Реферат на тему магістерської роботи
Зміст
2. Створення раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
2.1 Процес морфологічного синтезу раціонального технологічного процесу
2.2 Структура раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
2.3 Етапи раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
Вступ
За допомогою фрез в машинобудуванні виконується заданий безліч операцій технологічного процесу, що забезпечують задані параметри точності та якості виробів. Фреза, інструмент, що має безліч функціональних елементів, що орієнтується на інструменті щодо його поздовжньої осі обертання у відповідності з умовами обробки та параметрами формоутворення, і виконує задані експлуатаційні функції певної операції технологічного процесу [1, 2, 3].
Актуальність роботи
За останні роки в сучасному машинобудівному виробництві зростання продуктивності праці реалізується за рахунок різкого підвищення швидкостей різання і вимог до працездатності застосовуваного інструмента. Однім із шляхів підвищення службових характеристик використовуваних інструментів є нанесення на їх робочі поверхні зносостійких покрить зі спеціальними властивостями. Світова практика показує, що для ефективного використання різального інструменту не менше 80% його обсягу має випускатися c різних зносостійким покриттям, що дозволяє різко підвищити ресурс інструменту і забезпечити високу якість виготовлених деталей. Найбільш прогресивним і універсальним методом нанесення таких покрить є метод конденсації у вакуумі на поверхні виробу речовини з плазмової фази з іонним бомбардуванням - метод КІБ, розроблений в Україні.
Проведений аналіз сучасного стану питання дослідження показав, що в даний час розроблено безліч технологічних процесів виготовлення фрез з вакуумними іонно-плазмовими покриттями [4, 5, 6]. Ці технологічні процеси дозволяють виготовляти фрези з заданими параметрами їх якості та стійкості. Разом з тим, з розвитком науково-технічного прогресу безперервно підвищуються вимоги до параметрів якості фрез.
Можна відзначити, що для виготовлення дискових фрез широко використовуються прогресивні технологічні процеси забезпечують задані параметри їх якості [1, 2, 3]. При цьому для підвищення ефективності роботи фрез і збільшення їх стійкості на сучасних машинобудівних заводах використовуються інструменти з вакуумними іонно-плазмовими покриттями, що наносяться методом конденсації і іонного бомбардування (КІБ) [4, 5, 6]. Ці покриття забезпечують істотне підвищення стійкості інструментів при виконанні високонавантажених операцій технологічного процесу. При цьому існуючі технологічні процеси не дозволяють істотно підвищувати експлуатаційні властивості інструментів. Це викликає необхідність проведення подальших досліджень в області підвищення експлуатаційних властивостей інструментів з вакуумними іонно-плазмовими покриттями. Подальше підвищення властивостей дискових фрез з вакуумними іонно-плазмовими покриттями, можливо виконувати за рахунок розробки додаткових технологічних процесів оздоблювальної обробки, що базуються на функціонально-орієнтованому та системному підході.
Цілі і завдання дослідження
Метою даної роботи є підвищення якості поверхневого шару і продуктивності оздоблювальної комбінованої обробки дискових фрез шляхом вдосконалення структурного та технологічного забезпечення процесів. У відповідності з поставленою метою в роботі планується вирішити такі основні завдання:
- Розробити загальний підхід та методику раціональної структури технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки;
- Виконати аналіз особливостей розробленого раціонального технологічного процесу;
- Дослідити особливості формування шорсткості робочих поверхонь інструмента за операціями технологічного процесу
2. Створення раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
Процес створення раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез з покриттям грунтується на виборі його структури на безлічі функціонально-орієнтованих технологічних операцій:
D — повне безліч існуючих функціонально-орієнтованих додаткових операцій;
аj — будь-яка елементарна функціонально-орієнтована технологічна операція;
N — загальна кількість можливих функціонально-орієнтованих додаткових обробних операцій обробки фрез.
Тут, з повного безлічі існуючих функціонально-орієнтованих додаткових обробних операцій, представленого виразом, необхідно вибрати потрібне підмножина операцій, з якого буде створений раціональний технологічний процес додаткової оздоблювальної обробки дискових фрез. Цей процес може бути реалізований на основі морфологічного синтезу технічних рішень.
