Наукові основи ефективного шліфування зі схрещеними осями абразивного інструменту та оброблюваної деталі

Спосіб обробки неповних сферичних поверхонь (пат. України № 10828) впроваджено на Прилуцькому заводі “ПОЖСПЕЦМАШ” з економічним ефектом - 17685 грн.

Висновки

1. Сформульовані і реалізовані наукові положення про те, що цілеспрямоване управління схрещуванням осей абразивних кругів і оброблюваних деталей має потужний потенціал впливу на процеси формоутворення поверхонь, фізико-механічні явища, які відбуваються в зоні шліфування, характер та інтенсивність зносу інструменту, точність і якість обробки деталей.

2. Запропоновано наукове положення про можливість і доцільність вирішення прямої і зворотної задач теорії формоутворення за допомогою тривимірних геометричних моделей, які представлені у вигляді добутку уніфікованих модулів (циліндричного, прямокутного, сферичного). Кожен з модулів являє собою добуток трьох однокоординатних матриць четвертого порядку і має постійне математичне описання не залежно від його функціонального призначення.

3. Розроблена методика управління схрещенням осей абразивного інструмента і оброблюваної деталі, яка є загальною для широкої номенклатури розповсюджених поверхонь (циліндричних, торцевих, сферичних, торових, гвинтових, голчастих, криволінійних). Вона узагальнює низку способів: шліфування з фіксованим положенням однієї деталі, оброблюваної одним інструментом; безцентрове шліфування зі змінним поточним положенням осі оброблюваної деталі; групове шліфування декількох деталей одним інструментом. Методика може бути використана не тільки для нових способів шліфування зі схрещеними, але і для традиційного шліфування з паралельними осями інструмента і деталі.

4. Реалізовано нову концепцію профілювання абразивного інструмента, яка враховує кількість одночасно оброблюваних деталей одним кругом, форми заготовки і деталі, точність її поверхні, цикл шліфування і кут схрещування осей.

5. На базі запропонованої методики управління схрещенням осей абразивного інструменту і оброблюваної деталі розроблена загальна модель продуктивності шліфування для деталей з циліндричними, торцевими, сферичними, голчастими, торовими, гвинтовими і криволінійними поверхнями. Вона дає можливість за однією програмою розраховувати локальну, питому, миттєву і середню продуктивності обробки різних поверхонь. Визначення потужності різання, теплового потоку і зносу профіля круга в залежності від об'єму матеріалу, що зрізається та деформується, здійснюється також на основі аналізу розробленої загальної моделі продуктивності шліфування.

6. Розроблено класифікацію функціонального призначення схрещення осей абразивного інструменту і оброблюваної деталі при шліфуванні різноманітних поверхонь і методику визначення їх точності в залежності від кута схрещення. Вона враховує похибки схеми формоутворення, положення і переміщення вузлів верстата, профілювання інструмента і форми круга в результаті його зносу.

7. Запропонований в роботі принцип модульного 3D моделювання і розроблена на його базі сукупність загальних тривимірних моделей формоутворювальних систем шліфувальних верстатів, інструментальних і оброблюваних поверхонь, процесу зняття припуску і точності формоутворення служать геометричною базою автоматизованих систем проектування і виробництва cad/cam технологічного і інструментального призначення.

8. Розроблена в дисертації нова концепція поздовжнього шліфування циліндричних і криволінійних поверхонь на верстатах з ЧПК, коли вісь повороту абразивного круга, перпендикулярна до осі його обертання, поєднується з нормаллю в опорній точці оброблюваної поверхні і при компенсації зносу круг переміщується вздовж цієї нормалі, підвищила стійкість круга і дала можливість спростити розробку керуючих програм, яка тепер не залежить від величини припуску, що знімається, і змін діаметру круга, а також його профілю внаслідок зносу.

9. Завдяки використанню запропонованої нової концепції профілювання шліфувального, повідного кругів і опорного ножа (для сфер - опорно-повідного диска) досягнуто підвищення продуктивності і точності безцентрового глибинного шліфування циліндричних і сферичних поверхонь, за рахунок забезпечення стабілізації положення центрів сфер і осі обертання заготовок циліндричних деталей в процесі зняття припуску і формоутворення. Розроблені алгоритми і програми комп'ютерного розрахунку раціональних форм повідного і шліфувального кругів залежно від геометричних параметрів оброблюваної деталі, заготовки і припуску, що знімається.

