Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ЧАШЕЧНЫМИ РЕЗЦАМИ

Авторы:
Город:
Белгород
ВУЗ:
Дата:
03 марта 2016г.

Интенсификация и модернизация современного производства связана с созданием эффективной техники и оборудования, к которым предъявляется совокупность требований к точности функционирования, к эксплуатации и качеству выпускаемой продукции. Создание сложного и высокопроизводительного оборудования требует постоянной оптимизации его технических характеристик, увеличения степени автоматизации, снижения материалоемкости и металлоемкости, повышения требований к эффективности работы. Недостаточный уровень надежности и долговечности оборудования влечет за собой значительные потери в промышленности, связанные с затратами на его ремонт, техническое обслуживание и диагностику в связи с износом и повреждениями. Для ремонта помольных агрегатов применяют нестационарные металлорежущие переносные станки [1, 2, 4 - 7].

Проблема достижения установленной точности и шероховатости при ремонтной обработке внутренних поверхностей цапф опорных узлов помольных агрегатов (Рисунок 1) включает в себя задачу определения возможности применения чашечных резцов, т.к. их износ влияет на точность обработанной поверхности, а также на изменение шероховатости поверхности.

В связи со сложностью варьирования факторов при проведении экспериментальных обработок натурных образцов, а так же с большими материальными затратами и затратами времени, для исследования точности и шероховатости ремонтируемой поверхности применялось физическое моделирование процесса обработки цапф опорных узлов помольных агрегатов.

Исследования проводились на токарном станке с применением модели (Рисунок 2), обеспечивающей ремонтное восстановление детали в соответствии с предложенным способом обработки и с применением чашечных резцов. При постановке эксперимента на физической модели необходимо придерживаться условий геометрического, кинематического и динамического подобий.

При соблюдении условий геометрического подобия, должно сохраняться постоянство следующих величин:



где D/ - внутренний диаметр восстанавливаемой поверхности цапфы опорного узла; D - внутренний диаметр детали (образца) физической модели; hm¢ ax -   максимальный размер дефектов формы цапфы опорного узла; hmax -   максимальный размер дефектов формы детали (образца) физической модели; с – коэффициент подобия.


Для выполнения условий кинематического подобия процесс ремонтной обработки деталей физической модели должен регулироваться так, чтобы одинаковые точки контура натуральной детали и контура детали физической модели перемещались в пространстве относительно выбранной базы по геометрически подобным путям в подобных промежутках времени. При динамическом подобии следует стремиться к тому, чтобы многогранники сил, построенные в паре сходственных точек цапфы опорного узла помольного агрегата и физической модели, расположенные подобным образом в пространстве и во времени, были подобны, т.е. различались только масштабом. Для проведения физического моделирования в качестве образцов использовались детали типа труб, изготовленные из стали 35Л ГОСТ – 977-88. Для проведения экспериментальных исследований по определению влияния различных факторов процесса ремонтной обработки на точность и шероховатость внутренней цилиндрической поверхности цапф опорных узлов мельничных агрегатов в качестве основного показателя, характеризующего исследуемый параметр, была принята величина отклонения размера внутреннего диаметра обработанного образца. В ходе реализации экспериментов проводились измерения частоты вращения шпинделя, скорости резания, подачи, глубины резания, величины углов установки чашечного резца, диаметра обработанной поверхности, величины шероховатости. Для этого применяли скобу индикаторного типа, тахометр часовой, секундомер и нутромер.


Для проведения данного эксперимента по определению возможности обеспечения точности обработки детали опорного узла при предлагаемом способе был изготовлен резцедержатель (Рисунок 3). Известно, что резцы из твердого сплава, например, ВК8 применяют, главным образом, для черновой обработки чугунных заготовок, а для восстановления изделий из термообработанных сталей и труднообрабатываемых материалов режущая часть резцов выполняется из сталей, например, Р14Ф4. Наиболее широко при механической обработке и ремонтном восстановлении нетермообработанных материалов используют чашечные резцы из быстрорежущей стали PI8 или из твердых сплавов, например, T15K6 или сплава TI4K8, занимающего среднее положение в титано-вольфрамово-кобальтовой группе. Для чашечных резцов, которые изготавливают из быстрорежущей стали PI8 и применяют для токарной обработки, характерен износ в основном по задней поверхности, на которой в процессе точения появляется и постепенно увеличивается равномерная коническая фаска. Но на последней стадии износа, при повышении силовой и тепловой напряженности процесса резания, появляется адгезионный износ [3]. Максимальная стойкость ротационных резцов с режущими пластинами из сплава T5K10 составляет 130 мин. Стойкость ротационных резцов, которые оснащены режущими пластинками из стали TI5K6, составляет примерно 330 мин [3].


