Повышение точности и производительности профильного шлифования технологически нежестких протяжек путем рационального выбора режимов обработки, оснастки и характеристики инструмента

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1 Установлено, что повышение точности шлифования профиля протяжек приводит к существенному (свыше двух раз) повышению трудоемкости. Анализ литературных данных и производственного опыта показал, что решить проблему возможно за счет комплексного решения технологической задачи по снижению сил резания, совершенствование схем базирования протяжки при шлифовании профиля, совершенствования цикла правки и повышения точности изготовления протяжки на предварительных операциях.

2 Установлено, что снизить силы резания при шлифовании профиля, уменьшить амплитуду вибраций можно за счет использования кругов отвечающих следующим требованиям:

• размер зерен, следует выбирать меньше на 1 ступень, чем требуется для обеспечения заданной шероховатости и точности обработки профиля в жестких условиях;

• характеристика связки должна обеспечивать высокую твердость и адгезию при малой диффузии зерна и связки, что позволяет при обнажении зерен не изменять шероховатости граней и сохранять острые кромки;

• рекомендуется структура выше 6. Чем больше размер профиля изделия, тем выше следует выбирать номер структуры.

3 Установлено, что причиной низкой жесткости протяжки и высокой трудоемкости настройки при шлифовании профиля является несовершенство методики расчета положения и количества упоров, а также установка люнетов по канавкам, всегда имеющих несоосность с наружным контуром. Повышение жесткости системы с применением дополнительных опор и компенсаторов позволяет достичь заданной высокой точности при высокой производительности шлифования профиля протяжек за счет:

• Перехода на базирование по задней поверхности зубьев протяжки с помощью упоров особой конструкции, которая исключает погрешность из-за несоосности канавок и зубьев;

• Применения адаптивных люнетов, что позволяет автоматизировать процесс настройки люнетов и сократить время на установку протяжки;

• Применения системы САПР WinMashine для расчета минимального достаточного количества люнетов и их оптимального местоположения.

4 Установлено, что основной из причин разноблочности при шлифовании профиля протяжки является несовершенство цикла правки, при котором совпадает частота правки круга и число окружных зубьев профиля протяжки. Некратность частоты правки абразивного круга и числа зубьев протяжки обеспечивает уменьшение величины радиального биения и разноблочности протяжки в 5 раз. Разработана методика расчета ряда рациональных чисел правки, при которой обеспечивается на черновых и чистовых операциях точность блочного размера, что приводит к существенному сокращению трудоемкости при выхаживании.

5 Установлено, что низкая точность размеров протяжки на предварительных операциях приводит к значительному росту технологической наследственности и большой трудоемкости при ее минимизации. Повышение точности на начальных операциях снижает технологическую наследственность, что уменьшает трудоемкость (до 30% от общей) и процент брака более чем в 2 раза на профильном шлифовании.

6 Установлено, что период шлифования нежестких деталей молено разделить на 2 участка — предсказуемого съема припуска, когда он соответствует величине подачи и непредсказуемогог, когда такого соответствия нет. Причиной этого явления является «засаливание» поверхности круга и возрастание амплитуды колебаний свыше определенных значений для каждого случая. Увеличить продолжительность участка предсказуемого сьема припуска, помимо выбора рациональной характеристики круга и режимов обработки, можно за счет:

• применения кругов с развитой формой зерен с острыми гранями и наличием трещин в зернах, что обеспечивает лучшую самозатачиваемость. Оценить, которую можно визуально при увеличении более чем в 60 раз;

• применения комбинированного способа подачи СОЖ. Применение на черновых операциях эмульсий с высокой моющей и охлаждающей способность, обеспечивающих повышение производительности на 30% по сравнению с маслом, а на чистовых операциях — масленых СОЖ, обеспечивающих повышение чистоты поверхности детали на одну ступень по сравнению с эмульсией.

7 В 2002;2005 году по заказу предприятия ФГУП ОМП им. П. И. Баранова проводились хоздоговорные работы по разработке и внедрению более совершенных технологических процессов изготовления сложных высокоточных протяжек. Общая сумма средств, выделенных ФГУП ОМП им. П. И. Баранова на разработку и внедрение технологии шлифования высокоточных протяжек за указанный период составила 107 500 рублей. Экономический эффект от внедрения технологии за 2002 -2004г. составил 117 500 рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертационная работа посвящена решению задач направленных на увеличение производительности, точности и качества профильной шлифовки протяжек на шлицешлифовальных станках за счет минимизации погрешностей, оптимизации характеристик элементов системы методом эксперимента и математического моделирования на основе стандартных программных пакетов на ЭВМ.

