Обоснование процесса выглаживания двумя выглаживателями

УДК 621.787 С.В. Шишкина

Курганский государственный университет

ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫГЛАЖИВАНИЯ ДВУМЯ ВЫГЛАЖИВАТЕЛЯМИ

Аннотация. В статье приводятся результаты экспериментальных исследований процесса выглаживания, позволяющие обосновать необходимость его модернизации с позиции инструментального обеспечения.

Ключевые слова: процесс выглаживания, шероховатость, инструмент.

S. V. Shishkina Kurgan State University

RATIONALE FOR THE HONING PROCESS BY MEANS OF TWO SMOOTHERS

Abstract. The article describes the experimental results of the honing process providing a rationale for the importance of its modernization in terms of tooling backup.

Index Terms: honing process, roughness, tool.

Введение

На сегодняшний день известно множество научных работ, авторами которых доказано, что одним из основных факторов, обеспечивающих работоспособность деталей, является качество их рабочих поверхностей.

Технологические процессы изготовления деталей, обеспечивающие заданное качество их рабочих поверхностей, зачастую включают в себя отделочно-упрочня-ющую обработку поверхностным пластическим деформированием (ППД).

Процесс выглаживания является одним из наиболее эффективных и экологически чистых способов обработки ППД, что неоднократно подтверждено практикой.

1 Исследование процесса классического

выглаживания

При выглаживании происходит упрочнение поверхностных слоев, выражающееся в повышении микротвердости и создании благоприятных сжимающих напряжений; исключается шаржирование инородных абразивных частиц и появляется возможность образования регулярной шероховатости поверхности [1].

Обрабатывалась деталь из алюминиевого деформируемого сплава Д16 диаметром 40 мм с исходной шероховатостью Ra=0,8 мкм инструментом АСПК радиусом 3 мм (сферической формы).

Был спланирован некомпозиционный план второго порядка для изучения влияния режимов выглаживания на шероховатость выглаженной поверхности (таблицы 1; 2).

Таблица 1 - Уровни варьирования факторов

Таблица 2 - Матрица некомпозиционного плана второго порядка

Уровень фактора Факторы

hz,MKM So, мм/об n, мин-1

Кодированное обозначение Х1 Х! х3

Верхний (+) 75 0,097 500

Нижний (-) 25 0,07 125

№ Хо Х1 Х2 Хз х1х2 х1х3 Х2Х3 Х12 Х2 хз2 y(Ra,

опыта мкм)

1 + + + 0 + 0 0 + + 0 0,253

2 + + - 0 - 0 0 + + - 0,174

3 + - + 0 - 0 0 + + 0 0,331

4 + - - 0 + 0 0 + + 0 0,146

5 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0167

6 + + 0 + 0 + 0 + 0 + 0,249

7 + + 0 - 0 - 0 + 0 + 0,193

8 + - 0 + 0 - 0 + 0 + 0,277

9 + - 0 - 0 + 0 + 0 + 0,210

10 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,171

11 + 0 + + 0 0 + 0 + + 0,243

12 + 0 + - 0 0 - 0 + + 0,195

13 + 0 - + 0 0 - 0 + + 0,119

14 + 0 - - 0 0 + 0 + + 0,078

15 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,175

В результате обработки данных эксперимента получена следующая зависимость:

Ra = - 0665 - 0,0042011 + 17,08ЭП+0,000141п -

' 3 ' 0 '

-0,07851 Э0 +0,00010312 - 50,8ЭП2 .

' 3 0 ' 3 '0

Анализ полученной зависимости показывает, что наблюдается две разновидности процесса: сглаживающий режим, где параметр шероховатости Ra уменьшается до величины критического натяга, и сглаживающе-упрочня-ющий, при котором начинает возрастать Ra при увеличении натяга, но при этом поверхность детали дополнительно еще и упрочняется.

2 Обоснование процесса выглаживания двумя

выглаживателями

Полученные характерные зависимости параметра шероховатости Ra от натяга, подачи и скорости являются достаточно типичными для этого процесса, а с точки зрения обработки деталей малой твердости также известно, что для них высотные параметры шероховатости получаются значительно грубее, чем для материалов высокой твердости.

Подобного рода зависимости позволяют оптимизировать процесс выглаживания, поскольку одно и то же значение Ra можно получить при разных сочетаниях режимов.

Таким образом, необходимо вторичное выглаживание, поскольку классическое выглаживание во многих случаях не обеспечивает значений параметра Ra<0,2 мкм. Поэтому целесообразной является модернизация конструкции инструмента с включением в нее второго рабочего элемента (индентора), что также позволит повысить производительность процесса (возможно выглаживание при больших значениях подач) (рисунок 1).

