Технологічне забезпечення точності і стабільності виготовлення різьбових отворів у балонах в умовах масового виробництва

Abstract

Дисертація присвячена розробці ефективного технологічного процесу виготовлення різьбових отворів у горловинах балонів в умовах масового виробництва. Для цього розроблена нова математична модель визначення похибок при механічній обробці отвору, яка враховує нерівномірність припуску, що знімається, і пружні переміщення в технологічній системі. Аналітично описані основні параметри силової напруженості процесу різання при свердлінні і розсвердлюванні (умовна напруга різання, коефіцієнт різання, складові сили різання), що дозволило теоретично обґрунтувати основні шляхи підвищення точності оброблюваного різьбового отвору в горловині балона. На основі структурно-параметричного аналізу і синтезу розроблено ефективний технологічний процес механічної обробки різьбового отвору в горловині балона, в якому застосовуються нові технічні рішення: прогресивна схема базування − по крайці торця горловини балона за допомогою базуючого конуса; розроблена конструкція спеціальної інструментальної головки, що забезпечує концентрацію переходів і створення чистової технологічної бази; розроблена система автоматизованого підналагодження зупинки робочого ходу інструментальної головки і спеціальне пристосування для її точного встановлення, кондуктор для підвищення жорсткості технологічної системи. Проведено експериментальні дослідження точності оброблених отворів методом математичної статистики і показано, що розроблений технологічний процес забезпечує підвищення точності оброблюваного отвору без збільшення часу обробки балона. Установлено, що при обробці по розробленому технологічному процесу лише у 1,31% оброблених отворів балонів було нарізано неякісне конічне різьблення, тоді як при обробці по базовому технологічному процесу виявлено 15,5% балонів з неякісно нарізаним різьбленням. Це дозволило значно зменшити втрати від браку по різьбленню, а розроблений технологічний процес ефективно впровадити у виробництво.

Диссертация посвящена разработке эффективного технологического процесса изготовления резьбовых отверстий в горловинах баллонов в условиях массового производства. В связи с этим разработана математическая модель определения погрешностей при механической обработке отверстия, основанная на учете неравномерности снимаемого припуска, возникающих в технологической системе упругих перемещений и аналитическом описании силы резания. Аналитически описана величина смещения оси обработанного отверстия относительно ее номинального положения и теоретически определены условия ее уменьшения. Они состоят в уменьшении условного касательного напряжения резания, увеличении жесткости технологической системы и угла сверла в плане, уменьшении несоосности обрабатываемого отверстия и режущего инструмента и применении многопереходной обработки. Аналитически описаны основные параметры силовой напряженности процесса резания при сверлении и рассверливании (условное напряжение резания, коэффициент резания, составляющие силы резания) с учетом переменности рабочего переднего угла сверла вдоль его лезвия вследствие различной длины винтовой линии, образованной точками лезвия. Это позволило определить длины участков лезвия, реализующие процесс резания и процесс упруго-пластического деформирования обрабатываемого металла без образования стружки; привести в соответствие теоретические и экспериментальные данные по параметрам силовой напряженности процессов сверления и рассверливания; определить условия уменьшения условного касательного напряжения резания и соответственно погрешностей обработки отверстия. Теоретически определена жесткость технологической системы в радиальном направлении и условия ее увеличения, состоящие в увеличении жесткости сверла и обрабатываемого баллона. На основе структурно-параметрического анализа и синтеза разработан эффективный технологический процесс механической обработки резьбового отверстия в горловине баллона, реализующий оптимальный маршрут обработки с применением новых технических решений: прогрессивной схемы базирования – по кромке торца горловины баллона с помощью базирующего конуса (обеспечивающего материализацию оси баллона); разработанной конструкции специальной инструментальной головки, обеспечивающей концентрацию переходов и создание чистовой технологической базы; разработанной системы автоматизированной подналадки останова рабочего хода инструментальной головки и специального приспособления для юстировки инструментальных головок, кондуктора для повышения жесткости технологической системы. Проведен комплекс экспериментальных исследований параметров точности обработанных отверстий после рассверливания и зенкерования методом математической статистики. Установлено, что применение разработанного технологического процесса позволяет существенно уменьшить разброс значений параметров точности без увеличения времени обработки баллона. Эффект достигается за счет увеличения жесткости технологической системы и уменьшения несоосности горловины баллона и шпинделя инструментальной головки. Установлено, что при обработке по разработанному технологическому процессу лишь у 1,31% обработанных баллонов была нарезана некачественная коническая резьба, тогда как при обработке по базовому технологическому процессу выявлено 15,5% баллонов с некачественно нарезанной резьбой. Теоретически определена длина хода метчика в направлении подачи, обеспечивающая формирование качественной конической резьбы. Произведен расчет припусков и оптимальных параметров режимов резания для каждого перехода, что позволило минимизировать время обработки для заданной стойкости режущих инструментов. Произведен также расчет параметров станочного приспособления, обеспечивающего устойчивость баллона в процессе обработки. Разработанный технологический процесс механической обработки резьбовых отверстий в горловинах баллонов внедрен в ОАО “Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича”. Обеспечено повышение точности обработки отверстий и качества нарезанной в них конической резьбы без увеличения времени обработки баллона, существенно снижены потери от брака баллонов по резьбе и расход режущих инструментов.

Dissertation is devoted development of effective technological process of making of the screw-thread openings in the mouths of bulbs in the conditions of mass production. In this connection the mathematical model of determination of errors is developed at tooling of opening, taking into account the unevenness of taken off pripuska and resilient moving in the technological system. The basic parameters of power tension of cutting process are analytically described at boring and counterboring (conditional tension of cutting, a coefficient cuttings, making cutting forces), that allowed in theory to ground the basic terms of increase of exactness of the processed screw-thread openings in the mouths of bulbs. On the basis of strukturno-parametricheskogo analysis and synthesis the effective technological process of tooling of the screw-thread openings is developed in the mouths of bulbs, based on application of new technical decisions: progressive chart of basing on the edge of butt end of mouth of bulb by a basing cone (providing materialization of ax of bulb); to the developed construction of the special instrumental head, providing the concentration of transitions and creation of clean technological base; developed system of the automated subadjusting of stop of working stroke of instrumental head and special adaptation for yustirovki of instrumental heads. Experimental researches of parameters of exactness of the treated openings are conducted by the method of mathematical statistics and it is rotined that the developed technological process is provided by the increase of exactness of the treated opening without the increase of time of treatment of bulb. It is set that at treatment on the developed technological process an off-grade conical screw-thread is cut only in 1,31% treated openings of bulbs, while at treatment on a base technological process found out 15,5% bulbs with the off-grade cut screw-thread. It allowed substantially to decrease losses from marriage on a screw-thread, and effectively to apply the developed technological process in industry