Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Дубинкин Дмитрий Михайлович. Повышение эксплуатационных возможностей обдирочных кругов путем использования шлифовальных зерен с контролируемой формой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01 / Дубинкин Дмитрий Михайлович; [Место защиты: Том. политехн. ун-т].- Кемерово, 2009.- 207 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1633


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1. ПАТЕНТНО-ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ

ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10

1.1. Область применения обдирочных шлифовальных кругов на
бакелитовой связке 10

  1. Разновидности обдирочного шлифования 12

  2. Режимы резания при обдирочном шлифовании 16

  3. Обрабатываемость материалов при обдирочном шлифовании 20

1.2. Конструкция и внутреннее строение обдирочных шлифо
вальных кругов 26

  1. Типы обдирочных кругов 26

  2. Внутреннее строение обдирочных шлифовальных кругов 27

1.3. Эксплутационные характеристики шлифовальных кругов .. 32

  1. Износ шлифовальных кругов 32

  2. Режущая способность шлифовальных кругов 34

  1. Влияние формы и геометрии абразивных зёрен в шлифовальных инструментах на их эксплутационные характеристики .... 36

  2. Пути повышения эксплутационных возможностей обдирочных шлифовальных кругов 43

  3. Выводы і 52

1.7. Цель и задачи исследований 53

Глава 2. КОНСТРУКЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБДИ
РОЧНЫХ КРУГОВ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ
ЗЁРЕН 55

2.1. Разработка конструкции обдирочных кругов из шлифо
вальных зёрен с контролируемой формой 55

2.2. Разделение шлифовальных зёрен по признаку формы 63

  1. Сепаратор для разделения шлифовальных зёрен по форме 63

  2. Методика оценки формы шлифовальных зёрен 68

  3. Результаты рассева на вибросепараторе шлифовальных зёрен, используемых при изготовлении обдирочных кругов 72

  1. Технологический процесс изготовления шлифовальных обдирочных кругов 78

  2. Результаты производственных испытаний опытных обдирочных кругов на соответствие нормативно - техническим требованиям 81

2.5. Выводы 82

Глава 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ. ОПРЕ
ДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ШЛИФОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕН
ТАЛЬНЫМИ КРУГАМИ 84

3.1. Методика проведения испытаний 84

  1. Оценка эксплуатационных характеристик обдирочных шлифовальных кругов 84

  2. Испытательный комплекс для оценки эксплуатационных возможностей обдирочных шлифовальных кругов 86

  3. Обрабатываемые заготовки и материалы для исследования эксплуатационных возможностей обдирочных кругов; алгоритм проведения экспериментов 92

3.2. Определение условий шлифования обдирочными кругами . 96

  1. Выбор усилия прижатия 97

  2. Выбор подачи 98

  3. Выбор окружной скорости круга 100

  4. Определение достаточного времени шлифования 102

3.3. Математический аппарат для обработки эксперименталь
ных данных 103

3.4. Выводы 113

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ ШЛИФОВАЛЬ
НЫХ ЗЁРЕН НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНО
СТИ ОБДИРОЧНЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ 114

4.1. Исследование работоспособности опытных образцов обди
рочных кругов, содержащих в своей структуре шлифо
вальные зёрна с контролируемой формой 114

  1. Исследование режущей способности экспериментальных обдирочных кругов 114

  2. Исследование износа экспериментальных обдирочных кругов 119

  3. Оценка мощности, затрачиваемой на резание экспериментальными обдирочными кругами 123

  4. Влияние формы зёрен в обдирочных кругах на коэффициент шлифования 128

4.2. Исследование качества обработки деталей эксперимен
тальными обдирочными кругами 132

4.2.1. Влияние формы шлифовальных зёрен на температуру
резания экспериментальными обдирочными кругами ... 132

  1. Подбор глубины закладки термопары в заготовке при шлифовании обдирочными кругами 133

  2. Исследование относительной температуры резания при шлифовании экспериментальными обдирочными кругами 136

  1. Влияние формы шлифовальных зёрен в обдирочных кругах на шероховатость обработанной поверхности ... 140

  2. Исследование микротвердости и макроструктуры в поверхностных слоях заготовок после обработки экспериментальными обдирочными кругами 158

