УкраинскийУкраинский РусскийРусский АнглийскийАнглийский ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ

Магистр ДонНТУ Голотова Анна Олеговна

Голотова Анна Олеговна

Факультет: Инженерной механики и машиностроения

Кафедра: Технология машиностроения

Специальность: Технология машиностроения


Тема выпускной работы:

"Исследование процесса силового шлифования при обработке изделий из различных материалов"

Научный руководитель: старший преподаватель Феник Леонид Николаевич


Материалы по теме выпускной работы:


Автобиография Ссылки Отчет о поиске Библиотека Блокада Ленинграда

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

1. Вcтупительная часть
  Введение
  Актуальность темы
  Цели и задачи работы

2. Основная часть
  Теоретические сведения
  Практическая часть
  Анимация

3. Заключительная часть
  Окончательные результаты

  Литература


1. Вcтупительная часть

  

Введение

СИЛОВОЕ (ОБДИРОЧНОЕ) ШЛИФОВАНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

   Технологические процессы механической обработки изделий, объединенные названием «обдирочное или силовое шлифование», характеризуются специфическими особенностями, существенно отличающими их от иных технологий механической обработки, в целом, достаточно схожих между собой, что обусловлено принципиальным отличием технологического назначения операций обдирочного шлифования. Процессы обдирочного шлифования, в своем абсолютном большинстве, не являются ни формообразующими, ни финишными (как чистовая обработка) и их назначением является, как правило, удаление поверхностного слоя металла, содержащего дефекты. Таким образом, изделие подготавливается не к последующей эксплуатации в узле механизма, а к дальнейшей обработке (горячей или холодной обработке давлением, механической обработке).

   Основная область применения операций обдирочного шлифования – металлургия, машиностроение, и другие отрасли.

   По объему обрабатываемого металла обдирочное шлифование превосходит чистовое в усредненном ежегодном исчислении в 4-6 раз.

   Принципиальным отличием назначения технологических процессов обдирочного шлифования от иных операций обусловлены как специфика технологических схем, так и недопустимая технологическая наследственность, приобретаемая металлом в процессе обработки. При чистовом шлифовании недопустимая технологическая наследственность сводится, в большинстве случаев, к ненормативной высоте микронеровностей и разупрочнению тонкого поверхностного слоя, то при обдирочном шлифовании речь идет об образовании трещин, изменении физико-механических свойств поверхностного слоя, глубина которого в ряде случаев измеряется миллиметрами, утрате поверхностным слоем способности претерпевать последующие пластические деформации. Поэтому оптимальный по показателям качества обработанной поверхности процесс обдирочного шлифования проектируется исходя из необходимости предотвращения образования в поверхностном слое металла изменений, препятствующих последующей обработке заготовки.

Схемы шлифования

Рисунок 1. Схемы обработки

  

Актуальность темы

   Наряду с распространенным методом фрезерования поверхностей применяют силовое шлифование, т. к. оно имеет ряд преимуществ: некритичность к обработке прерывистых поверхностей; некритичность к колебаниям твердости, поверхностного слоя; не требует частой заточки инструмента.

   В настоящее время силовое шлифование является распространенным способом обработки поверхности – слитков, блюмов, слябов, заготовок, готового проката – в металлургическом производстве, широко используется в машиностроении, энергетике, добывающей промышленности, на транспорте, в других отраслях, для обработки поковок, отливок, сварных металлоконструкций, труб, рельсов, иных видов металлопродукции. Объемы силового шлифования растут по мере развития черной металлургии в Украине, производства проката из легированных, нержавеющих, инструментальных и других качественных сталей, остро необходимых для развития металлопотребляющих отраслей, а так же с развитием других областей, где применяется силовое шлифование.

   Между тем, парк обдирочно-шлифовального оборудования преимущественно состоит из морально устаревших и физически изношенных станков, предприятия не имеют эффективных технологических регламентов абразивной зачистки, отечественный абразивно-обдирочных инструмент значительно отстает от мирового технического уровня. Как следствие - невозможность обеспечения необходимого качества и конкурентоспособности продукции, технологически неоправданные энергетические затраты, потери металла и инструмента, ухудшение экологической обстановки на производстве.