2.1 Процес морфологічного синтезу раціонального технологічного процесу
Рис. 1 Процес морфологічного синтезу раціонального технологічного процесу
Процес морфологічного синтезу раціонального технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки інструментів складається з наступних етапів:
1. Постановка завдання.
2. Вибір морфологічних ознак.
3. Виявлення можливих варіантів кожної ознаки.
4. Складання морфологічної матриці.
5. Генерування безліч можливих варіантів ТП.
6. Визначення критеріїв вибору технологічного процесу.
7. Вибір раціональної структури технологічного процесу.
V — вхідний потік інформації по повному безлічі існуючих функціонально-орієнтованих додаткових операцій оздоблювальної обробки дискових фрез; W — вихідний потік інформації про структуру раціонального технологічного процесу додаткової обробної обробці дискових фрез. Тут, при постановці задачі синтезу, основними параметрами синтезу є вибір структури раціонального технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки дискових фрез з параметрами продуктивності П, якості виготовлення інструменту K і собівартості виготовлення інструменту з урахуванням його стійкості C. Можна відзначити, що вибір морфологічних ознак, де m 1, 2, ..., M — кількість рядків морфологічної матриці, в даній роботі здійснюється на основі формування груп схожих операцій додаткової оздоблювальної обробки по кожному рядку потужністю. Причому зі збільшенням номера рядка підвищуються параметри якості додаткових обробних операцій виготовлення дискових фрез [8].
Морфологічна матриця має таку структуру:
Рис. 2 Морфологічна матриця
A — морфологічна матриця;
АМК — будь-яка додаткова оздоблювальна операція
m-го рядка, k-ї операци групи подібних операцій морфологічної матриці;
M — кількість рядків морфологічної матриці;
K — потужність групи подібних операцій додаткової оздоблювальної обробки по кожному рядку морфологічної матриці.
У морфологічної матриці горизонтальна стрілка показує розташування елементарних операцій, в яких послідовно збільшуються параметри продуктивності П і собівартість C виготовлення фрез, а вертикальна стрілка показує розташування груп схожих операцій додаткової оздоблювальної обробки, в яких також послідовно підвищуються параметри якості K і собівартість C виготовлення фрез.
На етапі генерування повного безлічі можливих варіантів структур технологічного процесу виконується визначення цього повної множини. Повне безліч структурних варіантів технологічних процесів додаткової оздоблювальної обробки дискових фрез визначається за наступною формулою:
де R — повне безліч структурних варіантів технологічних процесів додаткової оздоблювальної обробки фрез.
Далі, виконується визначення критеріїв вибору раціонального технологічного процесу. У даному випадку, в якості критеріїв вибору структури раціонального технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки фрез прийняті продуктивність П, якість K і собівартість C виготовлення.
Після визначення критеріїв вибору структури раціонального технологічного процесу виконується вибір на повному безлічі структурних варіантів технологічних процесів раціональний технологічний процес додаткової оздоблювальної обробки конкретної фрези, наприклад, дискової фрези. На рис. 3 представлена ієрархічна схема структури раціонального технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки фрез. Цей технологічний процес складається з наступних етапів:
2.2 Структура раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
- попередні оздоблювальні операції;
- операції підготовки інструменту до нанесення покриття;
- операції нанесення вакуумного іонно-плазмового покриття на інструмент;
- додаткові опоряджувальні операції інструменту;
- операції контролю якості інструменту;
Кожен з цих етапів технологічного процесу має певну кількість елементарних технологічних операцій.
Дослідження особливостей додаткової оздоблювальної обробки лезових інструментів фрез, в даному випадку, виконано на прикладі реалізації технологічного процесу для дискових відрізних фрез.
2.3 Етапи раціонального технологічного процесу комбінованої оздоблювальної обробки дискових фрез
На першому етапі раціонального технологічного процесу виробляємо шліфування функціональних елементів. Заточення фрез — операція для отримання заданих геометричних параметрів, а також для відновлення ріжучих властивостей, втрачених у результаті зносу зубів. Правильно виконана заточка збільшує стійкість фрези, а отже, знижує витрату ріжучого інструменту. Заточення дискових фрез проводиться на універсально-заточувальних верстатах моделі 3E653.
