Расчет сочетания параметров рабочей зоны и режимов обработки на основе исследования механизма формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании шаров. Разработка Рекомендации по использованию нового способа бесцентрового шлифования.
Аннотация к работе
Специальность - Технология машиностроения на тему: Повышение эффективности и качества формообразования полых тонкостенных шаров бесцентровым шлифованиемРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.» Официальные оппоненты: Королев Альберт Викторович доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии Президента РФ, профессор кафедры «Технология машиностроения», Иванов Александр Иванович кандидат технических наук, доцент, ОАО «Газпром газораспределение Саратовская область»,Заместитель генерального директора - главный инженер. Защита диссертации состоится 11 декабря 2013 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054, Саратов, ул.Исследована и обоснована теоретическая схема бесцентрового шлифования полых шаров кругами с дискретной поверхностью, позволяющая повысить производительность их обработки напроход. Получены регрессионные зависимости геометрических параметров наружной сферической поверхности полого шара от основных наладочных параметров технологической системы при бесцентровом шлифовании полых шаров, адекватно отражающие разработанную математическую модель и обеспечивающие оптимизацию условий обработки. В этот момент происходит изменение динамического состояния технологической системы: шар - ведущий круг - шлифовальный круг - опорный нож, и шар меняет свою ориентацию относительно режущего инструмента. Выполнение на шлифовальном круге винтовой канавки позволяет многократно прерывать контакт шара со шлифовальным кругом, т.е. вести обработку дискретно, сферическими сегментами, образующими в результате сферическую поверхность. Таким образом, крутящий момент (7) стремится разворачивать заготовку в плоскости радиального сечения ведущего круга, проходящего через точки его контакта с заготовкой, а крутящий момент (2) - вокруг оси, лежащей в этой плоскости и являющейся осью симметрии канавки, выполненной на поверхности ведущего круга.Выполненные в работе теоретические и экспериментальные исследования позволили решить поставленную актуальную задачу по исследованию и обоснованию нового способа бесцентрового шлифования полых шаров, отличающегося пониженными силами резания и высокой эффективностью исправления погрешностей геометрической формы сферической поверхности. В работе исследован механизм формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании полых шаров, раскрыты причины и установлены виды формообразующих движений шара, определены настроечные параметры установки для бесцентрового шлифования полых шаров. В ходе проведения теоретических и экспериментальных исследований раскрыто влияние различных технологических факторов при бесцентровом шлифовании полых шаров на геометрические параметры получаемой сферы. Получены экспериментальные зависимости показателя эффективности процесса бесцентрового шлифования полых шаров от геометрических параметров рабочей зоны и наладки станочного оборудования. В результате выполненной оптимизации технологической операции определены оптимальные режимы бесцентрового шлифования полых шаров и наладочные параметры станка, позволяющие обеспечить заданную точность размеров в пределах допуска ±0,01 мм, и отклонение от круглости в пределах 50% от поля допуска на размер, при этом такт обработки составил 1 шар/с.
Вывод
1. Выполненные в работе теоретические и экспериментальные исследования позволили решить поставленную актуальную задачу по исследованию и обоснованию нового способа бесцентрового шлифования полых шаров, отличающегося пониженными силами резания и высокой эффективностью исправления погрешностей геометрической формы сферической поверхности.
2. В работе исследован механизм формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании полых шаров, раскрыты причины и установлены виды формообразующих движений шара, определены настроечные параметры установки для бесцентрового шлифования полых шаров.
3. В ходе проведения теоретических и экспериментальных исследований раскрыто влияние различных технологических факторов при бесцентровом шлифовании полых шаров на геометрические параметры получаемой сферы.
4. Получены экспериментальные зависимости показателя эффективности процесса бесцентрового шлифования полых шаров от геометрических параметров рабочей зоны и наладки станочного оборудования.
5. Показано, что наибольшее влияние на погрешность формируемой сферы в виде отклонения от круглости оказывает величина превышения центра шара над плоскостью, проходящей через оси ведущего и шлифовального кругов.