4.3. Выводы 151

Глава 5. ИСПЫТАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ОБРАБОТАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ОБДИРОЧНЫМИ КРУГАМИ; ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И

ВНЕДРЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ КРУГОВ 154

5.1. Исследование механических свойств заготовок, обрабо
танных экспериментальными обдирочными кругами 154

  1. Испытание сварного соединения на статическое растяжение 155

  2. Испытание сварного соединения на статический изгиб . 160

5.2. Сравнительные испытания обдирочных кругов 164

  1. Оценка режущей способности обдирочных кругов 165

  2. Оценка износа обдирочных кругов 166

  3. Оценка коэффициента шлифования обдирочных кругов . 168

5.3. Производственные испытания и внедрение эксперимен
тальных обдирочных кругов 169

5.4. Выводы 177

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 179

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 181

ПРИЛОЖЕНИЯ 197



Введение диссертации:

Обдирочные шлифовальные круги на бакелитовой связке широко используются во многих областях машиностроения. В частности, эти инструменты в больших количествах применяются на заготовительных и котельно-сборочных операциях при удалении с заготовок дефектного слоя материала после литья, ковки и штамповки, а также при обработке сварных швов в заготовках (карт, днищ, обечаек и др.). Этому способствуют как универсальные возможности данных инструментов, так и относительная доступность абразивных материалов, из которых они изготавливаются.

Вместе с тем, патентно-литературный анализ и практика использования обдирочных кругов на производстве показывают, что эффективность их применения сравнительно невелика. Одна из основных причин такого положения состоит в недостаточно полном использовании эксплутационных возможностей компонентов обдирочного круга. В первую очередь это касается его микрорежущих элементов - шлифовальных зёрен, эффективность применения которых, как установлено, во много раз меньше их реальных потенциальных возможностей.

Известно, что при работе шлифовального инструмента, в частности обдирочного круга, лишь часть абразивных зёрен, находящихся в его структуре, активно участвует в процессе резания, изнашиваясь по площадке или микроскалы-ваясь. Остальные же зёрна практически не задействованы в этом процессе, деформируя металл без срезания стружки, либо раскалываясь на части и вылетая из связки. Это, в основном, обусловлено тем, что шлифовальные зёрна, используемые при изготовлении обдирочных кругов на бакелитовой связке, имеют произвольную форму, и, как следствие, хаотичную геометрию. Поэтому повышение эксплуатационных возможностей обдирочных шлифовальных кругов на основе использования шлифовальных зёрен с упорядоченной и контролируемой формой является актуальной проблемой.

Существующие способы повышения эксплуатационных возможностей обдирочных кругов пока не охватывают вопросы влияния формы и геометрии шлифовальных зёрен, используемых для изготовления этих инструментов. Несмотря

на то, что от геометрии шлифовальных зёрен могут зависеть конечные результаты применения обдирочных кругов.

Влияние формы и геометрии шлифовальных зёрен на эффективность процесса шлифования в той или иной мере затрагивалось в работах Бокучавы Г.В., Ваксе-раД.Б., Зайцева А.Г., Ильичева Л.Л., Ипполитова Г.М., Короткова А.Н., Кудасо-ва Г.Ф., Лурье Г.Б., Маслова Е.Н., Резникова А.Н., Старкова В.К., Филимонова Л.Н., Ящерицина П.И., Opitz Н., Bruckner К. и других авторов. Анализ их работ показывает, что шлифовальные зёрна далеко не полностью используют свои потенциальные возможности. Причин, формирующих этот недостаток достаточно много и они разнообразны. К ним относятся: наличие дефектов в зёрнах, их склонность к раскрашиванию и малая прочность, низкая адгезия со связкой и т.д. Но одна из основных причин низкой работоспособности зёрен состоит в том, что они имеют произвольную форму и, как следствие, непредсказуемую геометрию. Поэтому подбор формы шлифовальных зёрен при изготовлении обдирочных кругов является перспективным путем решения вопроса повышения эксплутационных возможностей этих инструментов.

