Учебное пособие 782

станков с ЧПУ, как наиболее соответствующих требованиям оптимального использования данных инструментов. Однако не все станки с ЧПУ имеют технические характеристики удовлетворяющие оптимальные значения жесткости, скорости резания, кинематической точности, мощности главного привода и привода подач. Высокие скорости резания приводят к повышению температуры резания и ухудшению формирования стружки, значительно усложняется процесс дробления и удаления стружки. Требуется более надежная защита, как станка, так и работающего на нем. Часто эти факторы препятствуют автоматизации конкретной операции.

Инструменты с режущей керамикой и современные станки с ЧПУ и “обрабатывающие центры” позволяют во многих случаях обработки увеличить скорость резания и фактическую производительность. При этом экономический эффект может быть значительно повышен, если помимо сокращения основного времени будет сокращено и вспомогательное время.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.06-114-529.1

ДЕМПФИРУЮЩИЕ БОРШТАНГИ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ

В.Т. Трофимов, В.В. Трофимов, Ю.В. Трофимов

Выпускаемые в настоящее время ведущими станкопроизводителями прецизионные расточные станки и обрабатывающие центры обладают высокой скоростью вращения шпинделя до 40 000 об/мин. Такая динамика требует применения соответствующих инструментальных конструкций, демпфирующих уменьшение жесткости при возникновении резонансных частот колебаний.

Нами проводились исследования процесса демпфирования при оптимизации геометрических параметров конструкций борштанг и посредством гидравлического SQUEEZE-фильтра (СФ).

Наблюдаемое повышение жесткости в зоне резонансных колебаний для геометрически оптимированной борштанги составляет 36-

38%. Для усиленных конструкций борштанг жесткость увеличивается в 1,8-2,2 раза.

Конструкции борштанг с СФ отличаются от традиционных тем, что полость между корпусом борштанги и инструментальным конусом заполняется жидкостью . Это приводит к некоторой потере статической жесткости, однако возникновении динамических нагрузок такая конструкции начинает активное демпфирование перемещения режущей кромки. Увеличение жесткости в области наиболее характерных частот 200-600 Гц составляет до 3-8 раз.

Наличие в конструкции таких борштанг пружинной мембраны

иполости для масла, которые составляют СФ и обеспечивают условия возникновения эффекта squeeze-ленты, потребовали проведения большого количества экспериментов для оптимизации конструкции борштанг. Были исследованы различные конструкции лобовых пружинных мембран, свободно подвешенных депфирующих элементов

иварианты их соединения с корпусом борштанги, влияние геометрических характеристик гидрополостей на активизацию демпфирования масляной squzee-ленты, влияние вязкости масла на демпфирующую способность.

Было установлено, что пружинная мембрана должна иметь сферическую форму со внутренним радиусом близким к радиусу корпуса. При этом достигается уменьшение статической жесткости не более чем на 20%. Гидрополости должны иметь прямоугольное сечение шириной 1-2 мм и глубиной 0,2-0,4 мм. Исследованные жидкости имели вязкость в пределах 25-1000 сСт. Наиболее оптимальная вязкость определена в диапазоне 25-100 сСт.

Геометрически оптимированные борштанги и конструкции с СФ опробованы на различных моделях оборудования. Отмечено улучшение условий резания, снижение высоты микронеровностей, уменьшение вибраций при выполнении предварительных переходов.

Стоимость демпфирующих борштанг превышает стоимость традиционных не более чем на 17-21%, однако большая производительность обработки и улучшение ее качества позволяет окупить разницу в стоимости в течение 90-120 рабочих часов.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.047.7

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТА РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ

В.В. Трофимов, В.Т.Трофимов, Ю.В.Трофимов

Получение сверхглубоких отверстий и пазов в различных материалах посредством комбинированной обработки металлической арматуры требует предварительного задания оптимальных режимов. Повышенные требования к расчету рабочих параметров определяются закрытой конструкцией обрабатываемой ячейки и сложностью исправления брака.