Обдирочно-шлифовальные станки

Рисунок 2. Обдирочно-шлифовальные станки модели ГС555-01 и ОШ-1.

   Острота проблемы характеризуется еще и тем, что силовое шлифование, которое является одним из наименее изученных видов механической обработки, имеет множество специфических особенностей, препятствующий непосредственном использованию известных положений и подходов при разработке эффективных технических решений.

   Следовательно, проведение теоретических и экспериментальных исследований и формирование на их базе научных основ создания высокоэффективных процессов, оборудования и инструмента силового шлифования, решает, в сочетании с разработкой и освоением конкретных объектов новой техники, важную научно-производственную проблему обеспечения эффективного и качественного зачистки продукции ответственного назначения, является актуальным.

  

Цели и задачи работы

   Цель работы состоит в повышении производительности и качества обработки изделий за счёт применения прогрессивных конструкций инструмента и рациональной схемы шлифования.

Основные задачи работы:

  • Исследовать влияние схемы шлифования и режимов обработки на тепловые нагрузки, возникающие в зоне шлифования.
  • Разработать конструкцию инструмента, позволяющая повысит производительность силового шлифования.
  • Разработать рекомендации по применению сконструированного инструмента.

  • 2. Основная часть

      

    Теоретические сведения

       Обрабатываемые при обдирочном шлифовании заготовки, в большинстве случаев, обладают массой, исчисляемой сотнями килограммов и даже тоннами, кривизной, составляющей зачастую 10-20 мм и более на 1 м длины, поверхностью, имеющей локальные различия физико-механических свойств металла в сравнении с исходными в несколько раз.

       Масса применяемого при обдирочном шлифовании абразивного инструмента, достигающая в ряде процессов 60-80 кг, и размер абразивных зерен, до 2500 мкм, на один-два порядка выше аналогичных показателей инструмента, используемого при чистовом шлифовании.

       Обдирочное шлифование производится при снятии больших припусков кругами на бакелитовой связке преимущественно прямого профиля (типа ПП, реже типов ПВ, ПР и ПН), а также чашечными кругами типа ЧК зернистостью 80-320. Обдирочное шлифование выполняется на стационарных и подвесных станках, а также на ручных машинках. На подвесных станках производится зачистка пороков отливок, обдирка поковок, проката и другие работы; на стационарных станках - обдирка среднегабаритных отливок, поковок и проката; на ручных машинках - выборочная зачистка крупногабаритных отливок, поковок и проката. Обдирочное шлифование ведется с большой глубиной резания и со значительной подачей. На станках стационарного типа при обдирке мелких и средних отливок и поковок применяются круги типа ПП наружным диаметром 200-600 мм из нормального электрокорунда и черного карбида кремния, зернистостями 125, 100 или 80, степеней твердости СТ1-Т1, а для обдирки и зачистки отливок и проката - круги типа ПП наружным диаметром 400-900 мм, из тех же шлифматериалов, но степеней твердости СТ1-СТ3, изготовленные методом холодного прессования для обработки с рабочей скоростью до 50 м/с.

       Круги типа ПР предназначены для обработки всевозможных станочных заготовок, торца крышки картера цилиндра, торцов, шатунов, втулок клапанов, пружин и т. д. Они изготовляются только на бакелитовой связке, причем круги наружным диаметром 500-750 мм делаются сплошными, а наружным диаметром 1340 мм - секторными. Перед установкой на станок такие круги приклеиваются специальными составами к металлическому диску, при помощи которого и крепятся к шпинделю станка. Недостатком кругов типа ПР является их малая полезная рабочая высота, вследствие чего они быстро срабатываются.

