Забезпечення точності лезової та абразивної обробки отворів у деталях гідравлічної апаратури

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуальної проблеми забезпечення точності лезової та абразивної обробки отворів у деталях гідравлічної апаратури на основі зниження силової напруженості процесу різання й науково обґрунтованого вибору раціональних параметрів операцій. Для цього отримала подальший розвиток математична модель визначення похибок механічної обробки отворів, викликаних виникненням у технологічній системі пружних переміщень. Теоретично доведено незалежність пружного переміщення від положення й кількості лез розгортки при її неспіввісному розташуванні з оброблюваним отвором, що визначає можливість підвищення точності обробки отвору при використанні розгорток із різнонахиленими зубами. Показано, що за рахунок застосування цих розгорток похибки обробки отвору можуть бути меншими, ніж при розточуванні. Теоретично обґрунтовано можливість зменшення радіальної й тангенціальної складових сили різання при розгортанні отворів із припуском, що знімається нерівномірно, зі зменшенням кута нахилу зуба розгортки. Експериментально встановлено, що застосування зазначених вище розгорток стабільно забезпечує відхилення розміру отвору в межах 3 мкм і шорсткість поверхні Rа=0,3–0,8 мкм. Теоретично обґрунтовано можливості суттєво зменшення шорсткості оброблюваної поверхні при внутрішньому шліфуванні за рахунок зменшення різновисотності розташування ріжучих зерен на робочій поверхні круга. На основі проведених досліджень розроблено та впроваджено на ряді машинобудівних підприємств ефективні технології фінішної механічної обробки отворів у деталях гідравлічної апаратури, що дозволило забезпечити необхідну точність обробки.

Диссертация посвящена решению актуальной проблемы обеспечения точности лезвийной и абразивной обработки отверстий в деталях гидравлической аппаратуры на основе снижения силовой напряженности процесса резания и научно обоснованного выбора рациональных параметров операций. Для этого в работе получила дальнейшее развитие математическая модель определения погрешностей обработки отверстий, вызванных возникновением в технологической системе упругих перемещений, что позволило с единых позиций обосновать условия обеспечения точности лезвийной и абразивной обработки отверстий в деталях гидравлической аппаратуры и определить значительные технологические возможности развертывания отверстий развертками с наклонными и разнонаклонными зубьями. Теоретически определены условия уменьшения основного времени обработки отверстия при растачивании с учетом ограничения по точности размера обрабатываемого отверстия, которые состоят в установлении оптимального количества проходов инструмента и распределении припусков по проходам в соответствии с законом убывающей геометрической прогрессии и реализации режима высокоскоростного резания. Теоретически доказана независимость упругого перемещения, возникающего в технологической системе при развертывании отверстия в условиях съема неравномерного припуска, от положения зубьев развертки, чем определена возможность стабильного протекания процесса обработки во времени и эффективность его осуществления за счет применения разверток с наклонными и разнонаклонными зубьями, которые позволяют снизить интенсивность возникающих вынужденных колебаний и тем самым обеспечить необходимую точность обработки. При этом установлено, что величина упругого перемещения обусловлена неуравновешенностью как радиальных, так и тангенциальных составляющих силы резания. Разработана математическая модель определения с позиции косоугольного резания силы резания в условиях съема неравномерных припусков при обработке отверстий развертками с наклонными зубьями и показано, что с увеличением угла наклона зуба развертки тангенциальная и радиальная составляющие силы резания и погрешность обработки отверстия уменьшаются, а учет в расчетах силы трения, действующей вдоль режущего зуба развертки, приводит в соответствие расчетные и экспериментальные значения составляющих силы резания. На этой основе разработаны новые конструкции разверток с конхоидальной, разнонаклонной и сферической формами рабочей части, характеризующиеся повышенной жесткостью и виброустойчивостью. Экспериментально установлено, что их применение стабильно обеспечивает отклонение размера отверстия в пределах 3 мкм и шероховатость поверхности Rа=0,3–0,8 мкм. Предложены новые эффективные технологические среды на основе технического олона и моноэтаноламида, позволяющие на 10–20% повысить стабильность параметров точности и шероховатости обрабатываемой поверхности, а также на 25–30% увеличить стойкость развертки. Теоретически обоснованы условия существенного уменьшения шероховатости обработанной поверхности при внутреннем шлифовании за счет уменьшения разновысотного расположения режущих зерен на рабочей поверхности круга и показаны возможности уменьшения трудоемкости последующих финишных операций обработки свободным абразивом. На основе проведенных исследований разработаны и внедрены в производство эффективные технологии финишной механической обработки отверстий в деталях гидравлической аппаратуры.

The dissertation is devoted to the solving urgent problems of providing precision both edge cutting and abrasive machining holes in parts of the hydraulic equipment based on reducing tension power cutting process and scientifically grounded choice of operations rational parameters. To solve the task it was further developed mathematical model to define machining holes errors which caused by the emergence of technological system of elastic displacements. It was theoretically proved that the elastic displacement is independent to the teeth reamer position and the number of reamer teeth in its misalignment location according to the hole to be machined. It defines the possibility of increasing the accuracy of holes using reamers with unequal directions of teeth. It is shown that by the use of these reamers the hole’ accuracy may be more than that in boring. It theoretically justified reducing the radial and tangential force component in the reaming of an uneven stock to be removed with decreasing inclination angle of the reamer tooth. It is experimentally found that the use of the reamers mentioned above consistently provides the size of the hole deviations within 3 µm and Ra surface roughness up to 0.3 – 0.8 µm. It is theoretically grounded capabilities significantly reduce the roughness of the surface machined during internal grinding by reducing the difference of the heights of cutting grains on the wheel working surface. On the basis of the research developed and implemented a number of engineering companies efficient technologies finish machining holes in the hydraulic equipment parts, allowing for the necessary machining accuracy.