Авторами разработаны алгоритмы расчета рабочих режимов комбинированной обработки при различной интенсивности ультразвукового поля, которые позволяют получить заключение для технолога об эффективности обработки.

Наиболее сложной задачей при создании математического обеспечения являлось создание расчетных уравнений изменения плотности тока. В исследованном случае помимо величины тока в ячейке контролируемой характеристикой оставалось только время процесса. Наши эксперименты показали, что моделирование процесса по этим параметрам практически не дает возможности разработки надежных алгоритмов, которые могут быть применены в реальных условиях производства. Поэтому решение задачи проводилось путем использования параболического дифференциального уравнения второго порядка (уравнение теплопроводности) с разработкой оригинального анодного коэффициента. Его получение позволило впервые произвести расчет перемещения анодной границы в условиях нестационарного процесса.

Алгоритм расчета режимов комбинированной обработки включает блок исходных данных: начальный межэлектродный зазор, физические характеристики заготовки и арматуры, нормальную

электропроводность электролита, кавитационные параметры поля. Затем по величине рабочей частоты определяется диаметр газовой каверны в зоне развитой кавитации. При превышении ее номинального диаметра над диаметром обрабатываемого отверстия следует изменить параметры ультразвукового поля и повторить предшествующие расчеты. После этого производится расчет интенсивности ультразвукового воздействия на зону обработки. Далее определяют величину суммарного давления в зоне растворения, влияющего на интенсивность массопереноса и величину предельной плотности тока. Затем производится расчет предельной плотности тока, глубины обработки, скорости обработки и времени. После этого результаты выводятся на печать.

Для схемы обработки с локализацией ультразвукового воздействия в пределах зоны растворения разработан более сложный алгоритм. Он содержит блоки сравнения интенсивности ультразвукового поля и прочности материала заготовки, блок расчета изменения электропроводности в зависимости от частоты и интенсивности колебаний. В остальных элементах общая схема определения рабочих режимов комбинированной обработки сходна с алгоритмом описанным выше.

Воспроизводимость модельных и экспериментальных величин характеризуется довольно высокой сходимостью, в пределах 5-7%. На наш взгляд это объясняется эффективным воздействием на процесс анодного растворения ультразвукового поля.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.914

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МНОГОИНСТРУМЕНИТАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ

Ю.М. Данилов

Приводятся математические модели процесса многоинструментального фрезерования

Для быстрого расчета на ЭВМ необходимо иметь математические модели процесса многоинструментального фрезерования.

Подача на зуб фрезы в зависимости от твердости стали и глубины резания

Скорость резания

Мощность резания для торцовых и дисковых двухсторонних

фрез

Для дисковых трехсторонних, цилиндрических, концевых (для обработки плоскостей), радиусных, прорезных и угловых фрез

Определены коэффициенты на условия обработки при многоинструментальном фрезеровании деталей из стали

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.047.

ЗАЧИСТНЫЕ ОПЕРАЦИИ НА ЧУГУННЫХ РЕШЕТКАХ И ЭКОЛОГИЯ

В. П. Смоленцев, В.И. Гунин, О. Н. Кириллов

На Воронежском механическом заводе в течении нескольких лет существовала проблема удаления заусенцев, притупления острых кромок и удаления облоя на чугунных решетках 419.00.407 – 01, полученных литьем. Увеличение выпуска товаров народного потребления и в частности решеток, еще более обострило существовавшую проблему. На ВМЗ зачистка граней решеток осуществлялась ручными пневматическими машинами ПМ – 39 – 150. Этот процесс сопровождается большим выделением частиц металлической пыли. У рабочих наблюдаются расстройства слизистых оболочек носа, горла, часты болезни верхних дыхательных путей. Годы работы на таком участке могут привести к хроническим заболеваниям легких.

Работа с ручным пневматическим инструментом приводит к тому, что у рабочих происходит снижение болевой, температурной, вибрационной чувствительности рук. По окончании смены наблюдаются ноющие боли, происходит снижение силы костей рук, изменяется цвет кожи. В зависимости от длительности работы с виброинструментом происходят изменения в суставах. У рабочих часто происходит расстройство общего состояния организма, нервной системы, ухудшается сон, аппетит. В цехе очень высока текучесть кадров.