Рисунок 1 - Жестко-упругий выглаживатель

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 8

97

Заключение

В статье был исследован процесс классического выглаживания, в результате чего установлено, что не обеспечивается значение параметра Ra<0,2 мкм. Поэтому целесообразно совершенствовать процесс за счет конструкции инструмента.

Список литературы

1 Кузнецов, В. П. Обеспечение требуемого качества поверхностей деталей на основе управления динамической системой процесса выглаживания [Текст]: учеб. пособие / В. П. Кузнецов, В. Г. Горгоц, В. Ф. Губанов, А. Г. Схиртладзе. - Курган : Изд-во Курганского гос. ун-та, 2005. - 85 с.

УДК. 658.512.012

А.С. Пухов, М.М. Федотова

Курганский государственный университет

АГРЕГАТНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП В АВТОМАТИЗАЦИИ

МАЛООПЕРАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Аннотация. В статье рассмотрены возможности аг-регатно-модульного принципа при компоновке различных автоматов и автоматических систем, в том числе автоматически перекомпонуемых.

Ключевые слова: агрегатно-модульный принцип, компоновка автоматы, системы, малооперационные технологии.

A.S. Pukhov, M.M. Fedotova Kurgan State University

IINTEGRATED MODULAR PRINCIPLE IN AUTOMATION OF TECHNOLOGIES WITH LITTLE NUMBER OF OPERATIONS

Abstract. The article considers the potential of the integrated modular principle in configuration of various automated devices and systems including automatically repackaged.

Index Terms: integrated modular principle, configuration of automated devices, systems, technologies with little number of operations.

Введение

Агрегатно-модульный принцип (АМП), применяемый при компоновке технических объектов, основан на идее их агрегатирования из нормализованных (унифицированных) узлов, механизмов и деталей. Использование АМП является одним из эффективных направлений в современном машино- и станкостроении. Его применение существенно сокращает сроки проектирования и затраты на изготовление, повышая надежность оборудования и машин. Вначале АМП применялся при создании агрегатных станков для обработки корпусных деталей. Использование нормализованных компонентов в данных станках составило свыше 90%. В дальнейшем на базе АМП в станкостроении осуществлялось создание компоновок оборудования с более сложной кинематической структурой. Например, станки токарной и фрезерно-расточной групп, намного дольше сохранявшие традиционную кинематическую структуру, стали компоноваться на основе АМП посредством создания таких унифицированных блоков, как шпиндельные

узлы, приводы главного и инструментальных шпинделей, приводы подач, устройства управления и т.п.

1 Связь АМП с международной системой ISO

Системный характер развития и расширенного применения АМП получает при создании станков с ЧПУ с использованием Международной системы кодирования информации (ISO) и единого обозначения в ней осей координат В системе ISO ось координат Z принимают всегда параллельной оси главного шпинделя станка (рисунок 2), а ось X - всегда горизонтальной. Вращательные движения вокруг осей X, Y, Z обозначают буквами а, в, с (рисунок 1).

Рисунок 1 - Компоновки токарного станка и промышленного робота с обозначениями осей и движений

Способ обозначений на основе ISO распространился и на другие машины, действие которых связано с координатным перемещением узлов: контрольно-измерительные машины (КИМ); промышленные роботы и др. Основные оси координат, по которым перемещаются узлы КИМ и роботов, обозначаются также в соответствии с системой ISO.

Соединение АМП с ISO позволило снабдить агрега-тированные компоновки математическими свойствами. На основе применения теории множеств и алгебры логики получена возможность рассматривать любую компоновку как упорядоченное множество блоков, а сопряжения блоков - как логические отношения между элементами этого множества. Такой системный поход позволил представлять компоновки структурными формулами и посредством математических операций формализовать процесс получения новых компоновочных решений при создании модулей для автоматизированных систем (АС) [1].

2 Принципы компоновки и свойства

двухпозиционных модулей

Модульный принцип компоновки способствует эффективному созданию из набора унифицированных блоков программно-управляемых двухпозиционных и многопозиционных модулей АС путем наращивания компонентов однопозиционных конструкций. При этом как при встраивании в АС, так и использовании автономных модулей в настоящее время предпочтение отдается двухпозицион-ным, т.к. они более простые в автоматизации и изготовлении, более надежные и удобные в управлении и обслуживании по сравнению с многопозиционными, конструкции которых значительно усложняются с переходом на программное управление. Кроме того, двухпозиционные модули легко настраиваются как для параллельной обработки (в том числе двух разных изделий), так и для последовательной обработки одного изделия, а применение систем с ЧПУ положительно влияет на их компоновку и позволяет значительно расширить технологические возможности.

98

ВЕСТНИК КГУ, 2013. № 2