Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Компенсация деформации при шлифовании глубоких отверстий
15 июля 2021             

П.М. САЛОВ, доктор техн. наук, профессор М.А. БОРИСОВ, канд. техн. наук, доцент Е.А. ТЕРЕНТЬЕВ, старший преподаватель (ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары) Салов П.М. – 428015, г. Чебоксары, пр-т Московский, 15, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, e-mail: salov-pm@yandex.ru
 

Введение

 
Ограниченная жёсткость технологической системы привода главного движения при шлифовании глубоких отверстий не позволяет использовать абразивные способности зёрен и формы кругов в объёме, сопоставимом с другими операциями. Причины в следующем. Во-первых, необходимость использования тонких и длинных оправок для круга геометрически не позволяет прижать его к заготовке по всей образующей [1-3]. Во-вторых, консольное расположение круга на нежёсткой оправке и высокой частоте вращения, способствуют возникновению вибраций в технологической системе (ТС) из-за собственной неуравновешенности и воздействия нормальных и тангенциальных сил резания [1-7]. В- третьих, малый размер круга и быстрое его уменьшение вызывает более интенсивное по сравнению с другими методами уменьшение скорости резания и числа режущих зёрен [8-15]. В-четвертых, сложно обеспечить длительное равенство условий проведения процесса. Он часто прерывается для контроля и настройки. Во время цикла соблюдается равенство суммарной поперечной подачи и суммы радиальных величин съема материала и износа круга, что обеспечит постоянство положения круга относительно заготовки и равный натяг в ТС [1-7,12-15]. При нарушении равенства круг работает не по всей длине образующей, не обеспечивает точность отверстия и качество поверхности, нарушая соотношение сил резания Kp [2,3,17-21]. При внутреннем шлифовании обычными абразивами он может возрасти до 5 [1-3.5]. В- пятых, правка круга затруднена. Она может сопровождаться вибрациями, повышенным износом алмазных карандашей, недостаточной высотой микропрофиля круга [1-4,18-21]. На практике для уменьшения негативных факторов шлифовальные круги выбираются на 1-2 ступени мягче [1-5,12,13,18-21]. Альтернативным вариантом является применение эльборовых кругов [1-3,8-11,16-21], внедрение которых ограничивается отсутствием методов управления, обеспечивающих работу и равноизнашиваемость всей рабочей поверхности круга [1-3,6-8,10-16,18-21]. Целью исследований является разработка способа шлифования, при котором эльборовый круг равномерно изнашивается по рабочей поверхности, обеспечивая требуемые показатели процесса. Цель достигается за счёт компенсации деформаций от усилий резания. Задачами исследований являлись: 1. Определение взаимосвязи между усилиями резания и формой круга; 2. Отработка механизма управления процессом
 

Методика реализации нового способа шлифования глубоких отверстий

 
Практическая реализация способа показана на рис.1.
 
alt
a б
Рис. 1. Положение круга до работы (а) и при работе (б), где: 1 - поверхность отверстия; 2 - круг; 3 – привод главного движения. Sпр и Sп – продольная и поперечная подачи; φк – угол наклона оси круга к оси заготовки. Δ – натяг в технологической системе
 
Первоначально правкой, круг формообразуется в виде усеченного конуса с расчётным углом наклона образующей 2 φк. В начале работы он прижимается к заготовке за счёт перемещения привода главного движения на расчётную величину Δ. Перемещению противодействуют усилия Pyp и Pzp, реактивные силам резания Py и Pz. В решающей степени противодействует Pyp [1-3, 12-15, 18-21]. При правильно назначенных величинах φк и Δ зоны контакта, содержащая линию АВ на рис. 1, б, должна быть равнонагруженной удельными нагрузками Pyp. Методики определения зависимостей Δ = f(ру) для конкретных условий обработки известны. В работах [2, 3, 21] впервые описаны особенности методик получения зависимостей Δ = f(ру) и = f(ру) в условиях ограниченной жесткости привода главного движения, когда податливостью привода заготовки можно пренебречь. Условия деформации определялись по размерам приработанного при шлифовании круга [2, 3, 21]. После врезания на величину Δ процесс продолжается при поддерживании постоянной силы , которую контролируют через силу по затрачиваемой мощности резания [2, 3, 21]. Под воздействием технологической силы круг опускается ниже центра отверстия и разворачивается внутри его. Наличие этих деформаций приводит к дополнительной приработке круга [2, 3, 20, 21]. Геометрический анализ, выполненный в работах [2, 3, 20] и данные моделирования [2] показывают, что этой величиной можно пренебречь. В работе [3] сделан и подтвержден нами очень важный вывод: поддерживание постоянными условия обработки обеспечивает форму круга, образующая которого конгруэнтна с поверхностью отверстия.
 