6. В результате выполненной оптимизации технологической операции определены оптимальные режимы бесцентрового шлифования полых шаров и наладочные параметры станка, позволяющие обеспечить заданную точность размеров в пределах допуска ±0,01 мм, и отклонение от круглости в пределах 50% от поля допуска на размер, при этом такт обработки составил 1 шар/с.
7. Разработаны методические рекомендации по использованию нового способа бесцентрового шлифования полых шариков в условиях серийного производства с использованием штатного серийного оборудования.
Основные научные положения и результаты исследований опубликованы в следующих работах
Публикации в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ: 1. Бочкарев А.П. Совершенствование метода обработки полых тел сферической формы / А.П. Бочкарев // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 3 (58). Вып. 2. С. 17-20.
2. Бочкарев А.П. Математическая модель процесса формообразования при бесцентровом шлифовании пустотелых шаров / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, А.П. Бочкарев // СТИН: научно-технический журнал. 2013. № 1. С. 28-32.
3. Бочкарев А.П. Повышение эффективности исправления погрешностей формы при бесцентровом шлифовании шариков / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, А.П. Бочкарев // СТИН: научно-технический журнал. 2013. № 3. С. 17-19.
4. Бочкарев А.П. Взаимодействие заготовки со шлифовальным кругом при бесцентровом шлифовании шариков / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, А.П. Бочкарев // СТИН: научно-технический журнал. 2013. № 7. С. 18-21.
Публикации в зарубежных изданиях, входящих в базу данных Scopus
5. Bochkarev A.P. Shaping in the Centerless Grinding of Hollow Spheres / A.N. Vasin, B.M. Iznairov, A.P. Bochkarev // Russian Engineering Research. 2013. Vol. 33. № 8. Р. 490-494.
Публикации в других изданиях
6. Бочкарев А.П. Исследования напряжений нежестких тел сферической формы в подшипниках качения / А.П. Бочкарев, П.Ю. Бочкарев, А.Н. Васин // Исследование сложных технологических систем: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2008. С. 4-14.
7. Бочкарев А.П. Способ получения заготовок полых бесшовных тел сферической формы / А.П. Бочкарев, П.Ю. Бочкарев, А.Н. Васин // Автоматизация и управление машино- и приборостроении: межвуз. науч. сб. Саратов: СГТУ, 2008. С. 4-6.
8. Бочкарев А.П. Кинематические особенности оборудования для шлифования шариков / А.П. Бочкарев, П.Ю. Бочкарев, А.Н. Васин // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч. практ. конф. молодых ученых: в 2 т. Саратов, 15-16 сент. 2009 г. / СГТУ. Саратов, 2009. Т. 2. С. 69-73.
9. Бочкарев А.П. Расчет контактных напряжений полых тел сферической формы в подшипниковым производстве / А.П. Бочкарев, П.Ю. Бочкарев, А.Н. Васин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-22: сб. тр. XXII Междунар. науч. конф.: в 10 т. / ППИ. Псков, 2009. Т. 5. С. 13-15.
10.Бочкарев А.П. Три задачи, решаемые при производстве полых тел сферической формы / А.П. Бочкарев, П.Ю. Бочкарев, А.Н. Васин // Фундаментальные и прикладные проблемы машиностроения - Технология 2010: материалы 12-й Междунар. науч.-техн. конф. Орел, 7 ноября 2010 г. Орел: ОРЕЛГТУ, 2010. С. 140-143.
11. Бочкарев А.П. Повышение эффективности исправления погрешностей формы при бесцентровом шлифовании шаров / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, А.П. Бочкарев // Технологическое обеспечение качества машин и приборов: материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: ПГУ, 2011. С. 5-7.
12. Бочкарев А.П. Процесс формообразования сферической поверхности при бесцентровом шлифовании шаров / А.Н. Васин, Б.М. Изнаиров, А.П. Бочкарев // Технологическое обеспечение качества машин и приборов: материалы VI Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: ПГУ, 2011. С. 8-10.
Патент на изобретение РФ
13. Патент № 2415004. Способ бесцентрового шлифования шариков / Бочкарев А.П., Бочкарев П.Ю., Васин А.Н. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 марта 2011 г.