Технологічне забезпечення бездефектної обробки деталей гідроапаратури на фінішних операціях

Abstract

Дисертацію присвячено розробці ефективних фінішних операцій бездефектної обробки деталей гідроапаратури на основі оптимізації структури й параметрів за температурним критерієм. З цією метою теоретично обґрунтовані умови зменшення основного часу обробки при заданій температурі шліфування на основі періодичного переривання процесу шліфування за рахунок застосування багатопрохідної обробки і переривчастого шліфування. Встановлено, що при забезпеченні повного охолодження деталі між проходами круга ефективним є виконання шліфування з постійними швидкістю деталі та глибиною шліфування, а при частковому охолодженні деталі − зі зменшуваною при проходах швидкістю деталі та збільшуваною глибиною шліфування. Доведено можливість істотного підвищення продуктивності обробки при заданій температурі за рахунок застосування шліфування із зменшуваною в часі швидкістю знімання припуску. Вперше теоретично встановлено наявність екстремуму (максимуму) залежності температури шліфування від глибини шліфування при заданій продуктивності обробки. Розроблено математичну модель визначення енергоємності шліфування та обґрунтовані умови її зменшення, що полягають у зниженні інтенсивності тертя зв'язки круга з оброблюваним матеріалом. На основі результатів досліджень розроблено ефективні операції шліфування деталей гідроапаратури (сепараторів і плунжерів), а також твердосплавних інструментів, ущільнювальних кілець зі зносостійкого композиційного матеріалу на базі реліту, ялинкових замків турбінних лопаток і деталей, відновлених методом наплавлення. Вони забезпечують підвищення продуктивності, точності й шорсткості обробки, виключають температурні дефекти на оброблюваних поверхнях деталей.

Диссертация посвящена разработке эффективных финишных операций бездефектной обработки деталей гидроаппаратуры на основе оптимизации их структуры и параметров по температурному критерию. Для этого теоретически обоснованы условия уменьшения основного времени обработки при заданной температуре шлифования на основе периодического прерывания процесса шлифования. Установлено, что при обеспечении полного остывания детали между проходами круга эффективно шлифование производить с постоянными скоростью детали и глубиной шлифования, а при частичном остывании детали – с уменьшающейся по проходам скоростью детали и увеличивающейся глубиной шлифования. Обоснована возможность существенного повышения производительности при заданной температуре за счет применения шлифования с уменьшающейся во времени скоростью съема припуска. Впервые теоретически установлено наличие экстремума (максимума) зависимости температуры шлифования от глубины шлифования при заданной производительности обработки. Обоснованы условия уменьшения температуры при глубинном шлифовании, состоящие в существенном уменьшении отношения скорости детали и глубины шлифования. Разработана математическая модель определения энергоемкости шлифования и выявлены условия ее уменьшения, состоящие в снижении интенсивности трения связки круга с обрабатываемым материалом. Получила дальнейшее развитие математическая модель определения параметров силовой напряженности механической обработки с учетом длины контакта стружки с передней поверхностью инструмента, что позволило уточнить известные аналогичные решения и определить условия повышения эффективности обработки. Проведены экспериментальные исследования параметров качества и производительности обработки. Экспериментально установлено, что реализация на станке ”Теленхауз” схемы шлифования торцовой поверхности ответственной детали гидроаппаратуры − сепаратора из закаленной стали − торцом круга с непрерывно уменьшающейся во времени скоростью съема припуска, осуществляемой путем периодического создания в технологической системе натяга величиной 0,01 мм, исключает образование прижогов на обрабатываемых поверхностях без снижения производительности, обеспечивает высокие требования по точности и шероховатости обработки (плоскостность обработки до 0,005 мм, шероховатость поверхности =0,16 мкм). Установлено, что применение круглого наружного шлифования плунжера на современном станке ”Okamoto” взамен применявшегося бесцентрового шлифования позволяет устранить образование на обрабатываемых поверхностях прижогов и отдельных рисок-царапин и исключить последующие трудоемкие операции доводки. Эффект достигнут благодаря снижению энергоемкости обработки путем применения абразивных кругов, обладающих высокой режущей способностью. Полученные теоретические решения были также использованы для разработки операций шлифования изделий из твердых сплавов и других труднообрабатываемых материалов. Экспериментально установлено, что применение прерывистых алмазных кругов и электроэрозионной правки алмазных кругов на металлических связках при шлифовании твердосплавных инструментов позволяет исключить прижоги и микротрещины, до 5 раз увеличить производительность обработки. Доказано, что при алмазном торцовом шлифовании вращающегося кольца из износостойкого композиционного материала на основе релита уменьшить вероятность появления прижогов на его поверхности можно за счет установления площади контакта круга с кольцом равной половине обрабатываемой поверхности. Установлено также, что применение высокопористых абразивных кругов позволяет исключить образование прижогов и микротрещин на обрабатываемых поверхностях при глубинном шлифовании (с глубиной шлифования до 4 мм) елочных замков турбинных лопаток, изготовленных из жаропрочного сплава ЧС88У-ВИ. Экспериментально доказано, что при обработке деталей, восстановленных методом наплавки, для устранения прижогов эффективно вместо шлифования использовать точение резцами из СТМ. Внедрение разработанных финишных операций в производство позволило повысить качество и производительность обработки, исключить образование температурных дефектов на обрабатываемых поверхностях деталей.

The paper substantiates the ground to reduce the processing time at a given temperature grinding through periodic interruption of the process through the use of multipass processing, and intermittent grinding. Established that with full details of cooling passages between the range of grinding efficiently produce a constant speed and depth of grinding parts, and a partial cooling of the details - the aisles with a decreasing rate of increasing depth and detail sanding, obeying the laws, close to a geometric progression. Was first theoretically established the presence of an extremum (maximum) depending on the temperature of the grinding depth for a given performance and determined energy grinding. The effective operation of grinding parts of hydraulic equipment (separators and plungers), excluding the thermal defects and provide increased productivity, as well as the operation of grinding carbide tools, O-rings relit, Christmas locks the turbine blades and components, reduced surfacing.