Результаты и обсуждение

 
Эффективность способа проверяли при внутреннем шлифовании гильзы из закаленной стали ШХ15 эльборовым кругом ПП60х30х20х5 ЛО100/80 СТ17К100 на станке 3К227В. Длина оправки с кругом 60 мм, ее диаметр 30 мм. Получистовое шлифование проводилось при следующем, наиболее применяемом цикле: быстрый подвод круга – работа с периодической поперечной подачей (мм/дв. ход или мм/ход), обеспечивающей незначительное колебание радиальной силы около заданной величины – быстрый отвод. Заданными величинами силы были 100Н и 300Н, которые для испытуемого круга цилиндрической формы соответствовали режимам выхаживания и снятия основного припуска. Величина отжатия конца оправки Δ и углы ее поворота α составляют:
- при 100Н Δ=3,5 мкм; α=20,3∙10-6 рад;
- при 300Н Δ=12,5 мкм; α=72,5∙10-6 рад.
 
Круги правились перед каждым экспериментом. Точность измерения диаметров кругов при контроле углов конусности или ее отсутствия составляла 1мкм. Нецилиндричность отверстия перед экспериментом не превышала 2 мкм. Перебег круга по краям отверстия составлял одну треть высоты круга. Его величина не изменялась во время эксперимента.
При сравнительных испытаниях цилиндрического и конусообразного круга фиксировались следующие показатели эксперимента: производительность процесса Q (мм3/мин), шероховатость поверхности Ra, отклонения профиля отверстия по длине (конусность, бочкообразность, корсетность) Δl (мкм), разница в изнашивании круга по краевым зонам ΔD (мкм). Результаты экспериментов пркдставлены в таблице.
 
Таблица
 
Сравнение цилиндрического и конусообразного кругов
Радиальная сила R, Н
100 300
Q,мм3/мин Ra,мкм Δl,мкм ΔD,мкм Q,мм3/мин Ra,мкм Δl,мкм ΔD,мкм
Тип круга: Ц-цилиндрический, К-конический
Ц К Ц К Ц К Ц К Ц К Ц К Ц К Ц К
48 53 0,32 0,30 4 4 4 1 284 439 0,63 0,4 9 2 4 2
 
Как следует из таблицы, преимущества конусообразного круга очевидны, особенно в режиме снятия основного припуска.
 

Выводы

 
Разработана методика шлифования в условиях, когда образующая круга постоянно находится в конгруэнтном контакте с поверхностью глубокого отверстия.
 
