Підвищення ефективності алмазного шліфування важкооброблюваних інструментальних сталей при обробленні зі збільшеними дугами контакту круга із заготовкою - Автореферат

Оскільки при заточуванні інструмента і шліфуванні поверхонь БНП вся оброблювана поверхня контактує з робочою поверхнею круга, то збільшені дуги контакту круга з деталлю змінюють умови видалення стружки із зони оброблення, що відбивається на різальній здатності круга. Розробити математичну модель процесу алмазного шліфування за пружною схемою зі збільшеними дугами контакту круга із заготовкою, що дозволить описати зміну швидкості занурення РПК у заготовку у різні періоди часу роботи круга. Установити причину зниження швидкості занурення РПК у заготовку при шліфуванні інструментальних сталей за пружною схемою при обробленні зі збільшеними дугами контакту круга з заготовкою. Розробити методику розрахунку режимів оброблення зі збільшеними дугами контакту круга із заготовкою для жорсткої схеми шліфування з використанням режимів шліфування за пружною схемою. різальна здатність круга при шліфуванні за пружною схемою ванадієвих інструментальних сталей в умовах збільшених дуг контакту погіршується в міру заповнення мікрорельєфу контактних площадок зерен оброблюваним матеріалом, а її максимальне значення обмежене різальною здатністю робочої поверхні, на якій мікрорельєф контактних площадок алмазних зерен не заповнений оброблюваним матеріалом;До особливостей шліфування зразків зі збільшеними дугами контакту за пружною схемою варто віднести: інтенсивне зниження різальної здатності круга зі збільшенням часу оброблення; високу теплонапруженість процесу, яка обумовлена збільшеною довжиною контакту круга із заготовкою; вплив на продуктивність оброблення і зношування зерен площі контакту круга з оброблюваною заготовкою і орієнтації зразка щодо вектора швидкості різання. Шліфування зразків за пружною схемою з постійною силою підтиску заготовки до круга Рн виконували із застосуванням оригінального пристрою, який дозволяє регулювати час безперервного шліфування і установлювати необхідну величину сили підтиску зразка до круга. У третьому розділі розроблена математична модель процесу алмазного шліфування зразка зі збільшеними дугами контакту за пружною схемою, яка враховує нестаціонарність процесу по температурі і різальній здатності круга. Основу математичної моделі складають залежності, які дозволяють визначити припустиму величину тангенціальної складової сили різання Рzдоп за величиною температури, яка визначає поріг фазово-структурних перетворень у поверхневому шарі заготовки; розрахувати зусилля підтискання зразка до РПК, яке задовольняє даному обмеженню; визначити швидкість занурення РПК у поверхню заготовки та з її використанням, визначити кількість матеріалу, який є зішліфованим в будь-який момент часу. a - початкова ордината, МПА, і кутовий коефіцієнт, МПА/К, відповідно, в рівнянні Макгрегора - Фішера, яке описує залежність припустимого дотичного напруження оброблюваного матеріалу від температури, модифікованої по швидкості різання при шліфуванні; t - час безперервного шліфування; t - час роботи круга.У дисертаційній роботі вирішена важлива народногосподарська задача, яка полягає в підвищенні продуктивності алмазного шліфування в умовах збільшених дуг контакту ванадієвих швидкорізальних сталей більш чим в 5 разів, і зниженні питомої собівартості оброблення в 2,2-4 рази за рахунок електроерозійних керуючих дій на робочу поверхню круга. Уперше розроблена математична модель процесу алмазного шліфування за пружною схемою в умовах збільшених дуг контакту, яка дозволяє розрахувати швидкість занурення РПК у зразок залежно від зміни різальної здатності РПК за критерієм відсутності фазово-структурних перетворень у поверхневому шарі заготовки. Кількість матеріалу, який зшліфований в будь-який момент часу, необхідно визначати з використанням комбінації експоненціальної (при часі оновлення контактних площадок на зерні to ? 2 хв) і лінійної (при to > 2 хв) функцій, рівняння яких враховують процес засалювання мікрорельєфу контактних площадок алмазних зерен. Втрата різальних властивостей РПК при алмазному шліфуванні за пружною схемою зі збільшеними дугами контакту обумовлена заповненням мікрозападин поверхні зерен оброблюваним матеріалом, що приводить до зменшення фактичного тиску на контактних площадках зерна, якого недостатньо для впровадження зерна в оброблюваний матеріал. Час оновлення РПК за допомогою електроерозійних керуючих дій повинен розраховуватися за обємом продуктів засалювання субмікрорельєфу контактних площадок алмазних зерен і загальної ймовірності видалення матеріалу з контактних площадок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У дисертаційній роботі вирішена важлива народногосподарська задача, яка полягає в підвищенні продуктивності алмазного шліфування в умовах збільшених дуг контакту ванадієвих швидкорізальних сталей більш чим в 5 разів, і зниженні питомої собівартості оброблення в 2,2-4 рази за рахунок електроерозійних керуючих дій на робочу поверхню круга.