10. Реалізація виявленої частини потенціалу схрещення осей дала можливість підвищити точність, а також зменшити припуск, який знімається по координаті обробки при двосторонньому шліфуванні торців циліндричних деталей за рахунок того, що на торцях кругів виконують формоутворювальні ділянки, які не беруть участі в знятті припуску, а його робоча поверхня на верстатах з ЧПК має профіль у вигляді монотонної опуклої кривої.

11. За рахунок керованого положення осі обертання шліфувального круга у вертикальній площині відносно осі обертання робочого валика досягнуто підвищення точності формоутворення і заточування голчастої циліндричної поверхні при обробці на верстатах з ЧПК торцем інструмента. Це дало можливість регулювати напрям вектора результуючої швидкості заточування, який визначає її якість.

Підвищення продуктивності і якості фінішної обробки голчастої поверхні отримано за допомогою керування схрещенням осей інструменту і деталі, де шліфувальні бруски з круговим поступальним переміщенням за час торкання торця голки роблять не менше одного оберту, що перешкоджає виникненню задирок на оброблюваній поверхні. Точність твірної, порівняно з обробкою на верстатах “Oktir” (Італія) і “Bеfama” (Польща), де шліфування здійснюється периферією круга, підвищується завдяки руху торців брусків в площині формоутворення. Це перешкоджає виникненню “сідлоподібності” голчастої поверхні, яка утворюється на відомих верстатах і залежить від непаралельності переміщення циліндричного круга відносно осі барабана. Для впровадження виявленого потенціалу схрещення осей розроблено і виготовлено універсальний пристрій, який можна використовувати як при шліфуванні голчастих поверхонь валиків на стаціонарних верстатах, так і при шліфуванні важких голчастих барабанів на їх робочому місці в агрегаті для прочісування. Для цього вузли пристрою (напрямна, шліфувальна головка, пульт з системою управління) виготовлені з масою не більш 30-35 кг, що поліпшило їх транспортабельність і умови наладки при установці на агрегатах.

12. Запропоновано нову концепцію регулювання кривизни формоутворювальної ділянки круга за рахунок орієнтації його по напрямній лінії, що підвищило продуктивність при шліфуванні методом копіювання на верстатах з ЧПК криволінійних поверхонь барабанів пилорам, шківів ремінних передач, формувальних валків трубовальцевих станів, неповних сферичних поверхонь та інших деталей.

13. Для підвищення продуктивності і точності обробки, а також забезпечення раціонального використання абразиву розроблено новий підхід до центрового і безцентрового шліфування зовнішніх і внутрішніх торових поверхонь валків трубовальцевих станів, шарошок бурових доліт, кілець вальниць, а також гвинтових поверхонь гвинтів і гайок кочення, який полягає в тому, що шліфувальний круг правиться по радіусу меншому, ніж радіус заготовки. Величина врізання більше припуску, який знімається, на величину зносу круга і здійснюється за рахунок узгоджених двох рухів круга - поперечного і синхронного з ним кутового. Це забезпечило зняття припуску по еквідистантним кривим з постійною глибиною різання і раціональними умовами шліфування вздовж профілю. Зняття абразиву при правках зменшилося в 2 і більше разів залежно від геометричних параметрів деталі.

14. Нові способи заточування голчастих поверхонь барабанів і валиків текстильних машин, а також методика визначення допустимих кутів схрещування осей абразивного інструмента і чесального барабана впроваджені на Чернігівському підприємстві “ЧЕКСІЛ-Аріадна”, нова технологія обробки опуклих неповних сферичних поверхонь впроваджена на Прилуцькому заводі “Пожспецмаш” для обробки кранів пожежних машин, новий спосіб шліфування опуклих криволінійних поверхонь обертання охоплювальним інструментом впроваджений в Чернігівському науково-виробничому об'єднанні “МАГР”, нова технологія глибинного шліфування поверхонь обертання з осями, що схрещуються, впроваджена при шліфуванні вальцювальних валків на Харківському заводі верстатобудування “ХАРВЕРСТ” і Новокраматорському машинобудівному заводі. Загальний економічний ефект від впровадження результатів роботи склав більше 360тис.грн.

Результати і методики дисертації використовуються в начальному процесі на кафедрі металорізальних верстатів та систем Чернігівського державного технологічного університету.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Кальченко В.И., Кальченко В.В., Рудик А.В., Клюшниченко В.М. Определение толщины срезаемого слоя при шлифовании ориентированным инструментом вероятностным методом // Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” Машинобудування. - К.: НТУУ “КПІ”, 1998. - Вип. 33. - С.184 - 187. Здобувачу належить рівняння для визначення товщини шару, що зрізається, імовірнісним методом.