В ходе исследования и работы над диссертацией автором решены задачи сочетания экспериментальных и математических методов анализа и совершенствования технологии обработки на шлицешлифовальных станках.

Перспективы использования данной методики.

1. При дальнейшем исследовании имеется возможность создания адаптивной самонастраивающейся системы управления процессом шлифования.

2. Расширение возможностей повышения производительности и точности обработки на шлицешлифовальных станках может быть достигнуто за счет комплексного решении вопроса.

3. Целесообразно создание банка данных о станках, оснастке, характеристике абразивного инструмента и т. д. При этом резко снизится время на эксперимент.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под ред. А. Н. Резникова. М. «Машиностроение», 1977.-392.

2. Аваков А. А. Физические основы теории стойкости режущих инструментов.-М.:Машгиз, I960. 308с.

3. Активный контроль размеров. Под. Ред. С. С. Волосов. -М. :Машиностроение, 1984. 224с.

4. Ашихмин В. Н. Протягивание. -М. Машиностроение, 1981. -142с.

5. Баклунов Е. Д. Протяжки. Конструкция, технология изготовления и эксплуатация. -М.:Машгиз, 1960. 167с.

6. Барташов Л. В. Справочник конструктора и технолога по технико-экономическим расчетам. -М. Машиностроение, 1979. 221с.

7. Беллман Р. Динамическое программирование. Пер. с англ. М.:ИЛ, 1960. 152с.

8. Берлинер М. С. Исследование вопросов резания при протягивании. Обработка металлов резанием. -М. :ВНИИМАШ- 1999 г.

9. Бобров В. Ф. Основы теории резания металлов. М.: Машиностроение, 1975. — 225с.

10. Вакурова В, А. Автоматизация расчета многогранных протяжек, //Автоматизация расчетов металлорежущего инструмента с помощью ЭВМ. Челябинск: ЧПИ.1984. -15−18с.

11. Вакурова В. А. Повышение эффективности операции протягивания фасонных отверстий: Дис. .канд.техн.наук.-Челябинск, 1989.

12. Воложенин С. А. Увеличение ресурса круглых протяжек из инструментальной стали: Дис. канд. техн. наук.-Тула, 1989.

13. Гельфонд М. Л. Совершенствование и разработка экономичных конструкций шлицевых эвольвентных протяжек: Дис. канд. техн. наук. Челябинск, 1987.

14. Горелик В. А. Ушаков И.А. Исследование операций. -М.: машиностроение, 1986. 288с.

15. Горецкая З. Д. Исследование и расчет протяжек с большими подъемами на зуб: Дис. канд. техн. наук. -М., 1962.

16. Горецкая З. Д. Протягивание с большими подачами.-М.: Машгиз, 1960. 204с.

17. Грановский Г. И. О методике измерения критерия износа режущих инструментов. //Вестник машиностроения. 1963. -N9. — с.51−55.

18. Грановский Г. И. Расчет и конструирование протяжек. -М.: МВТУ, 1947.

19. Грановский Г. И. Грановский В.Г. Резание металлов. -М.: Высш.шк., 1985. 304с.

20. Грановский Г. И. Обработка результатов экспериментальных исследований резания металлов.- М.: Машиностроение, 1982. 112с.

21. Гречишников В. А., Колесов Н. В., Козлов Е. В. Основы научных исследований в области проектирования и эксплуатации режущего инструмента. -М.:Мосстанкин, 1990. 56с.

22. Гречишников В. А., Кирсанов Г. Н., Катаев А. В. и др. Автоматизированное проектирование металлорежущего инструмента.-М.:Мосстанкин. 1994. 109с.

23. Гречишников В. А. Моделирование систем инструментального обеспечения автоматизированных производств.- М.: ВНИИТЭМРЛ988. 60с.

24. Гречишников В. А. Повышение эффективности проектирования и эксплуатации инструмента для механообработки на основе системного моделирования: Дис. д.т.н. М. 1989.

25. Единые нормативные материалы по расчету режимов резания и конструктивных элементов различных типов протяжного инструмента.- М.: ВНИИТЭМР. 1986. -92с.

26. Е My Цзен Экспериментально-теоретическое исследование прочности протяжек с учетом концентрации внутренних напряжений: Дис.. канд. техн. наук.- М., 1960.

27. Еремин Б. Ф. Протягивание, — М.: МашгизЛ950. 325с.

28. Жигалко Н. И. Скоростное протягивание.- Минск: Вышейшая школа.1982. 152с.