Актуальность работы подтверждается также тем, что на основе ее тематики выигран грант по федеральной программе «Старт-06» «Новое поколение шлифовальных инструментов на основе зерен с заданной ориентацией и контролируемой формой».

Цель диссертационной работы состоит в повышении эксплуатационных возможностей обдирочных шлифовальных кругов на операциях обработки сварных швов путем использования шлифовальных зёрен с контролируемой формой.

Методы исследования. Работа опирается на привлечение фундаментальных положений теории шлифования материалов, теории вибрационного сепарирования частиц по форме, теории прочности хрупких тел, теории планирования экспериментов, корреляционно-регрессионного анализа, математической обработки экспериментальных данных и построении адекватных моделей. В работе использованы известные и оригинальные методики по оценке эксплутационных показателей новых конструкций инструментов и качества обрабатываемых ими поверхностей. Эксперименты проводились в лабораторных и производственных условиях с использова-

ниєм современных измерительных приборов и оборудования. Обработка результатов испытаний осуществлялась с широким привлечением возможностей ЭВМ. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

целенаправленный подбор формы зёрен, как путь повышения эксплута-ционных возможностей обдирочных кругов;

конструкции и технология изготовления экспериментальных обдирочных кругов, содержащих в своей структуре зёрна с контролируемой, одинаковой и специально подбираемой формой;

методики испытаний экспериментальных обдирочных кругов;

результаты исследований влияния коэффициента формы (7) зёрен на эксплуатационные характеристики обдирочных кругов;

математические модели, позволяющие прогнозировать и целенаправленно задавать необходимые эксплуатационные показатели обдирочных кругов в соответствии с требуемой производительностью и качеством обработки деталей путем варьирования формой зёрен;

рекомендации по повышению эксплутационных возможностей обдирочных кругов на основе подбора шлифовальных зёрен по форме.

Научная новизна работы состоит в:

- разработке принципа создания обдирочных шлифовальных кругов,
имеющих в своём составе зёрна с контролируемой, одинаковой и специально
подбираемой формой (заявка на патент РФ №2008149737);

разработке методик по оценке эксплуатационных показателей экспериментальных кругов и качества обдирочного шлифования;

установлении влияния формы шлифовальных зёрен на эксплуатационные показатели обдирочных кругов (интенсивность съёма металла, износ, коэффициент шлифования, эффективную мощность шлифования), а также на качество обработки заготовок (температуру резания, шероховатость обработанной поверхности, микротвёрдость и макроструктуру приповерхностных слоев металла сварных швов, механические свойства сварных соединений);

- разработке математических моделей, отражающих влияние формы
шлифовальных зёрен на эксплуатационные характеристики обдирочных кругов
на бакелитовой связке и на качество обработки заготовок.

Практическая ценность работы заключается в:

- разработке программно-испытательного комплекса, позволяющего оце
нивать эксплуатационные возможности обдирочных шлифовальных кругов
(свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ
№2006614134 РФ и об официальной регистрации ТИМС — топологии интеграль
ной микросхемы №2007630017 РФ);

- изготовлении опытных партий обдирочных шлифовальных кругов
ПП 150x25x32 13А 63 (13А 80) ф] 35 37 БУ, обладающих более высокими экс
плуатационными характеристиками по сравнению со стандартными кругами;

- разработке практических рекомендаций по изготовлению и по эффектив
ному и рациональному использованию обдирочных кругов с контролируемой
формой зёрен и режимов резания ими в соответствии с предъявляемыми требова
ниями по производительности и качеству обработки.

Реализация результатов работы. Опытные образцы обдирочных шлифовальных кругов прошли производственные испытания и внедрены на ООО "ЭЛЕКТРОПРОМ" (г. Прокопьевск), "Кузбасской вагоностроительной компании" филиал ОАО "АЛТАЙВАГОН" (г. Кемерово), ООО фирма "ФА-ЛАР" (г. Кемерово). Кроме того, разработки, выполненные по теме диссертации, используются в учебном процессе для студентов специальности 12.02.00. "Металлообрабатывающие станки и комплексы" КузГТУ.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и ТИМС РФ. При этом 5 статей изданы в журналах, входящих в перечень ВАК.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 126 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 165 наименований и 7 приложений.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций