Підвищення ефективності технології фінішної обробки циліндричних поверхонь твердосплавних виробів

Abstract

Дисертація присвячена розробці ефективного технологічного процесу фінішної обробки циліндричних поверхонь твердосплавних виробів. Для цього розроблені аналітичні моделі продуктивності та основного часу переходів операції круглого зовнішнього поздовжнього алмазного шліфування, що включає переходи чорнового шліфування і виходжування, а також розроблена аналітична модель величини пружного переміщення, що утворюються на кожнім переході операції шліфування. На їхній основі проведена оптимізація структури і параметрів розглянутої операції шліфування. Розроблено аналітичну модель сили різання при круглому зовнішньому шліфуванні і показані шляхи її зменшення. Проведено експериментальні дослідження з перевірки та уточнення отриманих теоретичних рішень. Виконано класифікацію різних схем шліфування периферією круга по кінематичній ознаці по часу формування сталої шорсткості поверхні. Розроблено аналітичну модель формування шорсткості циліндричної поверхні на операції круглого зовнішнього поздовжнього шліфування. Теоретично обґрунтована і експериментально підтверджена можливість істотного зменшення шорсткості поверхні при круглому зовнішньому шліфуванні за рахунок застосування штучно створених на вершинах зерен алмазного круга на металевій зв’язці значних площадок. Приведено результати комплексних експериментальних досліджень шліфування циліндричних поверхонь твердосплавних виробів. Показано, що за критеріями найбільшої продуктивності і найменшої технологічної собівартості обробки більш ефективним є варіант технологічного процесу, який включає лише операцію круглого зовнішнього шліфування алмазним кругом на металевій зв'язці з плосковершинними зернами, що забезпечує виконання високих вимог по шорсткості та точності обробки. Розроблено ефективну промислову технологію фінішної обробки циліндричних поверхонь твердосплавних виробів і зроблена оцінка економічної ефективності від її впровадження у виробництво.

Thesis are devoted to the development of the efficiency increase technology of finishing hard alloyed products having cylindrical surfaces. Labour productivity analytical models and the main time transition operations of round outer linear diamond grinding, which include transition of rough and fine polishing and also the analytical model of the elestic transition occurred on each transition under grinding have been developed. On their basis the structure optimization and the parameters of considered grinding is put forvard. Cutting force analytical model under round outer grinding is grounded and the ways to decrease it are shown. Experimental researches for checking and specification of obtained theoretical solutions using diamonds disks on the metallic roles and their electric erosion levelling have been carried out. Diffirent grinding classification schemes by disk periphery as to kinematic sign of forming roughness surface have been put forward. Analytical model of grinding roughness in cylindrical surface under round outer liner grinding operation is developed. The possibility to decrease greatly surface roughness under outer grinding at the expense to use specially treated (electric erosion levelling and by diamond levelling stick turning) of the diamond disk on the metallic rolls having approximately the same level of cutting levels of rolls has been grounded and experimentally proved. Complex experimental researches results of fiinishing hard alloyed products having cylindrical surfaces are set. It is grounded that the criterion of the greatest productivity and the least technological cost grinding is the variant of such technological process, including only operation of outer round grinding of the metallic bund basic (after its electrici erosion levelling and turning by a gring levelling stick), providing the fulfilment of high requirements as to the roughness and turning accuracy. Effective industrial technology of finishing hard alloyed products having cylindrical surfaces has been developed and economic efficiency from its introduction into production has been carried out.

Диссертация посвящена созданию эффективного технологического процесса финишной обработки цилиндрических поверхностей твердосплавных изделий. Для этого разработаны аналитические модели производительности и величины упругого перемещения, образующегося на каждом переходе операции круглого наружного продольного алмазного шлифования. На их основе проведена оптимизация структуры и параметров рассматриваемой операции шлифования по критерию наибольшей производительности с учетом ограничения по точности обработки. Доказано, что структура операции шлифования зависит от режущей способности алмазного круга. Чем она выше, тем больше должен быть припуск, удаляемый на переходе выхаживания, и меньше – на переходе чернового шлифования. При использовании алмазного круга с островершинными зернами (после его электроэрозионной правки), который характеризуется высокой режущей способностью, может быть осуществлена оптимальная по структуре операция шлифования, включающая лишь переход выхаживания. Разработаны новые инженерные методики расчета оптимальных параметров операции круглого наружного продольного алмазного шлифования: продолжительности операции и переходов; величин припусков, которые снимаются на каждом переходе в зависимости от требований по точности и режущей способности алмазного круга. Разработана аналитическая модель силы резания при круглом наружном шлифовании и показаны пути ее уменьшения. Проведены экспериментальные исследования по проверке и уточнению полученных теоретических решений. Выполнена классификация различных схем шлифования периферией круга по кинематическому признаку времени формирования установившейся шероховатости поверхности. Разработана аналитическая модель формирования шероховатости цилиндрической поверхности на операции круглого наружного продольного шлифования, которая впервые позволила учесть влияние разновысотности зерен, вероятностного характера участия их в резании и наличия площадок на вершинах зерен. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность высокопроизводительного съема относительно больших припусков при одновременном существенном уменьшении шероховатости поверхности при круглом наружном шлифовании за счет принудительного формирования площадок на вершинах алмазных зерен. Это позволяет объединить предварительное и окончательное шлифование, а в ряде случаев исключить трудоемкую операцию доводки свободным абразивом из технологического процесса обработки. Приведены результаты комплексных экспериментальных исследований алмазного шлифования цилиндрических поверхностей твердосплавных изделий. Показано, что по критериям наибольшей производительности и наименьшей технологической себестоимости обработки более эффективным является вариант технологического процесса финишной обработки, включающий лишь операцию круглого наружного шлифования алмазным кругом на металлической связке с плосковершинными зернами, обеспечивающий выполнение высоких требований по шероховатости и точности обрабатываемых поверхностей. Разработана эффективная промышленная технология финишной обработки цилиндрических поверхностей твердосплавных изделий и произведена оценка экономической эффективности от ее внедрения в производство.