       На станках стационарного типа применяют также шлифовальные круги типа ПН, наращенные на металлические диски. Такие круги имеют в 2,5-3,5 раза большую высоту по сравнению с кругами типа ПР и больший срок службы. Круги типа ПН наружным диаметром 450-750 мм изготовляются сплошными, а диаметром 1340 мм из четырех - шести секторов и применяются для обработки плоскостей разных заготовок, в частности картеров и торцов клапанов.

       На станках подвесного типа, допускающих обработку при повышенных рабочих скоростях (50 м/с), применяются круги типа ПП наружным диаметром 300-600 и высотой 40-75 мм на бакелитовой связке.

       На ручных машинках применяются шлифовальные круги, характеристики которых приведены в табл. Обработка ведется при рабочей скорости 35-50 м/с, а при применении специальных кругов с прокладками из стеклосетки (СПАП) рабочая скорость повышается до 80 м/с.

    Характеристика шлифовальных кругов, применяемых на ручных машинках.

    № Тип Диаметр, мм Зернистость Степень твердости Связка
    ПП 125-200 125-80 С1-СТ2 Бакелитовая
    ПВ 125-175 125-80 С1-СТ2 Бакелитовая
    ЧК 125-150 80-50 С2-СТ Бакелитовая

       Одним из основных направлений развития обдирочного шлифования является резкое увеличение объемов снимаемого металла в единицу времени при высоких рабочих скоростях, скоростях продольных подач и высоких силах прижима в зоне обработки. Это позволяет снизить общие припуски на механическую обработку термообработанных заготовок повышенной твердости, исключить в ряде случаев фрезерование, строгание, огневую зачистку при снятии припусков до 10 мм и более за проход. Такой метод скоростного обдирочного шлифования широко применяется в машиностроении при обработке заготовок шлифованием из целого металла без предварительного точения, в металлургической и литейной промышленности при подготовке и отделке проката, зачистке отливок. При этом методе обдирочного шлифования применяется гамма специальных обдирочношлифовальных станков, работающих при рабочей скорости 60-80 м/с, скорости продольной подачи до 60 м/мин, силе прижима 6000-10000 Н; мощность главного привода 75-160 кВт. Для работы на этих станках выпускаются обдирочные горячепрессованные круги наружными диаметрами 500, 600 и 800 мм из циркониевого электрокорунда зернистостями 160, 200 и 250.

       В настоящее время находит развитие новое направление скоростной абразивной зачистки полупродукта и готового проката на агрегатных станках при рабочей скорости 80 м/с и силе прижима 15000-20000 Н (мощность главных приводов - по 300 кВт) двумя составными кругами большого наружного диаметра из новых горячепрессованных сегментов 12С 125х75х250 из циркониевого электрокорунда 38А зернистостями 200-80, степенью твердости 4Т.

       Особенностью этого обдирочного шлифования, осуществляемого при высокой удельной силе прижима в зоне обработки, высокой рабочей скорости и скорости продольной подачи, является высокая интенсивность самозатачивания отдельных абразивных зерен и высокий съем металла за порогом прижогов, сопровождающих шлифование при обычно применяемом режиме обработки.

       Важной технологической особенностью процессов обдирочного шлифования является обработка без применения смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), что объясняется, в первую очередь, технической невозможностью подачи в зону обработки СОЖ в объеме, достаточном для эффективного отвода тепла в условиях достижения температуры контакта круга с заготовкой значений температур плавления обрабатываемого металла. Этим же объясняется, в частности, невозможность использования тепловых моделей чистового шлифования, при котором СОЖ является важным фактором отвода тепла из зоны обработки . Отметим наличие такого важного фактора отвода тепла при обдирочном шлифовании, в отличие от чистового, как стружкообразование, поскольку линейные размеры стружки достигают в ряде процессов 2,0-2,5 мм по толщине и 15-20 мм по длине.

       Основная производственная задача: удаление всех поверхностных дефектов, присутствие которых не допускается требованиями нормативно-технической документации либо условиями последующей обработки зачищаемой продукции. Сопутствующие технологические задачи обусловлены необходимостью обеспечения требуемого качества обработки при ее наивысшей технико-экономической эффективности. К ним относятся: предупреждение образования в поверхностном слое металла недопустимой технологической наследственности; минимизация энергопотребления, потерь металла и расхода абразивного инструмента; обеспечение максимальной производительности обработки (для большинства процессов обдирочного шлифования); минимизация негативных экологических последствий.