Стойкость ротационных резцов с режущими пластинами из сплава ВК8 составляет 200 мин. На основании исследований известно, что оптимальная поверхность при механической обработке образуется ротационными резцами с режущими пластинами из твердого сплава ВК8. Это объясняется наилучшими условиями стружкообразования, медленным развитием износа задней поверхности резца и округления режущей кромки [3].

На основании анализа установлено, что при использовании чашечных резцов при обработке стали 35Л ГОСТ – 977-88 необходимо применять твердый сплав ВК8. Процесс обработки в этом случае происходит стабильно, образуя поверхности заданной шероховатости. При проведении экспериментальных исследований процесса обработки в качестве образцов использовались заготовки типа трубчатых изделий из стали 35Л ГОСТ – 977-88, геометрически подобные по размерам обрабатываемой цапфе опорного узла мельничного агрегата. Варьировались параметры в следующих интервалах: подача - 0,2…1,5 мм; глубина резания - 0,2…1 мм; скорость резания: 0,9…1,5 м/с. Замер диаметра проводился после каждого прохода. Условия резания: сухое, без применения СОЖ. Применяемый резец имел следующие геометрические параметры: радиус режущей чашки резца: 16 мм; передний угол резца: 240; угол установки резца в горизонтальной плоскости: 10…600; угол установки резца в вертикальной плоскости: 10…300.

Образец закреплялся в трехкулачковом патроне и опирался на опоры модели. Частота вращения шпинделя станка остается постоянной для каждого определенного режима испытания. Частота вращения образца цапфы опорного узла выбирается исходя из заданной скорости резания, на токарный станок устанавливается и крепится физическая модель, выполненная  по разработанной схеме обработки. Для анализа точности применяли нормальный закон распределения.

Если поместить полученную кривую нормального распределения в систему координат, началом которой служит среднее значение заданного размера, то значение абсциссы представляет собой значение погрешности обработки, а закон распределения размеров будет законом распределения погрешностей обработки образцов цапф опорных узлов, входящих в партию для проведения эксперимента. Исследование точности обработки с помощью кривых распределения позволяет составить нормативы точности по величинам полей рассеивания, которые можно получать при различных методах обработки, а задачей данного исследования является определение точности получения геометрических размеров и величины шероховатости при разработанном способе обработки.



Список литературы

1.     Пат. 75339 Российская Федерация, МПК7 В23В5/00. Станок для обработки цапф помольных мельниц / М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Федоренко// заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2008104754/22 (005171); заявл. 19.05.07; опубл. 10.18.08, Бюл. №22. – 1 с.

2.     Пат. 89830 Российская Федерация, МПК7 В23В5/00. Станок для обработки внутренних поверхностей цапф помольных мельниц / Т.М. Санина, Ю.А. Бондаренко, М.А. Федоренко // заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2009132048/22; заявл. 25.08.09; опубл. 20.12. 09, Бюл. № 35. – 1 с.

3.     Справочник инструментальщика / Под общ. Ред. И.А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987. – 830 с.

4.     Федоренко, М.А. Исследование обеспечения необходимой шероховатости поверхности крупногабаритных вращающихся деталей приставными станочными модулями/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Федоренко// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова.- 2008.- № 2. - С. 35-38.

5.     Федоренко, М.А. Технология обработки торцов барабанов вращающегося оборудования/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Санина, В.Г. Афонин, С.И. Антонов// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2013. - № 4. - С. 65-66.

6.     Федоренко, Т.М. Анализ потери работоспособности цапф шаровых мельниц / Т.М. Федоренко, А.А. Погонин, М.А. Федоренко// Технология машиностроения. – 2009. – № 1. – С. 30–31.

7.     Федоренко, Т.М. Восстановление работоспособности цапф помольных мельниц с применением переносного станка/ Т.М. Федоренко, М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко// Технология машиностроения. - 2009. - № 3. С. 20-21.