авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Повышение эффективности процесса торцового шлифования за счет использования сотс в качестве элемента виброгасящей системы (на примере пластин из хрупких неметалл

-- [ Страница 1 ] --

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ИГНАТЬЕВ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ТОРЦОВОГО ШЛИФОВАНИЯ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОТС В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕМЕНТА ВИБРОГАСЯЩЕЙ СИСТЕМЫ

(на примере пластин из хрупких неметаллических материалов)

Специальность: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нижний Новгород 2006

Работа выполнена в Арзамасском политехническом институте Нижегородского государственного технического университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Глебов Владимир Владимирович
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Сорокин Виталий Матвеевич
Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Рыкунов Николай Стефанович

кандидат технических наук, доцент Лаптев Игорь Леонидович

Ведущее предприятие: Нижегородский филиал Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
Защита состоится ” ” декабря 2006 г. в ______ часов на заседании диссертационного совета Д212.165.09 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ГСП-41, ул. Минина, 24, корп.№1, ауд.1258.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета
Автореферат разослан ” ” ноября 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д212.165.09 кандидат технических наук, доцент Б. В. Устинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Одним из способов повышения эффективности обработки, проводимой абразивным инструментом, является создание и совершенствование оптимальных технологических процессов, обеспечивающих высокую производительность и требуемое качество обработанных поверхностей, за счет применения различных методов борьбы с вибрациями в системе ”инструмент-заготовка”. Сопутствующие обработке вибрации часто вызывают появление недопустимых дефектов: повышенной шероховатости и глубины дефектного слоя, оптической и механической неоднородностей, сколов, микротрещин. Особенно остро эта проблема стоит при торцовом шлифовании плоскостей хрупких неметаллических материалов (неорганических стекол, ситалла, керамики). Перечисленные материалы применяются для изготовления деталей типа ”подложка” для зеркал, линз и призм, которые широко используются в изделиях точного машиностроения и приборостроения, где совершенствование методов шлифования за счет применения методов борьбы с вибрациями, в большинстве случаев, проводится путем повышения жесткости оборудования и приспособлений, применения различных шлифовальных кругов с демпферами и др., и сопровождается интенсивным охлаждением (подачей в зону резания различных смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС)). Кроме того, на предварительных операциях (шлифование) возможно появление в поверхностном слое дефектов, которые приводят к увеличению припуска и времени на обработку при последующих финишных операциях (доводка-притирка, полирование), повышенному расходу основного и вспомогательного материалов, а также возможному возникновению неисправимого брака и увеличению себестоимости изготовления изделий.





Анализ показывает, что применяемые в промышленности методы борьбы с вибрациями при торцовом шлифовании хрупких материалов в большинстве случаев недостаточно эффективны по обеспечению требуемых характеристик качества обработанной поверхности.

Применяемые при этом СОТС используются в основном для отведения тепла из зоны резания. В тоже время, практика показывает, что преобладающая часть СОТС, находящаяся в зоне контакта инструмента с заготовкой обладает виброгасящими свойствами. Отсюда, при наличии достаточно надежной возможности обеспечения стабильности свойств СОТС, они могли быть использованы в борьбе с вибрациями в системе ”инструмент-заготовка”. Это для ряда промышленных производств, в частности, изготовления оптических приборов, могло бы явиться одним из средств обеспечения высокой производительности и требуемого качества обработанных поверхностей, что является актуальной задачей современного машино- и приборостроения.

Настоящая работа выполнена в соответствии с госбюджетной тематикой научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ кафедры «Техноло­гия машиностроения» АПИ НГТУ и договорам по сотрудничеству с пред­приятием «Темп-АВИА» (г. Арзамас).

Целью работы является повышение эффективности (качества и производительности) процесса торцового шлифования изделий из хрупких не­металлических материалов (ХНМ) на основе разработки новых схем виброгасящих систем и входящих в них конструкций устройств, обеспечивающих снижение виб­раций в системе ”инструмент - заготовка” с учетом использования в качестве элемента виброгасящей системы СОТС.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. На основе анализа теории шлифования, гидродинамических и физических процессов математически описать процесс торцового шлифования с применением виброгасящей системы, СОТС, в качестве виброгасящего элемента системы, предложить марки СОТС и рациональные схемы устройств, входящих в состав виброгасящей системы при плоском торцовом шлифовании, которые обеспечивали бы эффективное гашение вибраций при заданной производительности устройств и повышение качества обрабатываемых изделий из хрупких неметаллических материалов.