       Тепловые аспекты шлифования по праву занимают ведущее место в работах большинства исследователей, системно изучавших абразивную обработку.

      

    Практическая часть

       Разработаны технология изготовления инструмента, технологические методы повышения производительности и качества обработки изделий за счёт применения силового шлифования, технология изготовления корпуса шлифовального круга, технология изготовления крепления шлифовального круга, технология изготовления сборки шлифовального круга. Созданы твердотельные модели различных конструкций шлифовальных кругов и типовых деталей. Разработаны эксплуатационные методы повышения производительности и качества обработки изделий за счёт применения силового шлифования. Разработаны рекомендации по повышению производительности и качества обработки изделий за счёт применения силового шлифования.


      

    Анимация

    Силовое шлифование

    Процесс силового (обдирочного) шлифования (анимация объемом - 302 КВ, состоит из 15 кадров, 4 повторения)

    3. Заключительная часть

      

    Окончательные результаты:

  • Исследовано влияние схемы шлифования и режимов обработки на тепловые нагрузки, возникающие в зоне шлифования.
  • Разработана конструкция инструмента, позволяющая повысит производительность силового шлифования.
  • Разработаны рекомендации по применению сконструированного инструмента.
  • На данный момент работа незакончена, окончательные результаты буду в декабре 2010 года.


      

    Литература

    1. http://www.lib.ua-ru.
      Диссертационная работа: Сталінський Дмитро Віталійович. Наукові основи створення високоефективних процесів, обладнання та інструменту обдирного шліфування : дис... д-ра техн. наук: 05.03.01 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2006. Мета роботи – забезпечення ефективного і якісного абразивного зачищення металопродукції шляхом розробки і промислової реалізації наукових основ створення високоефективних процесів, обладнання та інструменту обдирного шліфування.

    2. http://www.lib.ua-ru.
      Диссертационная работа: Гусев Владимир Владиленович. Научные основы технологического обеспечения эксплуатационных характеристик изделий из технической керамики при алмазном шлифовании : дис... д-ра техн. наук: 05.02.08 / Донецкий национальный технический ун-т. — Донецк, 2006. — 442л. : рис., табл. — Библиогр.: л. 366-392.

    3. http://www.abrasive.ru/
      Санкт-Петербургский центр абразивов, научная статья. Понятие обдирочного шлифования.

    4. http://stankovremont.ru/
      Силовое шлифование в машиностроении.

    5. http://www.abrasive.zp.ua/
      Шлифовальные и обдирочные круги на бакелитовой связке из нормального электрокорунда марки 14А.

    6. http://www.1stanok.ru/
      Станки точильно-шлифовальные, обдирочно-шлифовальные, заточные, шлифовальные.

    7. http://works.tarefer.ru/
      Реферат: Обработка деталей на шлифовальном станке. Силовое шлифование.

    8. http://www.abrazivchel.ru/
      Свойства абразивных инструментов: зернистость, твердость, структура, класс.

    9. http://stehmash.narod.ru/
      Справочник технолога-машиностроителя - Глава 6 . Обдирочное, предварительное, окончательное и тонкое шлифование.

    10. http://www.raxt.ru/
      Разделение операций на обдирочное шлифование и чистовые шлифовальные операции позволяет использовать при обдирочном шлифовании менее точное оборудование, сохраняя прецизионные станки для окончательной обработки.

    11. http://tsv-22.narod.ru
      Инструкция по охране труда на заточном, наждачном и обдирочно-шлифовальном станке.

    12. http://www.birs.zp.ua/
      Использование для обдирочного шлифования нержавеющей стали и чугуна. Использование работы на ручных шлифовальных машинах, настольных и напольных шлифовальных станках.


    Автобиография Ссылки Отчет о поиске Библиотека Блокада Ленинграда ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