Доводка прецизійних поверхонь маятників акселерометрів - Автореферат

При виготовленні широкого класу деталей машин і приладів потрібно, з одного боку, витримувати високі вимоги до якості здобуття геометричних розмірів, шорсткості і фізико-механічного стану поверхневого шару, з іншого боку - підвищувати продуктивність їх випуску у звязку з вимогами ринку. Ставиться завдання не лише підвищити точність виготовлення деталей в цілому, але й забезпечити стабільність їх параметрів. Дослідження в області створення технологічних процесів остаточного формоутворення робочих поверхонь прецизійних деталей дозволять підвищити якість обробки деталей та експлуатаційні властивості всього виробу. Процес доводки в значній мірі дозволяє забезпечити необхідні технологічні параметри оброблюваних поверхонь, проте здобуття цих параметрів носить нестабільний характер, а сам процес формоутворення є важко керованим. Разом з тим, процеси доводки мають складну стохастичну природу, що призводить до розкиду показників якості виробів і не дозволяє використовувати всі можливості цих методів унаслідок відсутності адекватного математичного опису процесу.При структурному аналізі операцію розділено за функціональними ознаками на підсистеми «Абразивна паста», «Верстат, пристосування», «Інструмент (притир)», «Заготовка», «Зона контакту». При системному аналізі операції доводки особливе місце належить аналізу області взаємодії притиру, доводочної пасти та заготовки - зоні контакту. При моделюванні процесу доводки враховано, що процес знімання матеріалу, виникаючий унаслідок контакту шорстких поверхонь заготовки та притиру з доводочною пастою, яка містить сукупність зерен різної величини і форми, є стохастичним. Внаслідок того, що для доводки шийок маятників використовуються мікропорошки, у яких закон розподілу величин діаметрів зерен близький до нормального, а нерівності доводочного інструменту та заготовки підкоряються незалежним гаусівським розподілам, в роботі отримано функцію щільності розподілу глибини впровадження зерен в матеріал заготовки і притиру. При цьому впровадження зерен в заготовку визначається ймовірнісним законом: (2) де і - величини, що характеризують відповідно нерівності поверхні інструменту і заготовки (); - математичні очікування шорсткості поверхонь інструмента і заготовки; - середньоквадратичні відхилення відповідно;Шорсткість і точність виготовлення деталей є найважливішими показниками якості, які роблять суттєвий вплив на експлуатаційні властивості готових виробів (приладів машин). Для пружних елементів, таких як маятники акселерометрів, що працюють при знакозмінних навантаженнях, в якості такої операції широке використання знаходить процес доводки абразивними і алмазними пастами. Для вирішення завдання підвищення ефективності процесу доводки операція розглянута як динамічна система, де процес формоутворення поверхні досліджується не лише у просторі, але і у часі. При структурному аналізі операцію розділено за функціональними ознаками на підсистеми «Абразивна паста», «Верстат, пристосування», «Інструмент (притир)», «Заготовка», «Зона контакту». Інтенсифікація процесів доводки при стабільності забезпечення необхідних показників може бути досягнута за рахунок створення математичних моделей операції, що дозволяють прогнозувати показники якості.

Основний Зміст роботи

1. Досягнення необхідної гарантованої точності і шорсткості при обробці маятників акселерометрів в даний час є суттєвими труднощами унаслідок нестабільності технологічних процесів фінішної обробки. Шорсткість і точність виготовлення деталей є найважливішими показниками якості, які роблять суттєвий вплив на експлуатаційні властивості готових виробів (приладів машин). Остаточно шорсткість і точність формуються на фінішних операціях ТП. Для пружних елементів, таких як маятники акселерометрів, що працюють при знакозмінних навантаженнях, в якості такої операції широке використання знаходить процес доводки абразивними і алмазними пастами.

2. Для вирішення завдання підвищення ефективності процесу доводки операція розглянута як динамічна система, де процес формоутворення поверхні досліджується не лише у просторі, але і у часі. На основі системного підходу розглянута структура операції доводки абразивними пастами, сформульовані основні положення і принципи аналізу процесу доводки. При структурному аналізі операцію розділено за функціональними ознаками на підсистеми «Абразивна паста», «Верстат, пристосування», «Інструмент (притир)», «Заготовка», «Зона контакту». Визначені вхідні, вихідні перемінні та параметри стану кожної з підсистем.

3. Інтенсифікація процесів доводки при стабільності забезпечення необхідних показників може бути досягнута за рахунок створення математичних моделей операції, що дозволяють прогнозувати показники якості. При цьому особлива увага має бути приділена формуванню цих показників у часі. Велику роль також відіграє можливість оцінки не лише окремих, але і комплексних параметрів, таких як знімання металу, сили різання, шорсткість обробленої поверхні та інші.