2. Построить обобщенную математическую модель процессов торцового шлифования с учетом использования в качестве элемента виброгасящей системы СОТС и на этой основе разработать новые конструкции устройств, учитывающих поведение СОТС в зоне обработки, и обеспечивающих требуемую производительность и качество процессов.

3. Экспериментально проверить технологические возможности разработанных устройств и СОТС, входящих в состав виброгасящей системы применяемой при шлифовании, обеспечивающих эффективное гашение вибраций, а также повышающих параметры качества обработанных поверхностей изделий из кварцевых стекол и ситалла и производительность процесса.

4. Произвести рациональный выбор конструктивно-технологических параметров виброгасящей системы в сочетании с технологическими факторами обработки деталей из хрупких неметаллических материалов и выявить их влияние на основные параметры процесса торцового шлифования и его эффективность.

5. Разработать методику для инженерного расчета конструктивно-технологических параметров предложенной виброгасящей системы, устройств и СОТС, входящих в ее состав, с учетом ее использования при торцовом шлифовании деталей из хрупких материалов.

Объекты и методика исследований. Основными объектами экспериментальных исследований явились виброгасящая система в составе шлифовального технологического оборудования, с использованием СОТС на водной основе марок Оксидол ОС1 (3-5%), Ленол 10М (1-3%), Аквол - 10 (6-8%), реальные детали из неорганических стекол марок К108, КУ-1, КУ-2 и ситалла СО-115М, применяемые в гироскопических приборах, шлифовальные инструменты, технологические процессы торцового шлифования.

Теоретические исследования выполнялись на базе научных основ технологии машиностроения, теорий механической обработки и шлифования хрупких неметаллических материалов (стекол и ситаллов), теории вибрационных процессов, фундаментальных положений гидродинамики, математического и физического моделирования поведения тонкого слоя жидкости в поле центробежных сил инерции.

Экспериментальные исследования проводились в производственных и лабораторных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры на основе методов оптической микроскопии, планирования многофакторного эксперимента и статистического анализа, рационализации процессов обработки. Математическая обработка результатов исследований производилась с использованием ПЭВМ.

Научная новизна работы. Разработан (решение о выдаче патента РФ на полезную модель по заявке № 2006115970/22(017355) от 10.05.2006г.) и теоретически обоснован более эффективный способ гашения вибраций при торцовом шлифовании с использованием технологической среды, обеспечивающий повышение качества обработанной поверхности, производительности обработки и снижение трудозатрат, связанных со снижением припуска под финишную обработку.

Разработана обобщенная математическая модель процесса торцового шлифования деталей из хрупких материалов с использованием виброгасящей системы, состоящей из технологической среды и виброустойчивого инструмента, оснащенного рабочей частью со спиральными канавками, отражающая влияние ее характеристик, а также конструктивно-технологических параметров предложенного инструмента и СОТС и других технологических факторов на эффективность процесса.

На основе теории и метода борьбы с вибрациями при торцовом шлифовании разработана новая конструкция инструмента (патент РФ № 53961 на полезную модель от 10.06.2006г.), оснащенного виброгасителем и новой конструкцией рабочей части (решение о выдаче патента РФ на полезную модель по заявке № 2006130270/22(032893) от 21.08.2006г.), обеспечивающего повышение качества поверхности, а также снижение трудоемкости изготовления деталей из хрупких материалов за счет интенсификации режимов шлифования, уменьшения припусков на финишные операции при заданной производительности и исключающего трудоемкие процессы по минимизации дефектного слоя.

Получены новые экспериментальные результаты исследований, определяющие эффективность предложенной системы виброгашения с использованием виброгасящих свойств СОТС при торцовом шлифовании изделий из ХНМ (кварцевых стекол и ситалла).

Получены интерполяционные математические модели, позволяющие расширить представления о механизме формирования параметров качества поверхностного слоя и с достаточной степенью достоверности прогнозировать его в зависимости от режимов обработки и конструктивных параметров виброгасящей системы, а также определять рациональные их значения при торцовом шлифовании деталей из хрупких неметаллических материалов.

Практическая ценность работы

1. Разработана методика инженерного расчета рациональных конструктивно-технологических параметров виброгасящей системы, применяемой при торцовом шлифовании, которая обеспечивает эффективное гашение вибраций и экспериментальная модель установки для определения упругих свойств технологической среды.

2. Разработан алгоритм нахождения конструктивно-технологических параметров предложенной виброгасящей системы.

3. Разработана и передана к внедрению на ОАО АНПП «Темп-АВИА» (г. Арзамас) технология торцового шлифования, обеспечивающая эффективное гашение вибраций, в процессе обработки заготовок из кварцевых стекол и ситалла, повышение качества и производительности обработки, снижение трудозатрат по минимизации дефектного слоя.

Апробация и реализация работы

Апробация основных положений и результатов диссертационной работы осуществлялась в виде докладов и выступлений на: ежегодных научных конференциях и семинарах Нижегородского государственного технического университета в 2001-2004 г.г.; заседаниях кафедр «Технология машиностроения» НГТУ и Арзамасского филиала НГТУ в 2001-2006 г.г.; Всероссийских научно-технических конференциях «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении». – Нижний Новгород – Арзамас, 2002-2005 г.г.; Региональном молодежном научно-техническом форуме «Будущее технической науки нижегородского региона». – Нижний Новгород: НГТУ, 2002; Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении». – Пенза, 2002; Международной юбилейной технической конференции «Наука о резании материалов в современных условиях». – Тула: ТулГУ, 2005; Международной юбилейной научно-технической конференции «Обеспечение и повыше­ние качества машин на этапах их жизненного цикла» - Брянск: БГТУ, 2005; 10-ой нижегородской сессии молодых ученых «Техни­ческие науки» - Нижний Новгород, 2005; Международной научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив-2005». – Волжский: ВолгГАСУ, 2005; 8-ой Международной практической конференции-выставке «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов оборудования, инструмента и технологической оснастки» - Санкт Петербург, 2006; 5-ой Юбилейной Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» - Нижний Новгород: НГТУ, 2006.

Результаты исследований использованы при разработке опытно-промышленной технологии и оснастки для изготовления деталей из хрупких неметаллических материалов, в том числе стекол, ситаллов и керамики, на кафедре «Технология машиностроения» АПИ НГТУ и переданы на ряд промышленных предприятий Нижегородского региона.

Материалы теоретических и экспериментальных исследований используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении практических и лабораторных занятий со студентами и магистрами по дисциплинам «Технология машиностроения», «Ресурсосбережение и малоотходные технологии».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ, в том числе, 1 патент и 2 положительных решения на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, библиографического списка из 119 наименований, 1 приложения. Содержит 194 страницы машинописного текста, 50 рисунков, 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы совершенствования процессов торцового шлифования, за счет применения виброгасящей системы, обеспечивающей эффективное гашение вибраций, при использовании в ее составе инструментов с виброгасителями и технологических сред, изложена краткая характеристика диссертационной работы, показаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе отражено состояние вопроса повышения эффективности систем торцового шлифования, обеспечивающих гашение вибраций в процессе механической обработки. Проанализированы технологические процессы и системы шлифования, конструкции инструментов и устройств с виброгасителями, пути их совершенствования с целью использования при торцовом шлифовании заготовок из хрупких неметаллических материалов. Показан большой вклад отечественных ученых Ардамацкого А.Л., Бердичевского Е.Г., Грановского Г.Н., Дадаева С.Г., Евсеева Д.Г., Королева А.В., Мартынова А.Н., Маслова Е.Н., Перерозина М.А., Пташникова В.С., Рогова В.В., Рыжова Э.В., Рыкунова Н.С., Семибратова М.Н., Силина С.С., Старкова В.К., Суслова А.Г., Филимонова Л.Н., Хрулькова В.А., Худобина Л.В., Якимова А.В., Ящерицына П.И. и др. в развитие теории и технологии абразивной обработки различных материалов, в том числе и шлифования хрупких неметаллических материалов (неорганических стекол, ситаллов и керамики) и сопутствующих процессов износа режущей поверхности абразивного инструмента, а также гидродинамических процессов и рационального использования при этом СОТС.

Отмечено, что торцовое шлифование является одной из важных операций технологического процесса, определяющей качество поверхностей деталей из хрупких неметаллических материалов и эффективность их производства, на которое в значительной степени влияют вибрации обрабатывающего оборудования, передаваемые через инструмент к заготовке. При этом установлено, что одним из способов повышения эффективности и качества процесса абразивного торцового шлифования является применение устройств оснащенных виброгасителями.

Анализ возможности применения в составе системы торцового шлифования различных устройств (инструментов, демпферов, и др.) и режимов обработки для гашения колебаний в системе ”инструмент – заготовка” показал, что для дальнейшего повышения качества поверхности и производительности торцового шлифования необходимо совершенствовать систему виброгашения колебаний.

На основании проведенного обзора технической литературы и патентов поставлена цель и сформулированы задачи исследований.

Во второй главе отображена методика экспериментальных исследований, приведены сведения о технологическом оборудовании, инструменте, режимах обработки, приборах, образцах с описанием методик получения и обработки результатов исследований.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.