2. Кальченко В.В. Заточка игольчатой поверхности валиков текстильных машин торцом ориентированного инструмента // Високі технології в машинобудуванні. - Харків, 1998.- С.139 - 141.

3. Кальченко В.В. Определение геометрической погрешности шлифования торцов профилированным и ориентированным инструментом // Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” Машинобудування. - К.: НТУУ “КПІ”, 1999. - Вип. 37. С. 138 - 142.

4. Кальченко В.В. Определение производительности двухстороннего шлифования торцов цилиндрических деталей профилированными и ориентированными кругами // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып. 53. - С. 66 - 71.

5. Кальченко В.В. Глубинное шлифование игольчатой поверхности ориентированным кругом // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, - 1999. - Вып. 54.- С. 130 - 134.

6. Кальченко В.В. Определение мощности торцового шлифования профилированным и ориентированным кругом // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, - 1999. - Вып. 55. - С. 145 - 147.

7. Кальченко В.В., Пасов Г.В. Визначення температури на торцях циліндричної деталі при двосторонньому шліфуванні // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту. Технічні науки. - Житомир: ЖІТІ, - 1999. - Вип.11. - С.72-76. Здобувачу належить методика розрахунку температури на торцях циліндричних деталей, які обертаються чи не обертаються в процесі обробки.

8. Кальченко В.В., Пасов Г.В., Лясота В.Ю. Активний контроль зняття припуску при шліфуванні торців циліндричних деталей, які не обертаються // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - Хмельницький: Технологічний університет Поділля, 1999. - Вип. №3. - С. 165-167. Здобувачу належать методика та рівняння для визначення лінійного зносу, а також швидкості елементарного зносу при обробці деталей, які обертаються під час шліфування.

9. Кальченко В.В. Визначення потужності шліфування орієнтованим інструментом // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 1999. - № 9. - С.120 - 126.

10. Кальченко В.В. Определение температур на торцах деталей при шлифовании профилированными и ориентированными кругами // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. - Краматорськ: ДДМА, 1999. - Вип. №9. - С.222 - 226.

11. Кальченко В.В. Влияние профиля ориентированного круга на производительность шлифования торцов // Вісник Харківського державного політехнічного університету. - Харків: ХДПУ, 2000. - Вип. №100. - С.104- 107.

12. Кальченко В.В. Підвищення продуктивності шліфування торців циліндричних деталей // Вісник технологічного університету Поділля. Хмельницький: 2000, №3. Ч.2(22) - С. 29 - 35.

13. Кальченко В.В. Износ и контроль профилей кругов при двухстороннем шлифовании торцов // Високі технології в машинобудуванні. - Харків, 2000.- Вип.1(3). - С.139 -141.

14. Кальченко В.В. Повышение производительности двустороннего шлифования торцов за счет комбинированной правки абразивных кругов // Вісник Харківського державного політехнічного університету. - Харків: ХДПУ, 2000. - Вип. № 110. - С. 107-113.

15. Кальченко В.В. Профилирование и износ ориентированного круга при заточке игольчатой поверхности // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып. 56. - С. 82 - 86.

16. Кальченко В.В. Формообразование торцов деталей ориентированным инструментом // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып. 57. - С. 100 - 104.

17. Кальченко В.В. Заточка игольчатой поверхности профилированными и ориентированными кругами // Авиационно-космическая техника и технология. Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е.Жуковского (ХАИ). Выпуск 14. - Харьков: Государственный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского “ХАИ”, 2000. - С.265 - 268.

18. Кальченко В.В., Пасов Г.В. Визначення температур на торцях циліндричної деталі при двосторонньому шліфуванні профільованими і орієнтованими кругами // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 2000. - №10. - С. 13 - 18. Здобувачу належить методика для визначення миттєвої і локальної температур на будь якій ділянці оброблюваного торця циліндричної деталі в процесі переміщення її відносно круга.

19. Кальченко В.В., Рудик А.В., Пасов Г.В., Лясота В.Ю. Заточення торцевих фрез на верстатах з ЧПК з урахуванням зносу // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 2001. №12. - С. 89 - 95. Здобувачу належить методика визначення зносу шліфувального круга та температури в зоні обробки при шліфуванні торців циліндричних деталей, наприклад голок на чесальному барабані.

20. Кальченко В.В. 3D моделирование обрабатываемых поверхностей при шлифовании со скрещивающимися осями кругов и деталей // Високі технології в машинобудуванні. - Харків, 2001. - Вип.№1(4) - С.149-153.