Никакие материальные доплаты не помогают добиться стабильности кадрового состава. Люди не выдерживают такую работу и уходят. Применяемые профилактические мероприятия: использование термоизоляционных и виброгасящих насадок из губчатой резины, вибрационных рукавиц подача к виброинструменту подогретого сжатого воздуха, балансировка инструмента, специальные сидения и виброгасящая обувь, ограничение времени контакта рабочих с вибромашинами (не более рабочей смены) и непрерывного воздействия вибрации (не более 30 минут), производственно – техническая гимнастика, воздушные и гидропроцедуры, самомоссаж, витамины “C”, “B” - все это может лишь частично снизить последствия воздействия вибрации на организм человека. Кардинально решить проблему можно лишь заменив виброзачистку граней решеток другими операциями.

Воронежским государственным техническим университетом предложен способ зачистки граней решеток нежестким электродомщеткой. Этот процесс осуществляется механически в рабочей среде с наложением электрического тока. Рабочая среда представляет собой раствор обычной станочной эмульсии: 97% Н2О и 3% укринол 1, и с экологической точки зрения не представляет собой концентрации опасных для здоровья человека смесей. Вытяжная вентиляция хорошо удаляет образующиеся в процессе работы испарения. Данный метод обработки устраняет виброзачистку, ликвидирует выделение металлической пыли, улучшает экологию. Качество обработки поверхностей решетки электродом-щеткой удовлетворяет требованиям чертежа.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.51: 621, 923

ОПИСАНИЕ АБРАЗИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРЕРЫВИСТЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

В.Н. Старов, И.В. Илларионов, Ю.О. Цапин

Известно описание абразивного пространства шлифовальных инструментов со связанными зернами сплошную рабочую поверхность (РП) – это второй уровень дискретности резания (2УДР), а также прерывистую РП – это ЗУДР. Инструменты с ПРП представляют собой чередование абразивных выступов с разноконтурными впадинами (пазами). Условия эксплуатации инструментов 2 и 3 УДР неодинаковы. Это приводит к формированию их рабочих поверхностей с особыми макротопологиями, создающими разную режущую способность инструментов. Как правило, у 3УДР на выступе образуется фронтальная, заборная поверхность с небольшим (до 10-20°) углом атаки. Однако, это обеспечивает инструментам с ПРП перераспределение съема припуска, снижение сил резания и температуры шлифования. По мере износа инструмента его макротопология несколько меняется, однако, форма выступа стабильна.

Инструменты со сплошной РП не имеют благоприятных условий для работы абразивных контуров, как инструменты 3УДР. Если создать благоприятные условия контактного взаимодействия элементов абразивного пространства и обрабатываемой детали, то РП

равномерно изнашивается в режиме самозатачивания. Исследования показали, что абразивное пространство РП инструментов 2УДР не является строго сплошным. Топология инструмента непрерывна, но она представляет собой профиль волнистой формы, где чередуются выступы и впадины, со своеобразной холмистой макротопологией. Соотношения протяженности выступов и впадин на РП кругов 2УДР во многом зависят от характеристик абразивного пространства и режимов обработки. Установлено, что варьируя условиями контактного взаимодействия, можно создать такую макротопологию РП 2УДР, что по своим соотношениям между величиной впадин и выступов она будет соответствовать параметрам ЗУДРЭти инструменты имеют высокую режущую способность. Таким образом, при благоприятных условиях обработки, макротопология 2УДР может полутрансформироваться в профиль, присущий инструменту ЗУДР.