29. Зайченко Ю. П. Шумилова С.А. Исследование операций. -Киев: Виша школа, 1984. 224с.

30. Интрилигатор М. Математические методы оптимизации и экономическая теория. Пер, с англ.- М.: Прогресс, 1975. -606с.

31. Кацев П. Г. Протяжные работы.- М.: Машиностроение. 1985. 225с.

32. Кацев П. Г. Протягивание глубоких отверстий.- М.: Оборонгиз, 1957. 280с.

33. Каширин А. И. Стойкостные и силовые испытания одношпоночных протяжек.// Станки и инструмент.-1940.-N5.

34. Кириллов А. К. Повышение работоспособности протяжного инструмента из быстрорежущей стали путем комплексной поверхностной обработки: Дис. .канд. техн. наук.-М., 1989.

35. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Пер. с англ.- М.: Наука, 1970. -932с.

36. Корчак С. Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. -М.: Машиностроение 1974. 280.

37. Кочетков Ю. А. Исследование прочностных характеристик зубьев протяжек Дис. .канд. техн. наук.- М., 1982.

38. Кочетков Я. П. Обеспечение точности при протягивании. ~М.: Машиностроение. 1979. 78с.39 .Кудинов В. А. Динамика станков. М.: Машиностроение. 1967. 360с.

39. Кудинов Е. И., Неумоин А. Ф. К вопросу проектирования чистовой части круглых протяжек. Автомобильная промышленность.- 1971. -N9. с.6−8.

40. Кудинов Е. И. Развитие методов проектирования круглых протяжек: Дис. .канд. техн. наук. Горький, 1972.

41. Лукина С. В. Выбор критерия затупления режущих кромок протяжек. Технология машиностроения.- Липецк: ЛипПИ, 1994.

42. Лукина С. В., Седов Б. Е., Гречишников В. А. Методика расчета допустимого количества переточек с передних поверхностей зубьев протяжек. Технологические проблемы машиностроительного производства.- Липецк: ЛипПИ, 1994.

43. Лукина С. В., Седов Б. Е., Гречишников В. А. Расчет силы резания при протягивании. Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении.- Рыбинск. 1994.

44. Лукина С. В. Седов Б.Е., Гречишников В. А. Использование методов математического моделирования для расчета основных конструктивных параметров круглых протяжек.//.

45. Наукоемкие технологии в машиностроении и приборостроении.-Рыбинск.1994.

46. Лурье Г. Б. Вибрации при шлифовании. «Станки и инструмент», 1959, № 1.

47. Лурье Г. Б. Выбор критерия стойкости шлифовального круга. «Вестник машиностроения», 1961, № 6.

48. Лурье Г. Б. О закономерностях процесса круглого шлифования. Сб. Качество поверхности, вып. 3, М., изд. АН СССР, 1957.

49. Лурье Г. Б. О режущей способности шлифовального круга. Сб. Абразивы, ЦБТИ, Вып. 17, 1956.

50. Лурье Г. Б. Основные направления автоматизации рабочего цикла круглого шлифования. Автоматизация в машиностроении. Машгиз, 1957,.

51. Лурье Г. Б. Теория рабочего цикла при круглом шлифовании, как основа высокопроизводительной обработки. Сб. Основные вопросы высокопроизводительного шлифования, под. ред. Е. Н. Маслова, М., Машгиз, 1960.

52. Лурье Г. Б. Некоторые вопросы теории рабочего процесса круглого шлифования. «Вестник машиностроения», 1954, № 5.

53. Лурье Г. Б. Выбор оптимальной скорости стола при шлицешлифовании. «Станки и инструмент», 1957, № 1.

54. Лурье Г. Б. О выхаживании при круглом шлифовании. Сб. Обработка металлов и пластмасс резанием. М., Машгиз, 1955.

55. Лурье Г. Б. Прогрессивные методы круглого шлифования Л., Изд-во «Машиностроение», 1967.

56. Лурье Г. Б. Об исправлении исходных погрешностей при круглом шлифовании. Сб. Точность изготовления шариковых ироликовых подшипников на автоматических линиях. М., Изд. АН СССР, 1955.

57. Лурье Г. Б. Вибродатчик для подачи команды на автоматическую правку шлифовального круга. Сб. Модернизация технологического оборудования, вып. 5, Госнити, 1962.

58. Лурье Г. Б. Автоматизация круглошлифовальных станков. «Станки и инструмент», 1962, № 2.

59. Лурье Г. Б. Шлифование металлов.-«Машиностроение» М. 1969. -174 с.

