Зависимость дефектности изделий из ситаллов от условий процесса алмазного шлифования
Зависимость дефектности изделий из ситаллов от условий процесса алмазного шлифования Л.П. Калафатова, канд. техн. наук, Донецк, УкраинаТехнология изготовления ответственных крупногабаритных изделий сложной формы из технических стекол и ситаллов с полным основанием может быть отнесена к сложным иерархическим системам, которые могут быть представлены совокупностью хорошо структурированных и взаимосвязанных объектов [1]. На рисунке 1 представлена система технологических преобразований N при изготовлении изделий из названных материалов. В качестве операторов системы технологических преобразований выступают: Ч - человеческий фактор (к этой категории можно отнести, в зависимости от степени детализации проработки системы, конструкторов изделий, технологов, станочников и т.д.); ТС - технологические системы, в которых реализуются технологические процессы, включающие следующие стадии технологических воздействий: N1 - до механической обработки (получение заготовки), N2 - в период механической обработки, N3 - после механической обработки; С - среда, влияющая на состояние всей совокупности рассматриваемых объектов системы. В свою очередь, при реализации всех видов технологических преобразований операторы системы испытывают воздействие внешних потоков материального Мvi, энергетического Еvi и информационного Ivi характера. Таким образом, систему технологических преобразований можно представить в виде N = N1 U N2 U N3 = M(m1, m2, . .., ms) U E(e1, e2,..., et) U I(i1,i2,...,iv). (1) Главной задачей, решаемой на каждой из стадий технологических воздействий, является создание в конечном счете качественного изделия при минимальных затратах на его производство. Решение задачи оптимизации технологических преобразований при изготовлении изделий предполагает комплексное управление системой на всех этапах технологических циклов на основе использования некоего критерия оптимизации Ф, в качестве которого может выступать технологическая себестоимость обработки изделий Cсум. Наиболее ответственными и трудоемкими, максимально влияющими на уровень Cсум являются этапы механической обработки. Особенности физико-механических характеристик обрабатываемых материалов делают практически невозможным получение из них точных заготовок. Общий припуск, который должен быть удален на стадии механической обработки, достигает 10-12 мм на сторону. Кроме того, к изделиям из рассматриваемых материалов предъявляются повышенные требования по точности формы и качеству формируемой поверхности. Поэтому на второй стадии технологических воздействий N2 предполагается выполнение ряда операций, в частности, чернового и чистового шлифования, а также полирования или алмазной притирки. Однако в результате силового воздействия на обрабатываемую поверхность при механической обработке, зависящего от уровня входных технологических параметров выполняемых операций, в формируемом слое изделий возникают дефекты в виде микротрещин, проникающие на значительную глубину и отрицательно влияющие на эксплуатационные характеристики изделий. Весь этот дефектный слой глубиной hd должен быть удален на третьей, заключительной стадии технологических воздействий путем реализации дорогостоящих и экологически вредных операций химического травления и ионного упрочнения изделий, трудоемкость которых определяется глубиной и структурой поверхностного дефектного слоя. Рисунок 1. Система оптимальных технологических преобразований при изготовлении изделий из стекломатериалов Технологическая себестоимость получения готовой детали CTсумскладывается из себестоимости получения заготовки CTI, механической обработки CTII, упрочнения изделия CTIII CTсум=CTI+CTII+CTIII. (2) Считая, что для всех вариантов производства изделия CTI является постоянной, значительный интерес представляет изменение уровня CTII, CTIII, особенно их части, зависящей от механической обработки [2]. Исходя из этого, CTсум может быть существенно снижена за счет уменьшения величины машинного времени, которое, в свою очередь, определяется величиной удаляемого минимального припуска Zmin на конкретной операции или переходе и режимами обработки. Величина Zmin зависит от глубины дефектного слоя, сформированного на предшествующей операции, на которую влияют технологические факторы, определяющие энергетические затраты на реализацию процессов диспергирования обрабатываемых материалов. Установлено, что решение задачи оптимизации технологической обработки стекломатериалов связано с обеспечением минимальной по глубине и благоприятной структуры дефектности обработанной