Підвищення ефективності вібраційно-відцентрового оброблення деталей вільними абразивами

Abstract

Роботу присвячено підвищенню ефективності вібраційно-відцентрового оброблення деталей машин складної геометричної форми і малої жорсткості в сипучому абразивному робочому середовищі. Розроблено математичну модель процесу ВВО з визначенням сил різання і зняття металу та інших технологічних параметрів. Обгрунтовано вибрану схему вібраційно-відцентрової установки з робочою камерою в карданному підвісі. Проведено аналіз впливу параметрів технологічного процесу на вібраційно-відцентрове оброблення. Розроблено програму і методику проведення експериментальних досліджень. Спроектовано і виготовлено експериментальні зразки вібраційно-відцентрових установок. Представлено результати експериментальних досліджень впливу технологічних параметрів на продуктивність вібраційно-відцентрового оброблення і якість оброблюваних поверхонь деталей. Встановлено оптимальні значення параметрів технологічного процесу для досягнення максимальної продуктивності і якості вібраційно-відцентрового оброблення. Розроблено інженерну методику визначення параметрів технологічних процесів вібраційно-відцентрового оброблення для досягнення максимальної продуктивності процесу, отримання мінімальної чи потрібної шорсткості і мікротвердості поверхневого шару оброблюваної поверхні. Проведено техніко-економічне обґрунтування розробленого технологічного процесу.

Работа посвящена повышению эффективности вибрационно-центробежной обработки (ВЦО) деталей машин сложной формы и малой жесткости в сыпучей абразивной рабочей среде. Выведено аналитические зависимости взаимодействия абразивной гранулы с обрабатываемой поверхностью. Разработана математическая модель процесса ВЦО по определению сил резания и снятие металла и других технологических параметров. Обосновано выбранную схему вибрационно-центробежной установки с рабочей камерой в карданном подвесе. Проведен анализ влияния параметров технологического процесса на вибрационно-центробежную обработку. Разработана программа и методика проведения экспериментальных исследований. Спроектированы и изготовлены экспериментальные образцы вибрационно-центробежных установок. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния технологических параметров на производительность вибрационно-центробежной обработки и качество обрабатываемых поверхностей деталей. Установлены оптимальные значения параметров технологического процесса для достижения максимальной производительности и качества вибрационно-центробежной обработки. В первом разделе на основании анализа литературных источников, проведенных экспериментальных исследований вибрационной обработки поверхностей деталей машин сыпучей абразивной средой установлено, что существующие технологии не в полной мере обеспечивают необходимую производительность и качество обрабатываемых поверхностей. На основании обобщения результатов многих исследований приведена качественная характеристика технологических параметров вибрационной обработки и определены пути повышения её производительности. Во втором разделе проведено моделирование технологического процесса вибрационно-центробежной обработки поверхностей деталей машин. Разработана теоретическая модель силового взаимодействия абразивной гранулы рабочей среды с обрабатываемой поверхностью детали. На основании энергетического уровня рабочей среды предложена математическая модель технологического процесса вибрационно-центробежной обработки. Определено величину удельной кинетической энергии рабочей среды и основных параметров технологического процесса. В третьем разделе приведены программа и методика экспериментальных исследований для определения основных закономерностей процесса вибрационно-центробежной обработки, производительности и качества обрабатываемых поверхностей, а также технологических возможностей. Для проведения исследований технологического процесса разработаны и изготовлены экспериментальные установки с использованием карданного подвеса рабочей камеры двох типов. В четвертом разделе наведены результаты экспериментальных исследований технологических параметров вибрационно-центробежной обработки. Установлено влияние амплитуды и частоты угловых колебаний на параметры технологического процесса. Дана характеристика изменения шероховатости обрабатываемой поверхности на протяжении всего цикла обработки. Полученные уравнения регрессии математических моделей и раскодированные адекватные уравнения параметров вибрационно-центробежной обработки позволяют рассчитать производительность технологического процесса и определить качество обрабатываемых поверхностей. В пятом разделе представлены возможности использования результатов исследования для технологического обеспечения вибрационно-центробежной обработки. На основании закономерностей, выведенных в результате исследований, установлено характер технологического процесса, что позволяет управлять им. Разработана инженерная методика определения параметров технологических процессов вибрационно-центробежной обработки для достижения максимальной производительности процесса, получение минимальной или необходимой шероховатости и микротвердости поверхностного слоя обрабатываемой поверхности. Проведено технико-экономическое обоснование разработанного технологического процесса.

The thesis is devoted to increasing the effectiveness of vibration-centrifugal processing of machine parts with complex geometry and low rigidity in loose, abrasive working medium. The mathematical model is developed of the technological process of vibration-centrifugal processing by defining forces of metal cutting and removing and other technological parameters. The chosen scheme is substantiated of vibration-centrifugal installation with working chamber in gimbul suspension. The analysis is carried out of the influence of technological process parameters on vibration-centrifugal processing. The program and methods are developed for experimental research. Experimental samples are designed and produced of vibration-centrifugal installation. The results of experimental research are presented of the influence of technological processes on the performance of vibration-centrifugal processing and on the quality of machined surfaces. The optimal values are determined of technological process parameters for the maximum performance and quality of vibration-centrifugal processing. The engineering methods are developed to determine the parameters of vibration-centrifugal processing for obtaining maximum process performance, receiving minimum or desired roughness and microhardness of surface layer of processed surface. Technical and economic substantiation carried out of developed technological process.