4. Існуючі математичні моделі і методи окремих показників процесу, як правило, не враховують всього різноманіття факторів, що впливають на стохастичний характер процесу доводки, який виражається в постійній зміні з часом стану ТП. Це погіршує умови проектування ТП з метою забезпечення стабільності параметрів якості виробів.

5. Для створення адекватної моделі розглянуто схему доводки, в якій враховано те, що абразивні зерна не мають регулярної геометрії, глибина їх впровадження в поверхні інструменту та заготовки пропорційна твердості відповідних поверхонь.

6. При моделюванні процесу доводки враховано, що процес знімання матеріалу, виникаючий унаслідок контакту шорстких поверхонь заготовки і притиру з доводочною пастою, яка містить сукупність зерен різної величини і форми, є стохастичним процесом.

7. На основі розглянутої схеми процесу доводки та основних положень теорії абразивної обробки розроблено залежності для обчислення ймовірності видалення матеріалу, сил притиску і шорсткості поверхні. Вони дозволяють прогнозувати знімання матеріалу, диференційовано оцінювати вплив окремих факторів на параметри якості деталі і швидкість протікання процесу.

8. Проведені якісні і кількісні оцінки свідчать про адекватність математичних моделей. Відхилення експериментальних значень від розрахункових склали 5…10%, що дозволяє використовувати розроблені моделі для розрахунку технологічних режимів процесу доводки шийок маятників.

9. Для підвищення ефективності процесу доводки цикл обробки можна здійснювати із зміною тиску за час операції. В цьому випадку спочатку операції слід працювати з великим тиском, що забезпечує інтенсивне знімання матеріалу, а в кінці зменшувати тиск для досягнення необхідної шорсткості поверхні.

10. Виробничі випробування показали, що при обробці виробів на операціях доводки в порівнянні з традиційними методами стабільно забезпечується висока якість поверхонь, що дозволило понизити частку браку на 3%, підвищити продуктивність обробки виробів на 2 % в порівнянні з існуючою технологією обробки цих деталей на підприємстві.

1. Братан С.М. Моделирование процессов доводки поверхностей свободным абразивом / С.М. Братан, С.Е. Сазонов // Вісник національного технічного університету України «КПІ». Машинобудування. - Київ: НТУУ «КПІ». - 2007. - 54. - С.102-107. (Здобувачем виконано моделювання функції щільності розподілу глибини впровадження абразивних зерен в залежності від властивостей матеріалів заготовки та інструмента).

2. Братан С.М. Оценка параметров качества поверхности при доводке свободным абразивом / С.М. Братан, Д.А. Каинов, С.Е. Сазонов // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. - Донецьк: ДОННТУ, 2008. - Вип. 5 (139). - С. 9 -15. (Здобувачем виконано моделювання параметрів шорсткості для процесу доводки).

3. Братан С.М. Системный анализ процесса доводки заготовок свободным абразивом / С.М. Братан, С.Е. Сазонов // Різання і інструмент в технологічних системах: Міжнародний наук.-техн. зб. - Харків: НТУ «ХПІ», 2008. - Вип. 75. - С. 42-48. (Здобувачем виконано декомпозицію операції доводки та виповнено аналіз факторів що впливають на якість обробки).

4. Сазонов С.Е. Построение математической модели процесса доводки поверхностей свободным абразивом / С.Е. Сазонов // Наукові нотатки, Міжвузівський збірник (за напрямом «Інженерна механіка»). - Луцьк, 2009. - Вип. №24. - С. 492 -499.

5. Братан С.М. Моделирование распределения зерен при доводке поверхностей свободным абразивом / С.М. Братан, С.Е. Сазонов // Прогресивні напрями розвитку машиноприладобудівних галузей і транспорту: матеріали міжнародної науково-технічної конференції студентів, аспірантів і молодих учених. - Севастополь: СЕВНТУ, 2008 р. - Т1. - С. 141-142. (Здобувачем виконано моделювання функції щільності розподілу глибини впровадження абразивних зерен в матеріал заготовки та інструмента).

6. Братан С.М. Исследования влияния режимов процесса доводки свободным абразивом на параметры тонкой кристаллической структуры прецизионных деталей приборов / С.М. Братан, С.Е. Сазонов // Високі технології в машинобудуванні: Збірник наукових праць НТУ «ХПІ». - Харків, 2009. - Вип. 2 (19). - С. 147 - 155. (Здобувачем проведено аналіз і обробка експериментальних даних, запропоновані рекомендації що до вибору параметрів інструмента та режимів обробки).

7. Сазонов С.Е. Моделирование силы прижима инструмента при доводке шеек маятников акселерометров // С.Е. Сазонов, С.М. Братан // Вісник СЕВНТУ. Машиноприладобудування і транспорт: зб. наук. пр. Севастопольський національний технічний університет. - Севастополь: Вид-во СЕВНТУ, 2010. - Вип. 107. - C. 194 - 196. (Здобувачем отримано теоретичні залежності для розрахунку сили різання при доведені шийок маятників акселерометрів).