Підвищення ефективності фінішної обробки внутрішніх циліндричних поверхонь деталей редукторів

Abstract

Дисертація присвячена розробці ефективних операцій шліфування внутрішніх циліндричних поверхонь деталей редукторів. У роботі одержала подальший розвиток математична модель визначення найменшого основного часу обробки з урахуванням обмеження по точності оброблюваної поверхні для різних схем шліфування при дискретному й безперервному в часі характері знімання припуску. Доведено, що при дискретному характері знімання припуску основний час обробки завжди більше й лише в умовах значної багатопрохідності при шліфуванні стає порівнянним з основним часом обробки, що досягається при безперервному характері знімання припуску. Доведено незначність зміни основного часу обробки в широкому діапазоні зміни уточнення (1,215...3,15) при дискретному характері знімання припуску, що дозволяє шліфування виконувати за кілька переходів, зменшуючи тим самим трудомісткість обробки при забезпеченні заданої точності оброблюваної поверхні. Теоретично обґрунтовані умови підвищення точності й продуктивності обробки при внутрішньому шліфуванні з відносно низькою жорсткістю технологічної системи, які складаються в зменшенні енергоємності обробки, збільшенні швидкості круга й здійсненні знімання припуску шляхом періодичного створення в технологічній системі натягів, кратних величині припуску, що знімається. Виявлено причини виникнення коливань при плоскому й внутрішньому шліфуванні, які пов'язані зі статично нерівноважним станом технологічної системи, і на цій основі обґрунтовані умови їхнього усунення, що складаються в реалізації пружної схеми шліфування.

Диссертация посвящена разработке эффективных операций шлифования внутренних цилиндрических поверхностей деталей редукторов. В работе получила дальнейшее развитие математическая модель определения наименьшего основного времени обработки с учетом ограничения по точности обрабатываемой поверхности для различных схем шлифования при дискретном и непрерывном во времени характере съема припуска. Доказано, что при дискретном характере съема припуска основное время обработки всегда больше и лишь в условиях значительной многопроходности при шлифовании становится соизмеримым с основным временем обработки, достигаемым при непрерывном характере съема припуска. Доказана незначительность изменения основного времени обработки в широком диапазоне изменения уточнения (1,215…3,15) при дискретном характере съема припуска, что позволяет шлифование производить за несколько переходов, уменьшая тем самым трудоемкость обработки при обеспечении заданной точности обрабатываемой поверхности. Теоретически обоснованы условия повышения точности и производительности обработки при внутреннем шлифовании с относительно низкой жесткостью технологической системы, которые состоят в уменьшении энергоемкости обработки, увеличении скорости круга и осуществлении съема припуска путем периодического создания в технологической системе натягов, кратных величине снимаемого припуска. Теоретически установлено, что по производительности обработки схема внутреннего шлифования последовательными врезаниями − с радиальной подачей уступами превосходит схему внутреннего продольного многопроходного шлифования в связи с возможностью реализации более высоких значений скорости вращения обрабатываемой детали по сравнению со значениями скорости продольной подачи. Выявлены причины возникновения колебаний при плоском и внутреннем шлифовании, связанные со статически неравновесным состоянием технологической системы, и на этой основе обоснованы условия их устранения, состоящие в реализации упругой схемы шлифования. Проведены экспериментальные исследования параметров точности и производительности обработки, позволившие проверить и уточнить полученные теоретические решения. Экспериментально установлено, что образование упругих перемещений в технологической системе при шлифовании подчиняется полученным аналитическим зависимостям, описываемым экспоненциальными функциями. Установлено также, что при внутреннем шлифовании по жесткой схеме в связи с низкой жесткостью технологической системы величина упругого перемещения с течением времени обработки неограниченно увеличивается. Это требует осуществления периодического выхаживания, что резко снижает производительность обработки. Поэтому в данных условиях весь припуск целесообразно снимать по упругой схеме шлифования (выхаживания) с начальным натягом в технологической системе, кратным величине удаляемого припуска. Применение данной схемы шлифования позволяет существенно повысить производительность обработки, что согласуется с теоретическими решениями. Экспериментально установлено, что при съеме припуска 0,5 мм на сторону при шлифовании внутренних цилиндрических поверхностей деталей редукторов приводов шахтных конвейеров эффективно обработку производить в три перехода, реализуя упругую схему шлифования с созданием начальных натягов в системе на каждом переходе, равных соответственно 0,25 мм; 0,25 мм; 0,02 мм. При этом производительность увеличивается до 2 раз, и обеспечиваются требования по точности размера (в пределах 10 мкм) и шероховатости (Ra<0,63 мкм) обрабатываемой поверхности, фактически отсутствуют колебания в системе. Также до 2 раз уменьшается время охлаждения обрабатываемой детали после шлифования, которое осуществляется без съема нагретой детали со станка с целью устранения ее термоупругих деформаций и повышения точности обработки. Это свидетельствует об уменьшении выделяемого при резании тепла и температуры шлифования. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований положены в основу разработки и внедрения эффективных операций шлифования внутренних цилиндрических поверхностей деталей редукторов приводов шахтных конвейеров, позволивших повысить точность и производительность обработки.

The thesis is devoted to the development of effective operations of internal grinding cylindrical surfaces of reducer parts . In this context, the further development of mathematical model determining the minimum main time of treatment taking into account to the limitation on the accuracy of the treated surface for various schemes of grinding in discrete and continuous time nature of the removal allowance has been shown in this work. It is proved that the discrete nature of the removal allowance the main time of treatment is always less and only with considerable multipass for grinding becomes comparable with the main time of treatment, which is achievable under the continuous nature of the removal allowance. It is proved a minor change of the main time of treatment in a wide range of refinement (1,215...3,15) for the discrete nature of the removal allowance, which allows to make grinding for a few transitions, thereby reducing the complexity of treatment while ensuring a specified accuracy of the treated surface. The conditions of increasing of accuracy and productivity of treatment for internal grinding with a relatively low rigidity of the technological system are grounded theoretically and which consist in reducing the energy intensity of treatment, increasing the speed of circle and the implementation of the removal allowance through the periodic creation of a technological system tightness, the multiple of value of removable allowance. The causes of fluctuations in the flat and internal grinding are exposed which connected wich static non-equilibrium state of the technological system and on this basis the conditions of their removal are grounded, consisting in the implementation of an elastic grinding scheme. On this basis the effective operations of grinding of the internal cylindrical surfaces of reducer parts of conveyors' drives allowing to improve the accuracy and productivity of treatment.