Кафедра технологии машиностроения
Данный метод заключается в воздействии на поверхностный слой обрабатываемого материала специальными веществами, которые изменяют её свойства и улучшают обрабатываемость данного материала. Метод в настоящее время широко используется в качестве дополнительного при любом виде механической обработки [1].
2. Применение вибрационного шлифования.
Данный метод заключается в наложении ультразвуковых колебаний заданной направленности на систему деталь-инструмент. Метод не нашёл широкого применения, т.к. требует специального технологического оборудования и сложен в реализации.
3. Замена шлифовального круга свободными (несвязанными) зёрнами находящимися в среде магнитного поля (магнитоабразивная обработка).
Данный метод является одним из наиболее перспективных и находит всё большее применение в общем машиностроении.
4. Гидроабразивная обработка.
Этот метод заключается в обработке поверхности потоком жидкости, содержащей режущие абразивные частицы. Очень производительный и высокоточный метод, но требует значительных затрат на обработку. Получил широкое распространение в военно-промышленном комплексе. В общем машиностроении используется редко.
5. Создание новых конструкций абразивных и алмазных кругов с упорядоченным расположением зёрен в круге [2].
Метод основан на ориентации эллипсоидных абразивных и алмазных зёрен таким образом, чтобы их длинные оси располагались в процессе обработки перпендикулярно обрабатываемой поверхности, что позволяет с большой вероятностью рассчитать углы резания каждого зерна, для расчёта наиболее оптимальных режимов с целью повышения стойкости инструмента
Этот метод в настоящее время разрабатывается на кафедре “Технология машиностроения” ДонНТУ. Существует несколько способов ориентирования абразивных и алмазных зёрен: при помощи наложения электромагнитного поля на матрицу, заполненную жидкой формовочной смесью (требует дополнительной металлизации зёрен ферромагнитными веществами); с помощью электростатического поля высокой напряжённости; при помощи наложения ультразвуковых колебаний или композицией этих методов.
Рисунок 1.- Анимированная схема ориентирования абразивных зёрен
В настоящей магистерской работе производится исследование эффективности отделочной обработки плоских поверхностей абразивными кругами с ориентированными абразивными зёрнами. Для того, чтобы оценить степень эффективности проведённых исследований и работ по ориентации абразивного зерна, необходимо выполнить измерения в самом инструменте, а также оценить производительность обработки на экспериментальных образцах. Вывод об эффективности обработки можно сделать на основе статистической обработки данных, полученных в результате проведенных экспериментов. Для получения наиболее эффективных результатов от ориентирования зёрен необходимо добиться стабильности конечных параметров обработанной поверхности. На кафедре проводятся исследования режущей способности абразивного инструмента на основе эксперимента по определению количества удаляемого материала в сравнении с различными типами инструмента, что при прочих равных условиях даёт достаточно достоверные результаты.
Автором предложена новая методика проведения эксперимента, основанная на сравнении отношения объёма удаляемого материала к объёму инструментального материала, израсходованного при данной обработке. Такой метод даёт возможность получения более достоверной информации по эффективности обработки, так как учитывается не только съём материала, но и износ инструмента, что позволяет также произвести экономическое сравнение вариантов обработки. Общая методика проведения эксперимента была предложена на международной студенческой конференции в 2004 году и получила одобрение со стороны преподавателей ВУЗа и других представителей науки Украины.
Для оценки эффективности обработки необходимо провести достаточное количество экспериментов, для того чтобы на их основании вывести уравнение регрессии для данного ряда полученных результатов [3].
Производится проектирование упрощенной экспериментальной установки для проведения эксперимента, в связи с отсутствием необходимого стандартного технологического оборудования для шлифования кругами маленького диаметра. Данная установка должна реализовать схему плоского шлифования периферией круга и состоит из электродвигателя, с установленным на нём шлифовальным кругом и подвижного стола с закрепленной заготовкой. При этом необходимо обеспечить достаточную жесткость связи элементов установки при помощи жесткого фундамента для неё.
После проектирования экспериментальной установки производится собственно эксперимент:
1. Выполняется обработка закаленного образца традиционным шлифовальным кругом с неориентированными зёрнами. После каждого цикла обработки производится измерение контрольных параметров: толщины обработанного образца, и диаметра шлифовального круга. Каждый цикл заключается в обработке образца за несколько проходов при постоянных режимах резания, которые изменяются от цикла к циклу.
2. Аналогично производится обработка кругом с ориентированными зёрнами.
3. Результаты измерений заносятся в специальную таблицу
4. Производится пересчёт линейных измерений в объёмы материала
5. По методике [4,5] необходимо рассчитать рассеяние полученных результатов и сравнить данные для различных типов абразивного инструмента и выявить влияние режимов обработки на результаты.
Исследования возможно проводить как в лабораторных условиях, так и в домашних, что актуально при выполнении магистерской работы, однако результаты домашних экспериментов могут иметь некоторые отклонения из-за невозможности обеспечения достаточной жёсткости экспериментальной системы.
РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ:
В результате проведённых предварительных экспериментов получены данные об эффективности использования кругов с ориентированными зёрнами. Такие круги имеют режущую способность на 15-20% выше, чем обычные кругу. Полученные результаты незначительно отличаются от результатов лабораторных исследований кафедры ТМ (20-30%).
В дальнейшем возможно проводить более точные исследования с применением прогрессивных технологий измерения, высокоточного технологического оборудования и компьютеризированных вычислительных систем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Балабанов А.Н. краткий справочник технолога-машиностроителя. – М.: Издательство стандартов, 1992.-464с
2. Зайцев А.Г. Влияние расположения алмазных зёрен на процесс шлифования твёрдого сплава // Вестник машиностроения, 1977, № 8,
3. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. – М.: Наука, 1974. – 236 с.
4. Тимошенко Г.М., Зима П.Ф. Теория инженерного эксперимента. – К.: УМК ВО, 1991. – 124 с
5. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. – М.: Наука, 1965. – 474 с.