поверхности. Чем выше удельный уровень силового воздействия, тем более дефектным является поверхностный слой изделия [4]. Об этом свидетельствуют такие параметры дефектности обработанной поверхности, как размеры, форма, плотность, глубина проникновения дефектов. В свою очередь дефектность формируемой поверхности определяет эксплуатационные характеристики изделий, а также трудоемкость и себестоимость обработки. По результатам выполненных исследований сформирован банк данных об изменениях уровня дефектности материалов на основе стекла при вариации входных параметров объектов системы на различных стадиях технологических воздействий. В частности, установлены зависимости энергоемкости процессов диспергирования припуска от физико-механических свойств обрабатываемого материала; режимов резания; технологических характеристик применяемого инструмента и свойств применяемых технологических сред для различных операций абразивной обработки. Изучено влияние перечисленных факторов на глубину и дефектность поверхностных слоев изделия. Полученные сведения, базирующиеся на данных о технологической наследственности реализуемых технологических преобразований, используются при проектировании оптимальных технологических процессов, отличающихся низкой себестоимостью при обеспечении заданного качества выпускаемой продукции. В лабораторных и производственных условиях моделировалось и исследовалось влияние условий шлифования на энергетические параметры процесса резания и дефектность поверхностного слоя изделий. Для исследования глубины и структуры нарушенного обработкой слоя материала использовался капиллярный метод люминесцентной дефектоскопии в сочетании с послойным химическим травлением образцов [5]. Известно, что составляющие силы резания при шлифовании зависят от параметров режима шлифования. С целью обеспечения высокой производительности процесса шлифования целесообразно интенсифицировать параметры режима резания, в частности, глубину (t) и подачу (s). Однако, как было установлено, при этом возрастают составляющие силы шлифования - радиальная Py и тангенциальная Pz. В условиях работы неизношенным кругом 1А1-200х6х3х76 АС 20-250/200-4-М1 при реализации схемы плоского врезного шлифования ситалла АС-418 зависимости составляющих силы шлифования от режимов резания имеют следующий вид Pz0=Cpz v-0.87 s0.68 t1.37; Py0 = Cpy v-0.55 s0.62 t0.92, (3) где Pz0, Py0 - соответственно тангенциальная и радиальная составляющие силы шлифования (Н) при работе правленым кругом; v - скорость шлифования (м/с); t - глубина шлифования (мм); s - продольная подача (м/мин); Cpz, Cpy - коэффициенты, определяемые физико-механическими свойствами материала и зернистостью алмазного инструмента. Для рассматриваемых условий Cpz = 54, Сpy = 75. В большей степени это сказывается на радиальной составляющей силы шлифования Py0, которая направлена непосредственно на обрабатываемую поверхность, и, в основном, определяет структуру и глубину распространения дефектного слоя. Вне зависимости от схемы обработки увеличение подачи и глубины резания отрицательно сказывается на дефектности формируемой поверхности. Так при изменении подачи от s=0,109 мм/об до s=0,256 мм/об (схема круглого внутреннего шлифования) на уровне травления h = 150 мкм размер дефектов, внесенных обработкой, увеличивается в 3,5 раза и достигает 300 мкм и более. Все это является сдерживающим фактором повышения производительности обработки за счет интенсификации режимов шлифования. При шлифовании стекломатериалов уровень сил, возникающих в зоне контакта инструмента и детали, увеличивает...
Другие файлы:
Алмазное шлифование
В данном выпуске освещен опыт алмазного шлифования и доводки деталей штампов, фильер и других изделий, изготовленных из сталей и твердых сплавов; прив...
Основы алмазного шлифования
Изложены основные вопросы физики и механики резания единичными зернами алмаза и шлифования алмазными кругами: взаимодействие единичных зерен с обрабат...
Расширение технологических возможностей алмазного шлифования
В монографии предложен новый высокопроизводительный способ шлифования труднообрабатываемых материалов на основе непрерывного управления и стабилизации...
Оценка качества труда
Задание – Провести оценку качества труда на примере работы функциональных и линейных органов организации с использованием комплексного показателя- инд...
Влияние схемы шлифования как динамического фактора процесса резания на дефектность и прочность изделий из ситаллов
На современном этапе развития науки и техники существует тенденция повышения объема производства изделий из хрупких неметаллических материалов (ХНМ),...