Рис. 4 Загальний вигляд напівавтомата заточного моделі 3E653
Для забезпечення правильної заточення фрез, дотримання встановлених норм допускаються биття, забезпечення встановленої якості поверхонь і ріжучих крайок необхідно, щоб заточувальні верстати і пристосування задовольняли наступним вимогам:
1. Шпинделі верстатів і пристосувань повинні мати достатню вібростійкою, добре змазуватися і легко обертатися, осьове і радіальне биття не повинно перевищувати 0,01 мм.
2. Механізми подач повинні працювати без заїдань у всіх напрямках, мати мінімальні зазори і забезпечувати легке і плавне переміщення закріпленої фрези.
3. Змінні шпинделі і шайби для кріплення заточувальних кругів мають забезпечувати точну посадку заточувального круга або доводочной диска на шпинделі верстата, не викликаючи вібрацій при заточуванні і нерівномірного зносу кола або диска.
4. Сумарне биття шпинделя верстата, пристосування й оправки має бути менше допустимого биття заточуваної фрези.
Відповідно до розробленого раціональним технологічним процесом додаткової обробної обробці відрізних дискових фрез передбачена піскоструминна обробка ріжучих крайок інструмента
Піскоструминна обробка лезвийного інструменту забезпечує вирішення двох завдань:
1. Виполняется поверхнево-пластична деформація ріжучих крайок, передніх і задніх поверхонь інструменту та їх зміцнення. Тут, виконується також тренування ріжучих крайок до подальшої роботи інструменту.
2. Обеспечівается зкруглення ріжучих крайок інструмента. Округляє ріжучих крайок це необхідна операція для подальшого винятку процесів мікровикрашіванія різального клина і освіти мікроконцентраторов напруг.
Після піскоструминної обробки лезового інструменту необхідно відновити і поліпшити параметри шорсткості поверхні лезового інструменту. У даній роботі цей процес виконувався поліруванням поверхонь інструментів із застосуванням повстяного кола та спеціальної абразивної пасти.
На другому етапі раціонального комплексного технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки лезвийного інструменту виконуються операції підготовки лезвийного інструменту до нанесення покриття. На цьому етапі реалізуються такі операції: знежирення інструменту із застосуванням ультразвуку, промивка інструменту, сушка інструменту. Тут, додатково можуть виконуватися операції хімічного очищення та гідроабразивного очищення. Для цього застосовуються спеціальні стави середовищ і режими обробки.
На рис. 4 представлена установка для комплексної ультразвукової обробки відрізних дискових фрез. У якості джерела коливань застосована установка ультразвукових коливань УЗГ і магнітострикційні перетворювачі ПМС, змонтовані на спеціальних ваннах.
Рис. 5 Установка для комплексної ультразвукової обробки дискових фрез
На третьому етапі комплексного технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки лезових інструментів виконуються операції нанесення вакуумного іонно-плазмового покриття. На цьому етапі передбачено виконання наступних операцій:
- азотування інструменту в тліючому розряді;
- іонна бомбардування і прогрів інструменту;
- металізація функціональних елементів інструмента;
- нанесення багатошарового композиційного нітрид-титанового покриття;
- охолодження інструменту.
На рис. 5 представлений загальний вигляд установки Булат 6 для вакуумного іонно-плазмового напилення покриттів на лезовий інструмент. Дана установка дозволяє реалізувати повний комплекс всіх операцій третього етапу комплексного технологічного процесу оздоблювальної обробки лезових інструментів. Циклова продуктивність установки визначається за наступною формулою:
,де ПЦ — циклова продуктивність установки для вакуумного іонно-плазмового напилення покриттів на лезовий інструмент;
uk — кількість робочих позицій;
ТЦ — час повного кінематичного циклу обробки лезових інструментів;
tO — основний час обробки лезових інструментів;
tB — допоміжний час роботи установки;;
P — кількість класів підсистем поворотного пристрою установки.
Рис. 6 Загальний вигляд установки Булат 6 для вакуумного іонно-плазмового напилення покриттів на лезовий інструмент
Рис. 7 Приклад металізації виробів у вакуумній камері.