60. Максимов М. А. Основы методологии постановки задач расчета и конструирования металлорежущего инструмента с помощью ЭЦВМ Горький: ГПИД 1/978. — 76с.

61. Максимов М. А. Проектирование круглых протяжек. -Горький: ГПИ, 1974. 115с.

62. Мамаев И. И. Комплексная оптимизация параметров режущего инструмента.// Станки и инструмент.- 1991.-N2. -с.11−12.

63. Мамаев И. И. Проектирование протяжек для обработки отверстий с помощью ЭВМ. //Станки и инструмент.- 1984. -N10. с. 8−10.

64. Манохин Ю. И., Пога А. А. Проектирование протяжек с применением ЭВМ. Кемерово: КузПИ, 1983. — 78с.

65. Маргулис Д. К. Проектирование протяжек переменного резания с равной стойкостью чистовых и черновых зубьев. -М.: ВНИИМАШ, 1960. -36с.

66. Маргулис Д. К. Проектирование протяжек переменного резания по методу равной стойкости. М.: ЦБТИ, 1961. 42с,.

67. Маргулис Д. К. Протяжки переменного резания. -Москва-Свердловск: Машгиз. 1962. 269с.

68. Маргулис Д-КВысокопроизводительноепротягивание. -М.: Машгиз, 1965. 348с.

69. Маргулис Д. К., М. М. Тверской, В. Н. Ашихмин и др. Протяжки для обработки отверстий М.: Машиностроение, 1986. -232с.

70. Маргулис Д. К., Черненко А. Ф., Гаврилкина JI.H. Состояние эксплуатации шлицевых протяжек.// Прогрессивная технология чистовой и отделочной обработки. Челябинск: ЧПИ, 1980. — с.45−46.

71. Михеева Л. А. Протягивание. М.: ЦБТИ. 1953. — 122с.

72. Михеева Л. А. Исследование стойкостных и силовых зависимостей процесса протягивания: Дис. .канд. техн. наук. М., 1962.

73. Моргунов А. П., Ревина И. В. Планирование и обработка результатов эксперимента. Омск., 2005 г. -300с.

74. Общемашиностроительные нормативы резания и времени на протяжные работы. М.: Машгиз. 1959. — 48с.

75. Общемашиностроительные нормативы режимов резания и времени для технического нормирования работ на протяжных станках. Массовое единичное производство. М.: НИИмаш, 1969. -199с.

76. Общемашиностроительные нормативы резания, износа и расхода круглых протяжек. Массовое единичное производство. М.: НИИмаш. 1982. -48с.

77. Общемашиностроительные нормативы режимов резания: Справочник: В 2 т. Т.2 / А. Д. Локтев, И. Ф. Гущин, Б. Н. Балашов и др. М.: Машиностроение, 1991. — 285с.

78. Остафьев В. А. Учет прочности инструмента при его проектировании. //Станки и инструмент.- 1983. N7. -с.8−10.

79. Прейскурант N18−05−38. Оптовые цены на инструменти средства измерения. М.: Прецскурантиздат, 1990. — 150с.

80. Приборы автоматического контроля размеров в машиностроении. Л. Н. Воронцов, С.Ф. М.: Машиностроение, 1988. -280с.

81. Пронкин Н. Ф. Протягивание жаропрочных и титановых материалов. М.: Оборонгиз, 1958. — 150с.

82. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / Под общ. ред. В. И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989. -563с.

83. Расчеты экономической эффективности новой техники: Справочник / Под общ. ред. К. М. Великанова. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1990. -450с.

84. Родин П. Р. Металлорежущие инструменты. Киев: Вища школа, 1986. — 451с.

85. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. Пер. с англ. М.: Мир, 1979. — 392с.

86. Седов Б. Е. Математические методы оптимизации конструкций протяжек. // Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов. Под ред. Г. Н. Кирсанова. М.: Машиностроение, 1986. — с.326−342.

87. Семенченко И. И., Матюшин В. Н., Сахаров Г. Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1962. — 952с.

88. Синицин В. И. К вопросу протягивания отверстий в деталях из закаленных сталей. // Повышение эффективности обработки металлов протягиванием. Под ред. Г. И. Грановского. -М.: ЩШТО Машпром, 1978. -с.42−46.

89. Справочник инструментальщика И. А. Ординарцев, Г. В. Филиппов, А. Н. Шевченко и др.- Под общ. ред. И.А.

90. Ординарцева. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1987. — 863с.

91. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т. Т.1/ Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985. — 748с.

