Підвищення ефективності фінішної обробки деталей гідроапаратури на основі вибору раціональної структури і параметрів операцій

Abstract

Дисертація присвячена розробці ефективних операцій фінішної механічної обробки деталей гідроапаратури. Для цього обґрунтовано технологічні закономірності формування параметрів якості й точності при абразивній і лезовій обробках з урахуванням температурного й силового факторів, що дозволило зробити вибір раціональної структури й параметрів операцій. На основі аналітичного визначення миттєвої й середньої температури й глибини проникнення тепла в поверхневий шар оброблюваної деталі при шліфуванні обґрунтовані умови підвищення якості й продуктивності обробки, які складаються в істотному зниженні інтенсивності тертя зв'язки круга з оброблюваним матеріалом і збільшенні швидкості круга. Теоретично узагальнені результати досліджень температури при шліфуванні й показана визначальна роль у формуванні параметрів якості обробки середньої температури при шліфуванні, обумовленої тертям зв'язки круга з оброблюваним матеріалом. Теоретично доведена можливість істотного підвищення якості, точності й продуктивності обробки отворів за рахунок застосування технології високошвидкісного фрезерування кінцевими фрезами. Проведено експериментальну перевірку теоретичних рішень. Розроблені і впроваджені ефективні операції високошвидкісного фрезерування глухих і наскрізних отворів і дугових пазів шириною 2,5...5 мм у деталях із загартованих сталей на сучасних верстатах із ЧПУ типу “Picomax 60”; операції внутрішнього і плоского шліфування відповідальних деталей із загартованих сталей, що вилучають припіки і мікротріщини на оброблюваних поверхнях.

Диссертация посвящена разработке эффективных операций финишной механической обработки деталей гидроаппаратуры. Для этого обоснованы технологические закономерности формирования параметров качества и точности при абразивной и лезвийной обработках с учетом температурного и силового факторов, что позволило произвести выбор рациональной структуры и параметров операций. На основе аналитического определения мгновенной и средней температуры и глубины проникновения тепла в поверхностный слой обрабатываемой детали при шлифовании обоснованы необходимое и достаточное условия повышения качества и производительности обработки, которые состоят в существенном снижении интенсивности трения связки круга с обрабатываемым материалом и увеличении скорости круга. Теоретически обобщены результаты исследований температуры при шлифовании и показана определяющая роль в формировании параметров качества обработки средней температуры при шлифовании, обусловленной трением связки круга с обрабатываемым материалом. Теоретически доказана возможность существенного повышения качества, точности и производительности обработки отверстий за счет применения технологии высокоскоростного фрезерования концевыми фрезами, что является перспективным направлением в механической обработке. Аналитически обоснованы принципиальные отличия в формировании величины упругого перемещения в технологической системе при внутреннем продольном и врезном шлифовании, что позволило выявить новые условия уменьшения погрешностей обработки отверстий, состоящие в установлении непрерывной во времени радиальной подачи и максимально достижимой на станке (на переходе выхаживания) скорости детали. Проведены экспериментальные исследования параметров качества и производительности обработки, позволившие проверить и уточнить полученные теоретические решения. Так, экспериментально установлено, что глубины проникновения тепла в поверхностный слой обрабатываемой детали при шлифовании значительно превышают глубины шлифования. А это свидетельствует о наличии интенсивного трения связки круга с обрабатываемым материалом и преобладании средней температуры при шлифовании в формировании параметров качества обработки. Показано также, что при лезвийной обработке, вследствие более низкой силовой напряженности процесса, глубины проникновения тепла в поверхностный слой обрабатываемой детали меньше, чем при шлифовании. Экспериментально установлено, что при высокоскоростном фрезеровании в отличии от процессов шлифования на обработанных поверхностях отсутствуют температурные дефекты, а микротвердость обработанной детали соответствует исходной микротвердости. Обеспечивается высокая точность обработки отверстий − отклонение от цилиндричности в пределах 0,01 мм, чего, например, не достигалось ранее при растачивании и последующем хонинговании глухих отверстий 10,6 мм и длиной 26 мм в блоке цилиндров, изготовленном из стали 7ХГ2ВМФ твердостью HRC 51...56. Обеспечивается также увеличение в 2,5 раза производительности обработки и до 4 раз стойкости твердосплавных концевых фрез. На этой основе разработаны эффективные операции высокоскоростного фрезерования твердосплавными концевыми фрезами глухих и сквозных отверстий и дуговых пазов шириной 2,5…5 мм в деталях из закаленных сталей на современных высокооборотных станках с ЧПУ типа “Picomax 60”. Экспериментально установлено, что основным путем устранения прижогов и микротрещин на обрабатываемых поверхностях при шлифовании является снижение интенсивности трения в зоне резания за счет применения более мягких и импрегнированных абразивных кругов. На этой основе разработаны эффективные операции внутреннего и плоского шлифования деталей “кожух” и “рычаг” из закаленных сталей. Теоретически и экспериментально определены также условия повышения эффективности глубинного алмазного шлифования по температурному критерию на операции вышлифовки канавок при изготовлении концевых фрез и сверл из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. Внедрение в производство разработанных финишных операций абразивной и лезвийной обработки позволило повысить точность, качество и производительность.

The thesis is devoted to the hydraulic equipment parts finishing effective operations development. To this purpose technological characteristics of the quality and accuracy formation in grinding and cutting are grounded, taking into account the temperature and force factors, which make a rational choice of the operation structure and parameters. Necessary and sufficient conditions of machining quality and productivity improvement are proved on the basis of analytical definition of instant and average temperature and heat penetration depth to the surface layer in grinding. These conditions are determined by essential decreasing in wheel bond and processed material friction intensity and wheel speed increasing. Results of grinding temperature researches are theoretically generalized and the average grinding temperature defining role in formation of processing quality parameters is shown, while the temperature caused by the friction. Possibility of essential improvement of quality, accuracy and productivity of processing of apertures at the expense of application of technology of high speed milling by spiral-end mills that is a perspective direction in machining is theoretically proved. The machining quality and productivity experimental research confirm the accuracy of the theoretical solutions. On the basis mentioned above effective operations of apertures and arc 2,5 … 5 mm grooves high speed milling by hard alloy spiral-end mills in parts made from the hardened steels are developed while on modern high speed CNC machine tools, for example “Picomax 60” type. Besides internal and flat grinding operations components to machine works made from responsible hardened steels are also introduced.