Исследование процесса шлифования природного камня с использованием ультразвуковых колебаний

Описание технологии ультразвукового резания алмазным инструментом. Оценка влияния ультразвуковых колебаний на производительность процесса шлифования изделия из камня различными кругами. Макрогеометрия поверхности заготовки из гранита после шлифования.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 01.07.2018
Размер файла 262,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донецкий национальный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ПРИРОДНОГО КАМНЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Горобец И.А., Голубов Н.В., Шпирка А.Г.

Abstract

The article is devoted to experimental investigation of the grinding process of natural stone. Proposed to increase the performance of the process to add ultrasonic (UT) variations. The results of the experiments.

Key words: workpiece, grinding, instrument, vibration, productivity.

Основная часть

Украина является традиционный поставщиком полуфабрикатов и производителем изделий из твердых пород камня: гранитов, габбро, лабрадорита для архитектурно-строительной промышленности и машиностроения. Благоприятное геологическое положение Украины содействует тому, что на её территории появляются все больше и больше предприятий, которые занимаются не только добычей, но и обработкой камня. Приведенные в [1] экспертные оценки дают заключения о том, что Украина может в 1,5-2 раза увеличить экспорт продукции минерально-сырьевого комплекса, доходы от которого могут составлять до 20 млрд. гривен в год. Одним из трудоемких и продолжительных процессов обработки заготовки из камня является его шлифование.

Повышение производительности процесса шлифования, что может быть достигнуто за счет совершенствования технологического процесса шлифования и в том числе интенсификации процесса обработки за счет подвода в зону резания ультразвуковых колебаний (УЗК). Анализ возможных использования УЗК схем показывает, что все они включают наложение УЗК либо на инструмент, либо на заготовку, либо одновременно на инструмент вдоль его оси и заготовку.

При ультразвуковом резании алмазным инструментом в зоне контакта алмаза с образцом на поверхности образца образуется зона повышенной трещиноватости - зона предразрушения. Роль ультразвуковых колебаний заключается в интенсификации процесса хрупкого разрушения обрабатываемого материала путем создания сетки микротрещин и выколов на поверхности материала. При ультразвуковой обработке значительно увеличивается объем удаленного материала. Разрушенный материал представляет собой различные по форме и размерам частицы, не имеющие следов пластической деформации.

Для определения влияния ультразвуковых колебаний (УЗК) на производительность процесса шлифования изделия из камня различными кругами была проведена серия экспериментов.

В соответствии с поставленной задачей в качестве контролируемых величин принимались: входные величины: режимы резания, характеризующиеся скоростью подачи s, усилием прижима инструмента Ро, припуском обработки Z.

Выходная величина: величина съема материала h по поверхности заготовки.

В качестве заготовок при проведении экспериментальных исследований принят гранит. Обрабатывались образцы Токовского месторождения (прочность при сжатии 200чМПа, плотность 2,62ч2,82 г/см3).

Проводился полный факторный эксперимент. Скорость резания v при шлифовании принята равной 8,8 м/с (частота вращения инструмента n = 1600 об/мин). Проводилась обработка образцов с наложением и без наложения УЗК

Уровни варьирования факторов:

- подача, 400-630-800 мм/мин.

- глубина шлифования, 200-600-800 мкм.

Измеряемым параметром являлась величина съема материала h, мкм, которая производилась в 25 точках поверхности с интервалом в 30 мм. Результаты измерений также использовались для определения формы поверхности после обработки.

В процессе шлифования осуществлялось два полных рабочих хода инструмента с продольной подачей и фиксировалась осевая сила Ро.

Эксперименты проводились на исследовательском комплексе, который состоит из основного технологического оборудования, измерительных приборов и оснастки, а также вспомогательных устройств [2]. Шлифование осуществлялась на модернизированном вертикально-фрезерном станке 6М13П. Модернизация станка заключалась в установке на конец шпинделя специальной головки для крепления торцевого шлифовального инструмента и подачи СОТС через центральное отверстие шлифовального круга.

В качестве инструмента для шлифования гранита использовали круги алмазные шлифовальные АГШГ Д160 мм АС50 400/315 М6-14.50% ТУ 88 Украина 90. 513-81 производства ИСМ НАНУ.

В качестве средства для измерения величины съема использовалося специальное устройство с индикатором часового типа, [2].

Для проведения точных тензометрических исследований использовалась установка, которая состоит из разработанного авторами специального тензометрического стола, [3] на который подавались колебания с ультразвукового генератора УЗГ1-1. Схема установки показана на рис. 1, общий вид установки показан на рис. 2.

Рис. 1 Схема экспериментальной установки

Рис. 2 Тензометрический стол и ультразвуковой генератор УЗГ1-1

Тензометрический стол 2 и кронштейн 6 устанавливаются на столе станка 1. Заготовка 4 устанавливается на тензометрическом столе 2. Ультразвуковой генератор 6 крепится на кронштейне 6 и соединяется тягой с верхней плитой стола 2. Обработка ведется абразивным кругом 3. В процессе обработки круг совершает вращательное движение v, стол станка совершает движение подачи 2, на верхнюю плиту тензометрического стола, паралельно движению подачи, подаются ультразвуковые колебания sузк.

В ходе эксперимента были получены данные величины съема слоя материала при различных подачах и величина осевой силы Ро с наложением и без наложения УЗК. Значения величины съема при подаче S=400 мм/мин и глубине резания t=0.8мм приведены в табл. 1 и 2.

Примеры осциллограмм приведены на рис. 3.

Приведенные осциллограммы позволяют сделать вывод о том, что добавление УЗК в зону обработки не влияет на величину осевой силы.

Таблица 1

Величина съема материала без подачи УЗК (мкм)

Вдоль заготовки

Поперек заготовки

590

610

580

540

520

560

570

550

530

510

560

550

520

490

490

530

540

520

480

490

510

550

530

500

500

532,8

Таблица 2

Величина съема материала с подачей УЗК (мкм)

Вдоль заготовки

Поперек заготовки

840

850

840

880

870

820

780

780

770

850

820

800

820

810

820

780

780

790

800

810

790

790

790

790

810

811,2

Графики зависимости производительности от режимов обработки приведены на рис. 4 и 5.

а)

б)

Рис. 3 Осциллограмма изменения осевой силы Ро при шлифовании с подачей S=800 мм/мин и глубиной резания t=400 мкм (а) без УЗК; б) с добавлением УЗК)

Результаты измерения макрогеометрии поверхности сформировавшаяся после обработки при подаче S=400 мм/мин и глубине резания t=0.8 мм показана на рис.6. и 7.

Рис. 4 График зависимости производительности шлифования с подачей в УЗК

Рис. 5 График зависимости производительности шлифования без подачи в УЗК

Рис. 6 Макрогеометрия поверхности заготовки из гранита после шлифования с подачей УЗК

ультразвуковой резание шлифование камень

Рис. 7 Макрогеометрия поверхности заготовки из гранита после шлифования без подачи УЗК

Анализ приведенных графиков позволяет сделать вывод о том, что существует комбинация подачи и глубины резания при котором обработка с УЗК позволяет увеличить производительность шлифования. Максимальное увеличение производительности достигается при подаче 400 мм/мин и глубине резания 0,8 мм и составляет 52%. Полученные данные о макрогеомертии после обработки на этих говорят о том, что величина макронеровностей на поверхности обработанной с применением УЗК несколько меньше (110 мкм), чем на поверхности обработанной без применения УЗК (120 мкм).

Список литературы

1. Мартыненко И.И. Состояние и перспективы развития геологической отрасли в Украине // Інструментальний світ. Київ.: ІВЦ НАН України, №2, 2002. С. 10-12.

2. Михайлов А.Н., Горобец И.А., Байков А.В., Голубов Н.В., Ищенко А.Л. Экспериментальная установка для исследования процессов шлифования изделий из природного камня /Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Машинобудування і машинознавство. Вып. 92. Донецк, ДонНТУ 2005. с. 164 - 174.

3. Горобец И.А., Михайлов А.Н., Голубов Н.В. Исследование влияния формы режущей кромки шлифовального круга на производительность обработки изделий из природного камня/ Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний зб. Наукових праць. Донецьк: ДонНТУ, 2008, Вип.35, С. 49-58.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные особенности процесса шлифования. Схема работы абразивных зерен. Технические характеристики портальных, мостовых и плоскошлифовальных станков. Разработка конструкции и паспорта камнерезного станка. Технология шлифования различных материалов.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 20.06.2010

  • Описание конструкции детали, ее химический состав и свойства материалов. Обоснование и выбор заготовки. Установление позиций поверхностей детали. Разработка маршрутной технологии и расчет операционных размеров. Расчет режимов резания и шлифования.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 09.03.2013

  • Обзор математических моделей и зависимостей для расчета контактных температур. Распределение тепловых потоков между заготовкой, стружкой и шлифовальным кругом в зоне шлифования. Определение массового расхода смазочно-охлаждающей жидкости для шлифования.

    лабораторная работа [95,6 K], добавлен 23.08.2015

  • Сущность технологических операций шлифования и соответствующие им виды работ. Отличительная особенность шлифовальных станков, виды режущего инструмента и абразивного материала. Конструкция станков, выбор режима шлифования, настройка и правила работы.

    реферат [309,2 K], добавлен 30.05.2010

  • Виды шлифования. Шлифовальное оборудование. Круглошлифовальные, бесцентрошлифовальные станки. Проектирование сборочного цеха. Конструирование устройства для шлифования колец подшипников. Определение напряженно-деформированного состояния детали "Клин".

    дипломная работа [3,4 M], добавлен 27.10.2017

  • Заготовки фасонного монолитного инструмента из твердого сплава. Припаивание пластин из твёрдых сплавов. Процесс шлифования. Смазочно-охлаждающие жидкости. Затачивание и доводка алмазными кругами. Шлифование многогранных неперетачиваемых пластин.

    курсовая работа [8,8 M], добавлен 27.12.2008

  • Оценка технического состояния газотрубопровода. Использование ультразвукового внутритрубного дефектоскопа для прямого высокоточного измерения толщины стенки трубы и обнаружения трещин на ранней стадии. Способы получения и ввода ультразвуковых колебаний.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 02.01.2015

  • Особенности процесса резания при шлифовании. Структура и состав используемого инструмента. Форма и спецификация шлифовальных кругов, учет и нормативы их износа. Восстановление режущей способности шлифовального инструмента. Смазочно-охлаждающие жидкости.

    презентация [1,7 M], добавлен 29.09.2013

  • Система стабилизации скорости вращения двигателя постоянного тока как пример использования методов теории автоматического регулирования. Система стабилизации тока дуговой сталеплавильной печи, мощности резания процесса сквозного бесцентрового шлифования.

    курсовая работа [513,6 K], добавлен 18.01.2013

  • Выбор спектра используемых в конструкции изделия материалов (для деталей из природного камня, для декоративных деталей из металла). Состав сборочных единиц. Проектирование технологических операций и переходов. Расчет штучного времени изготовления детали.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 27.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.