1. Уперше розроблена математична модель процесу алмазного шліфування за пружною схемою в умовах збільшених дуг контакту, яка дозволяє розрахувати швидкість занурення РПК у зразок залежно від зміни різальної здатності РПК за критерієм відсутності фазово-структурних перетворень у поверхневому шарі заготовки.

2. Кількість матеріалу, який зшліфований в будь-який момент часу, необхідно визначати з використанням комбінації експоненціальної (при часі оновлення контактних площадок на зерні to ? 2 хв) і лінійної (при to > 2 хв) функцій, рівняння яких враховують процес засалювання мікрорельєфу контактних площадок алмазних зерен.

3. Втрата різальних властивостей РПК при алмазному шліфуванні за пружною схемою зі збільшеними дугами контакту обумовлена заповненням мікрозападин поверхні зерен оброблюваним матеріалом, що приводить до зменшення фактичного тиску на контактних площадках зерна, якого недостатньо для впровадження зерна в оброблюваний матеріал.

4. Час оновлення РПК за допомогою електроерозійних керуючих дій повинен розраховуватися за обємом продуктів засалювання субмікрорельєфу контактних площадок алмазних зерен і загальної ймовірності видалення матеріалу з контактних площадок.

5. Оптимальними режимами шліфування ванадієвих швидкорізальних сталей (площа контакту 5?14 мм, t = 2 с) кругом з алмазів АС6 зернистістю 100/80 є Рн = 72 Н, Vk =35 м/с, Іср. опт = 5,25 А;

зернистістю 160/125 - Рн = 70 Н, Vk = 35 м/с, Іср. опт = 5 А.

6. Результати досліджень впроваджені у виробництво з очікуваним економічним ефектом 13 тис. гривень на рік і використовуються в навчальному процесі.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ: 1. Гринев А.А., Матюха П.Г. Температура поверхности резания при шлифовании неподвижного образца поупругой схеме // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. Международный сб. научн. Трудов. - Донецк: ДОНГТУ, 2000. - Вып.10. - С.58-63.

2. Матюха П.Г., Гринев А.А. Расчет максимально допустимой силы поджима заготовки к кругу при шлифовании неподвижного образца поупругой схеме // Вісник інженерної академії України. Теоретичний і науково практичний журнал інженерної академії України, №3, 2001 (Частина 1). - С. 227-230.

3. Гринев А.А., Матюха П.Г. Определение скорости погружения рабочей поверхности круга в неподвижный образец при алмазном шлифовании поупругой схеме.// Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научн. Трудов. - Донецк: ДОНДТУ, 2001. - Вып.16. - С. 142-146.

4. Матюха П.Г., Гринев А.А. Режущая способность алмазного круга при шлифовании стали Р6М5Ф3 с большой площадью контакта // Сверхтвердые материалы. - 2003. - №1. - С. 62-67.

5. Гринев А.А. Определение объемов материала, удаляемого в процессе управляющих воздействий на рабочую поверхность круга // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научн. Трудов. - Донецк: ДОННТУ, 2003. - Вып.24. - С. 41-46.

6. Матюха П.Г., Гринев А.А. Влияние зернистости алмазов на количество сошлифованного материала при обработке поупругой схеме // Надійність інструменту та оптимізація технологічніх систем. Збірник наукових праць. - Краматорськ: ДДМА, 2003. - Вип. № 13. - С. 183 - 187.

У статтях у співавторстві автору належить: 1 - Виведення залежності для визначення температури в зоні різання при шліфуванні заготовки зі збільшеними дугами контакту з постійною силою підтискання.

2 - Методика розрахунку сили підтискання заготовки до круга за критерієм відсутності фазово-структурних перетворень у поверхневому шарі заготовки.

3 - Методика розрахунку швидкості занурення РПК у заготовку при алмазному шліфуванні за пружною схемою з урахуванням зміни різальної здатності круга, без урахування процесу засалювання контактних площадок зерен.

4 - Дослідження впливу часу шліфування на зниження різальної здатності круга при обробленні за пружною схемою швидкорізальної сталі Р6М5Ф3 зі збільшеними дугами контакту круга з заготовкою.

6 - Дослідження впливу зернистості алмазів на кількість зшліфованого матеріалу, оброблення експериментальних даних, визначення апроксимуючих функцій для опису швидкості занурення круга в заготовку.