Список литературы
 
1. Никифоров И.П. Повышение эффективности внутреннего шлифования в условиях пониженной жесткости технологической системы: дис. … д-ра техн. наук: 05.03.01 / С.- Петерб. гос. политехн. ун-т. – СПб, 2007. – 272 с.
2. Виноградова Т.Г. Повышение эффективности шлифования глубоких отверстий путем управления перебегом и формой круга при учете теплонапряженности процесса: дис. … канд. техн. наук: 05.02.08 / Самар. гос. тех. ун-т. – Самара, 2013. – 170 с.
3. Рациональное использование эльборовых кругов при шлифовании глубоких отверстий / Д.П. Салова, Е.В. Шалунов, С.С. Сайкин и др. // Научно-технический вестник Поволжья. – 2020. – № 1. – С. 59–61.
4. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей. – Изд. 2- е перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2012. – Т. 1. – 305 с.
5. Прилуцкий В.А. Технологические методы снижения волнистости поверхностей. – Изд. 2- е перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2012. – Т. 2. – 276 с.
6. Кремень З.И., Юрьев В.Г., Бабошкин А.Ф. Технология шлифования в машиностроении. – СПб.: Политехника, 2007. – 424 с.
7. Захаров О.В. Формообразование сложных поверхностей с применением адаптивных систем контроля. – Саратов: СГТУ, 2014. – 256 с.
8. Rezchikov A.F., Kochetkov A.V., Zakharov O.V. Mathematical models for estimating the degree of influence of major factors on performance and accuracy of coordinate measuring machines // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE 2017. – Art. 01054.
9. Chen X., Lui Q. Exploration of superabrasive wheels in high efficiency precision grinding // INTERTECH 2003: Conference Proceedings, Canada, Vancouver, July-August 2003
10. Hobensee V. Feinbearbeitunq faserverstarkter Elastomere durch Schteifen // Maqazin neue Werkstoffe. – 1990. – № 2. – P. 93–98.
11. Борисов М.А., Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Гибридная технология электрохимической обработки сложнопрофильных изделий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 1. – С. 25–34. – doi: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-25-34.
12. Kremen Z.I. A new generation of high-porous vitrified CBN grinding wheels // Industrial Diamond Review. – 2003. – Vol. 63, iss.4. – P. 53–56.
13. Determination of the stress state in the deformation zone under local loading / Y. Melnik, S. Zaides, N. Bodrovskij, et. al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – Vol. 315, iss. 5. – Art. 052080.
14. Calculating the process of straightening low-stiff cylindrical parts by cross-rolling with smooth plates / M. Zykova, S. Zaides, N. Bodrovskij, L.H. Quang, O.Levitskih, P.Salov, A.Lukyanov// IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – Vol. 315, iss. 5. – Art. 052044.
15. Kochetkov A.V., Salov P.M, Zakharov O.V. Route Optimization in Measuring Surfaces on Coordinate Measuring Machines // 3 School on Dynamics of Complex Networks and their Application in Intellectual Robotics (DCNAIR): Conference Proceedings. – IEEE, 2019. – P. 85– 88. – DOI 10.1109/DCNAIR.2019.8875602.
16. Zakharov O.V., Balaev A.F., Kochetkov A.V. Modeling Optimal Path of Touch Sensor of Coordinate Measuring Machine Based on Traveling Selesman Problem Solution // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1458–1463.
17. Kempa B. Zahnflan ken profiil schleiten mit galvanisch-gebrundenem CBN. – Aachen: Shaker, 2000. – 129 s.
18. Зубарев Ю.М., Приёмышев А.В. Теория и практика повышения эффективности шлифования материалов: учеб. пособие. – Спб.: Лань, 2010. – 304 с.
19. Salov P.M., Salova D.P., Vinogradova T.G. Increasing the dureducing the wear of its limiting sections of the profile // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709, iss. 3. – Art. 033017.
20. Захаров О.В. Стабильность силового замыкания контакта при безцентровом шлифовании на неподвижных опорах // СТИН. – 2011. – № 7. – С. 8–10.
21. Совершенствование технологий обработки внутренних поверхностей ответственных деталей / В.А. Аврелькин, С.В. Солин, О.А. Надеждина и др. // Современные технологии в машиностроении и литейном производстве: материалы 4 международной научно-практической конференции, Чебоксары, 18–20 дек. 2018 г. – Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2018. – С. 302–306.
22. Салова Д.П. Моделирование профиля рабочей поверхности шлифованного круга с использованием принципов естественной прирабатываемости: дис. … канд. техн. наук: 05.03.01. – Самара, 2007. – 231 c.
 
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 7. № 3-4. 2020 Инновационные технологии в машиностроении
 

Обсудить статью на Форуме Машиностроителей






Комментариев пока нет
{c_navigation}

Написать комментарий

Другие публикации по теме





Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
(495) 662-43-70
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
(495) 668-13-58
ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
(495) 668-13-58 доб. 4
Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
pr()i-mash.ru