21. Кальченко В.В. Общая (3D) модель формообразующих систем станков при шлифовании поверхностей со скрещивающимися осями кругов и деталей // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2001. - Вып. 59. - С.118-123.

22. Кальченко В.В. Трехмерное геометрическое моделирование погрешности шлифования поверхностей со скрещивающимися осями кругов и деталей // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2001. - Вып. 60. - С.90 - 95.

23. Кальченко В.В. Общая трехмерная (3D) модель поверхностей кругов при шлифовании со скрещивающимися осями инструмента и деталей // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2001. - №6. - С. 114-118.

24. Кальченко В.В. Определение температуры на торцах иголок при шлифовании со скрещивающимися осями круга и рабочего валика // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. - Краматорськ: ДДМА, 2001. - Вип.11.- С.156 - 161.

25. Кальченко В.В., Пасов Г.В., Рудик А.В., Лясота В.Ю. Обчислення керуючих координат шліфувального круга при різних схемах його руху // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 2001. - Вип. № 13. - С. 73 - 77. Здобувачу належить спосіб шліфування криволінійних поверхонь прокатних валків з постійною глибиною різання по координаті обробки та математичне забезпечення для розрахунку керуючих програм при обробці на верстатах з ЧПК.

26. Кальченко В.В. Тривимірне моделювання зняття припуску і формоутворення при шліфуванні торців зі схрещеними осями кругів та деталей // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - 2001. - Вип. № 2. - С.96 - 100.

27. Кальченко В.В. Повышение точности шлифования торцов пружин демпфера диска сцепления // Механіка та машинобудування. Науково-технічний журнал - Харків: НТУ “ХПІ”, 2000. - Вип. 1. - С.192-198.

28. Кальченко В.В. 3D моделирование профилирования круга, съёма припуска и формообразования при шлифовании наружных торовых поверхностей со скрещивающимися осями инструмента и детали // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2002. - №9. - С. 114 - 118.

29. Кальченко В.В., Рудик А.В. Шліфування криволінійних поверхонь обертання абразивним інструментом з кутовою орієнтацією на верстатах з ЧПК // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 2002. - Вип. №15. - С.69 - 74. Здобувачу належить методика розрахунку раціонального положення лінії контакту деталі та інструмента при шліфуванні зі схрещеними осями в залежності від припуску, що знімається.

30. Кальченко В.В. 3D моделирование шлифования винтовых поверхностей на станках с ЧПУ с управляемым углом скрещивания осей круга и ходового винта качения // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2002 - Вып. 61. - С.84 - 89.

31. Кальченко В.В., Пасов Г.В., Лясота В.Ю. Визначення топографії шліфувального круга на верстаті // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - Чернігів: ЧДТУ, 2002. - Вип. №18. - С.31 - 36. Здобувачу належить методика розрахунку допустимого зносу шліфувального круга при обробці партії деталей.

32. Кальченко В.В. 3D моделирование скоростного и глубинного шлифования криволинейных поверхностей вращения на станках с ЧПУ со скрещивающимися осями круга и детали // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2002. - Вып.62. - С.59 - 65.

33. Кальченко В.В. Шліфування внутрішніх торових поверхонь на верстатах з ЧПК зі схрещеними осями зовнішнього кільця шарикопідшипника і круга // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. - 2002. - Вип.2. - С.70 - 74.

34. Кальченко В.В. Шлифование торовых поверхностей с управляемым углом скрещивания осей круга и детали // Надійність інструмента та оптимізація технологічних систем. - Краматорськ: ДДМА, 2002. - Вип.12.- С.226 - 233.

35. Кальченко В.В. Трёхмерное моделирование шлифования кольцевого желоба переменного профиля на станке с ЧПУ со скрещивающимися осями круга и трубопрокатного валка // Високі технології в машинобудуванні. - Харків, - 2002. - Вип.1, (5). - С.147 -153.

36. Кальченко В.В. Трехмерное моделирование шлифования винтовой канавки на станке с ЧПУ со скрещивающимися осями гайки качения и круга. // Механіка та машинобудування. Науково-технічний журнал - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2002. - №1. - С. 192 - 198.

37. Кальченко В.В. 3D моделирование глубинного шлифования поверхностей вращения на станках с ЧПУ со скрещивающимися осями круга и валка. // Вісник Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” Машинобудування. - К.: НТУУ “КПІ”, 2002. - Вип. 43. - С. 123 -126.

Размещено на Allbest.ru