92. Тарасевич Ю. С. Влияние различных факторов на усилие резания и чистоту обработанной поверхности при протягивании цилиндрических поверхностей. ЛАРИНГ. 1941.

93. Туляков И. Н. Повышение эффективности операции протягивания на основе экспериментально аналитического метода их оптимизации: Дис. канд. техн. наук. — Андропов, 1990.

94. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1979. — 560с.

95. Хвостовики для протяжек. Типы и основные разметы. ГОСТ 4043–70, ГОСТ 4044–70. Изд. офиц. М.: Издательство стандартов, 1974.

96. Черненко А. Ф. Выбор параметров профиля чистовых зубьев протяжек. //Станки и инструмент.- 1988.-N12. С12−14.

97. Шаламов В. Г. Вакурова В.А. Предпосылки оптимизации операции протягивания. // Известия вузов.- 1985. -N9. -с.6−7.

98. Щеголев В. А. Конструирование протяжек. М.: Машгиз. 1960. — 352с.

99. Шорина Л. И. Исследование надежности и производительности круглых протяжек: Дис. канд. техн. наук. -Челябинск, 1976.

100. Якобе Г. Ю., Кохан Д. Оптимизация резания. Параметризация способов обработки резанием с использованием технологической оптимизации. Пер. с нем. М.:

101. Машиностроение, 1981. -279с.

102. Ятманов И. И. Влияние конструктивных параметров зубьев на работоспособность протяжного инструмента. // Повышение, эффективности обработки металлов резанием. М.: Машиностроение, 1978.

103. Ятманов И. И. Исследование конструктивных параметров зубьев многолезвийных инструментов: Дис. канд. техн. наук. М., 1979.

104. Яблонский А. А. Норейко С.С. Курс теории колебаний. Санкт-Петербург. «ЛАНЬ» 2003 г. 244с.

105. Ahmad М.М., Derricott R.T., Draper W.A. A photoclastic analysis of the stresses In double rake cutting tools. //Int. J. Machin Tools Manufacturing.-1989. v.29. -N2. p.185−195.

106. Ahmad M.M., Derricott R.T., Draper W.A. An application of fint method to prediction of cutting tool portormance. //Int. J. Machin Tools Manufacturing.-1989.-v.29. -N3. p.197−206.

107. Lauffer H.-J. Automatisierung der Verschleisserfassung mit Hilfe eines Bild verarbeitungs systems am Beispiel Aussenraumwerkzeug. // Werkstattstechnik. 1989. — N79. — s.316−318.

108. Mason P. Computerized cutting-tool management. // American machin and automatic manufacturing. -1986. -N5. p. 106 113,116−120.1. Утверждаю гл. инженер1. АКТо внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Конынина Дмитрия Владимировича.

109. В ходе исследования решены задачи сочетания экспериментальных и математических методов анализа и совершенствования технологии обработки протяжек на шлицешлифовальных станках.

110. Усовершенствованная технология шлифования профиля принята к использованию в инструментальном производстве ФГУП ОМП им. П. И. Баранова.

111. Основные практические результаты диссертационной работы представляют большой интерес для всех видов шлифовальных операций. Экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии изготовления протяжек составил 117 500 рублей.

112. Заместитель главного инженера ФГУП ОМО им. П. И. Баранова ^ В.А. Бушев" qe^^Jj^2005 г.

113. УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе щкого государственного жого университета, lecicHX наук.

114. А. В. Мышлявцев фг^с&с^Ья 2005 г.1. Справка.

115. Дана Коньшину Димитрию Владимировичу, о том что по теме его диссертации на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты"были выполнены по заказу ФГУП ОМП им. П. И. Баранова следующие х/д%емы.

116. Стоимость работ 28 000 рублей.

117. Хоздоговорная работа № 173 от 15.02.2003, сроком до 31.12.2003 года. Разработка конструкции и технологии изготовления зуборезных долбяков, отработка приемов получения протяжек повышенной точности, запуск и отладка специальных станков.

118. Стоимость работ 80 000 рублей.

119. Хоздоговорная работа № 584 от 07.04.2004, сроком до 31.12.2004 года. Разработка технологии изготовления высокоточных протяжек и зуборезных долбяков.

120. Стоимость работ 117 000 рублей.50% выполненных объемов работ относящихся к технологии профильного шлифования протяжек, выполнены Коныпиным Д. В., что составляет 107 500 рублей.

121. Зам. Проректор по/научной работе А. А. Новиков.

122. Научный руководитель х/р тем № 142, 173, 584^^ А. Ю. Попов.