular Media: Stress Induced Anisotropy of a Random Spheres Pack // Trans. ASME. J.Appl.Mech.- 1998. -Vol. 65. - С. 380-388.

84. Joung Chak et al. Metastability of a Granular Surface in a Spinning Bucket // Phys.Rev.E. - 1998. - Vol.57. - No.4 - С. 4528-4534.

85. Kragelsky I. V, Dobychin M. N and Kombalov V. S. (1982) // Friction and wear,1982. - 478с.

86. Martínez F. J et al. Finite element implementation and validation of wear modelling in sliding polymer metal contacts // Wear. -2012. -Vol. 284. - С. 52-64.

87. Tamarkin M. A, Nguyen V. T, Soloviev A. N, and Panfilov I. A. Finite element modeling method of centrifugal rotary processing // Applied Mechanics and Materials. -2019. - Vol.889. -C. 140-147.

88. Norris A.N, Johnson D.L. Nonlinear Elasticity of Granular Media // Trans. ASME. J.Appl.Mech. -1997. -Vol.64. -C. 39-49.

89. Opoz T.T, Chen X. An Investigation of the Rubbing and Ploughing in Single Grain Grinding using Finite Element Method // Paper presented at the 8th international Conference on Manufacturing Research, Durham, UK. -2010.

90. Pawel S, Jaroslaw P, Pawel K. Determining kinetic energy distribution of the working medium in a centrifugal disc finishing process // the international journal of advanced manufacturing technology. -2019. - T. 104 - C. 1345-1355.

91. Pearson S. R. The effect of temperature on wear and friction of a high strength steel in fretting // Wear. -2013. -Vol. 303. - C. 622-631.

92. Qi J, Zhang D, Li S, Chen B. A micro-model of the material removal depth for the polishing process / J. of Engineering Manufacture. -2016. -Vol. 86(9). -C. 2759-70

93. Radjai F. Bimodal character of stress transmission in granular packings // Phys.Rev.Lett. - 1998. -Vol.80. - C. 61-64.

94. Rezaei A. et al. Adaptive finite element simulation of wear evolution in radial sliding bearings // Wear. -2012. -Vol. 296. - C. 660-671.

95. Rowe W. B. Principles of Modern Grinding Technology // William Andrew, 2014. - 480c.

96. Shanker J, Singh B, Kushwah S.S. On the high-pressure equation of state for solids // Physica B: Condensed Matter. -1997. - Vol 229 (3-4). - C. 419-420.

97. Solovev A.H, Tamarkin M.A, Nguyen Van Tho. Computer modeling and experimental research of component processing procedure in the centrifugal-rotary installation // Advanced Materials. Proceedings of the International Conference on

"Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications", PHENMA.-2019.-Cham: Springer, 2020. - C. 513-528. - (Springer Proceedings in Materials; vol. 6).

98. Tamarkin M.A, Tishchenko E.E, Shvedova A.S. Optimization of dynamic surface plastic deformation in machining //Russian engineering research. -2018. -№38. - C. 726-727.

99. Tamarkin M.A. Tishchenko E.E, Kazakov D.V, Isaev A.G Reliability of centrifugal-rotational finishing by steel shot // Russian engineering research. -2017. -№ 4. -C. 326-329.

100. Tamarkin M. A, Tishchenko E. E, and Rozhnenko O, A. Metal removal in the abrasive machining of complex surfaces // Russian Engineering Research. -2013. -Vol 33(5). -C. 25-30.

101. Tran A. et al. A computationally efficient machine learning framework for local erosive wear predictions via nodal Gaussian processes // Wear. -2019. - Vol. 422-423. -C. 9-26.

102. Wang G, Wang Y and Xu Z. Modeling and analysis of the material removal depth for stone polishing // J. Mater. Process Tech. -2009. -Vol 209(5). - C. 2453-63

103. Wang G, Zhou X, Yang X, Zhou H and Chen G. (2015) Material removal profile for large mould polishing with coated abrasives // Int. J. Adv Manuf Technol.-2015. -Vol 80(1-4). -C. 625-635

104. Zhang L, Tam H, Yuan C, Chen Y, Zhou Z. (2002) An investigation of material removal in polishing with fixed abrasives // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. -2002. -Vol. 216 (1). -C.103-112.