Проведено математическое и физическое моделирование процессов шлифования керамик и стекол кинескопов алмазными инструментами на металлических связках и осуществлено моделирование макротопологии инструментов с прерывистой РП. На основании моделей разработаны рекомендации по оптимизации процесса шлифования хрупких материалов и выборы инструментов с прерывистой рабочей поверхностью.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.51: 621, 923

МОДИФИКАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ МЕХАНООБРАБОТКИ

В.Н. Старов, М.Н. Краснова, И.В. Илларионов, В.А. Муранов

Система управления качеством продукции предприятия представляет собой совокупность управленческих органов, объектов управления, мероприятий, методов, наборов действий и средств, исправленных на реализацию плановой деятельности по установлению, обеспечению, поддержанию и совершенствованию должного уровня качества продукции. При выходе на международный рынок эта система должна обеспечивать продукции предприятия соответствие стандартам ISO 9000 и/или CALS. Существует несколько эффек-

тивных систем управления качеством со своими преимуществами и| недостатками и разной степенью привязки к отрасли и конкретным производствам. Информацию и документы, циркулирующие в системе управления качеством продукции, например, Total Quality Management представляют в виде информационной модели, содержащей логическую модель базы данных о качестве, что позволяет проследить влияние на качество всех элементов функционирования предприятия, провести анализ модели обеспечения качества, досконально разобраться в материальных и информационных потоках, уточнить действия автоматизированной системы обработки данных и управления подсистемами качества продукции и т.д.

Анализ показал, что необходимо иметь модифицированную систему, акцентированную на процесс управления механообработкой. Разработка системы начинают с составления словаря терминов, исчерпывающим образом описывающего предметную область. Такой словарь должен опираться системную концепцию. Термины словаря должны иметь формализованные, точные определения. Для описания области любых процессов формообразования поверхностей деталей в качестве объектной базы системного анализа предлагаем принять концепцию активного рабочего пространства (АРП) с ее основной технической системой (ТС) Деталь-Инструмент-Среда (ТС ДИС). Используемые понятия учитывают точные определения действующих в РФ стандартов. По принятой методике на базе построенного формального словаря терминов предметной области формируются определенные утверждения, ! описывающие состояния и поведение системы, указываются ситуации и правила управления объектами системы, обеспечивающей качество изделий. На следующих этапах, с использованием словаря предметной области, вычленяются сущности, проектируются объекты процессов и подпроцессов, методы воздействий и атрибуты. На этих этапах следует использовать известные языки EXPRESS и UML и реализующие их программные средства, которые позволяют осуществить привязку спроектированной системы классов к конкретному производству и описать динамику технологических процессов изготовления продукции. Нами проводятся работы по реализации этой идеологии на предприятиях машиностроения.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.51: 621, 923

МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ КОМБИНИРПОВАННЫМИ МЕТОДАМИ

М.Н. Краснова

Известно, что существуют типовые технологические процессы, которые обеспечивают получение наилучших значений тех или иных вышеуказанных параметров. Однако, лишь соединение нескольких поверхностей контактного взаимодействия в единое активное рабочее пространство используя методы комбинированной обработки позволяет получить требуемые показатели обработки. Этого можно достичь двумя способами: суммированием способов обработки и селективной избирательностью комбинированного воздействия.

Методы комбинированной обработки труднообрабатываемых материалов получили широкое применение в промышленности. Комбинированная обработка позволяет в одном пространстве контактного взаимодействия объектов технической системы осуществлять многофункциональное воздействие на деталь. Одновременно используя механо-абразивную, тепловую, химическую энергии можно проводить формообразование поверхностей обработки значительно более эффективно, чем при использовании каждого из вышеперечисленных направлениий в автономном варианте. При этом не только обеспечивается достижение требуемых эксплуатационных показателей деталей, но в подавляющем большинстве случаев качественно - точностные характеристики обработанной поверхности и технологическая наследственность повышаются.

На первый взгляд такой подход может оказаться экономически не выгодным. Однако, если оценить эффективность обработки по ее себестоимости и производительности, а качество поверхности по его характерным параметрам – микрогеометрии, волнистости и физикомеханическим свойствам поверхностного слоя и учесть точностные параметры поверхностей и форм деталей, то комплексный анализ всех вышеприведенных параметров, показывает, что комбинированный подход обеспечивает улучшение как технических, так и экономических показателей процесса обработки.

Воронежский государственный