Зроблено в gif animator, кількість кадрів — 10, розмір анімації — 312 Кб.
На наступному етапі раціонального комплексного технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки дискових фрез виконуються наступні операції:
- Аналіз зовнішнього вигляду і параметрів точності інструментовментов;
- Визначення параметрів шорсткості поверхні функціональних елементів інструментів;
- Визначення параметрів мікротвердості поверхневого шару функціональних елементів інструментів;
- Визначення стійкості інструментів.
Рис.8 Дискова відрізна фреза до виконання всіх етапів раціонального технологічного процесу.
Рис.9 Дискова відрізна фреза після виконання всіх етапів раціонального технологічного процесу.
Висновок
На закінчення можна відзначити, що в даній роботі представлені комплексні дослідження зі створення спеціальних технологічних процесів додаткової оздоблювальної обробки дискових фрез з вакуумними іонно-плазмовими покриттями. Для створення цих технологічних процесів у роботі виконано наступне:
1. Розроблено загальний підхід і методика синтезу раціональної структури технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки функціональних елементів інструментів. Вони грунтуються на морфологічному і функціонально-орієнтованому синтезі раціональних технологічних процесів.
2. Виконано аналіз особливостей розробленого раціонального технологічного процесу. Встановлено залежності і зв'язок параметрів технологічного процесу по виконуваних операціях.
3. У роботі наведена конкретна реалізація раціонального технологічного процесу додаткової оздоблювальної обробки дискових на конкретних прикладах.
Магістерська робота на 1.06.2011 знаходиться в стадії розробки, остаточний варіант буде готовий до грудня 2011 року.
Література
1. Довідників технолога-машинобудівника. У 2-х т. Т.2/Под ред. А.Г. Косилової і Р.К. Мещерякова .- 4-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1986. 656 з.
2. Довідник інструментальника / І.А. Ординарців, Г.В. Філіппов, О.М. Шевченка та ін - К.: Вища, 1987. - 846 с.
3. Боровський Г.В., Григор'єв С.М., Маслов А.Р. Довідник інструментальника / Під загальною ред. А.Р. Маслова. - М.: Машинобудування, 2005. - 464 с.
4. Внуков Ю.М. Нанесення зносостійких покриттів на швидкорізальний інструмент. - Київ, Техніка, 1992. - 143 с.
5. Верещака А.С. Працездатність ріжучого інструменту зі зносостійкими покриттями. М.: Машинобудування: 1993, 336 с.
6. Михайлов О.М. Основи синтезу функціонально-орієнтованих технологій машинобудування. - Донецьк: Технополіс, 2008. 346 с.
7. Хубка В. Теорія технічних систем: Пер. з нім. - М.: Світ, 1987. - 208 с.
8. Методи пошуку нових технічних рішень / Под ред. А.І. Половинкина. - Йошкар-Ола: Мар. кн. вид-во, 1976. - 192 с.
9. Маджид А.Х., Михайлов О.М., Михайлова Е.А., Михайлов Д.А. Деякі особливості структури процесів комбіннірованной оздоблювальної обробки осьових лезових інструментів з іонно плазмовими покриттями. / / Прогресивні технології та системи машинобудування: Міжнародний СБ наукових праць. - Донецьк: ДонНТУ, 2009. Вип. 37. С. 112-120
10. Михайлов О.М. Функціонально-орієнтовані технології. Особливості синтезу нових і нетрадиційних властивостей виробів. / / Машинобудування і техносфера XXI століття. Збірник праць XV міжнародної науково-технічної конференції в м. Севастополі 15-20 вересня 2008 р. У 4-х томах. - Донецьк: ДонНТУ, 2008. Т. 4. С. 290-314.
11. Михайлов О. М., Маджид А. Х., Михайлова О. А., Феник Л. М., Зантур Сахбі Експериментальні дослідження параметрів технологічного процесу комбіннірованной оздоблювальної обробки свердел з бистрорежужей сталі. . / / Прогресивні технології та системи машинобудування: Міжнародний СБ наукових праць. - Донецьк: ДонНТУ, 2009. Вип. 37. С. 112-120
|