CC BY
203. Коноплев А.Л. Динамика земель сельскохозяйственного назначения (на примере Яранского района Кировской области) // Проблемы науки, 2017. № 2 (15), С. 15-17.
АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ
1 2 Семенченко И.Ю. , Медведева М.С.
1Семенченко Иван Юрьевич - магистрант, кафедра технологии машиностроения, Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону;
2Медведева Мария Сергеевна - студент, кафедра строительных технологий, Волгодонский инженерно-технический институт (филиал) Национальный исследовательский ядерный университет Московский инженерно-физический институт, г. Волгодонск
Аннотация: в данной статье проведен анализ факторов, влияющих на надежность технологического процесса вибрационной обработки, поставлены цели и задачи дальнейших исследований по данной тематике.
Ключевые слова: вибрационная обработка, надежность технологического процесса, качество поверхности.
Введение
На современном производстве решаются задачи повышения объема выпуска изделий, но с сохранением необходимого качества. Эти задачи решаются путем введения новых методов обработки деталей. Для операций шлифования, скругления острых кромок, удаления дефектного слоя в основном применяются методы обработки закрепленным абразивом. Для данных методов существует достаточно обширная база знаний [1]. В этой базе приводится описание методов, их достоинства и недостатки, указаны рекомендации по выбору абразивных материалов, приводятся алгоритмы расчета режимов обработки. Опираясь на эти данные, технолог сможет обеспечить производство качественных изделий, затратив наименьшее количество средств. Однако эти методы имеют некоторые недостатки:
1) Обработке подвергаются только плоскости и поверхности вращения.
2) Низкая производительность, ввиду необходимой периодической правки шлифовального круга.
3) Около 80% механической работы переходит в тепло, что вызывает нежелательные структурные превращения в поверхностном слое детали, снижающие качество.
4) Недостаток места для сбора и удаления стружки приводит к загрязнению абразивного инструмента, снижает эффективность обработки, при этом повышается температура в зоне резания.
Этих недостатков лишены методы обработки свободных абразивом, позволяющие обрабатывать детали без закрепления. Достоинствами методов является:
1) Высокая производительность, так как возможна обработка партии деталей одновременно.
2) Равномерность обработки поверхностного слоя деталей.
3) Невысокие температуры в зоне резания, из-за меньшей величины контакта абразива с поверхностью детали на единицу площади, по сравнению с обработкой закрепленным абразивом.
Сущность вибрационной обработки (ВиО)
Вибрационная обработка является одним из методов обработки свободным абразивом. ВиО в зависимости от характера применяемой рабочей среды представляет собой механический или химико-механический процесс съема мельчайших частиц металла и окислов с поверхности детали. Схема процесса обработки представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема вибрационной обработки: 1 - рабочая камера, 2 - пружины, 3 - инерционный вибратор, 4 - основание, 5 - шланги для подачи и слива смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), 6 - помпа, 7 - бак-отстойник
В рабочую камеру (1) загружаются обрабатываемые детали и рабочая среда. Рабочая камера закреплена на пружинах (2) и может совершать колебательное движение при помощи инерционного вибратора (3) с частотой до 50 Гц и амплитудой от 0,5 до 6-8 мм, эта конструкция установлена на основании (4). В процессе обработки детали и частицы рабочей среды совершают два вида движения: колебания и медленное вращение всех массы загрузки (циркуляционное движение). От стенок рабочей камеры вибрация передается прилегающим слоям рабочей среды, которые сообщают ее следующим слоям. Объем рабочей камеры может изменяться от 0,1 дм3 до нескольких м3. Вибрационная обработка проводится с использованием СОЖ, которая подается помпой (6) при помощи шлангов для подачи и слива смазочно-охлаждающей жидкости (5). В баке-отстойнике (7) происходит замена СОЖ в процессе обработки.
Исследование вибрационной обработки активно проводится в Донском государственном техническом университете (ДГТУ) на кафедре «Технология машиностроения». А.П. Бабичевым проведены исследования скоростей и сил соударения частиц рабочей среды и обрабатываемых деталей, контактных напряжений и температуры в зоне соударения, процесса микрорезания и формирования поверхностного слоя, интенсивности съема металла, шероховатости поверхности и глубины наклепанного слоя, получены зависимости для расчета технологических параметров процесса [2]. М.А. Тамаркиным приведена оптимизация технологических параметров процесса вибрационной обработки [3].
Факторы, оказывающие влияние на надежность технологического процесса вибрационной обработки
Надежность технологического процесса - это его свойство обеспечивать изготовление изделий в заданном объеме, сохраняя во времени требования к качеству. Основными технологическими факторами, влияющими на надежность техпроцесса ВиО, являются:
- факторы, связанные с заготовкой, поступающей на обработку;
- режимы обработки;
- характеристики рабочей среды;
- человеческий фактор.
Влияние параметров заготовки, поступающей на обработку, на надежность технологического процесса ВиО
Большое влияние на надежность технологического процесса ВиО оказывают характеристики заготовки, поступающей на обработку. К таким характеристикам заготовки можно отнести: форма, масса, размеры, шероховатость, механические характеристики материала детали, наличие заусенцев, облоя и т.д.
ВиО позволяет обрабатывать поверхности сложной формы, однако равномерность обработки может быть различной для различных поверхностей. Более высокая эффективность ВиО наблюдается при съеме металла с внешних поверхностей заготовки и скруглении острых кромок. Таким образом, форма заготовки оказывает важное влияние на надежность технологического процесса вибрационной обработки в целом.
Шероховатость заготовки, поступающей на обработку, оказывает влияние на время обработки и на качество поверхности после
обработки. При поступлении заготовки на обработку с шероховатостью выше допустимой (допустимые значения шероховатости указываются технологом; эту величину можно назвать межоперационным допуском на шероховатость) возможно получение детали после обработки с более высокой шероховатостью, чем задано чертежом (если операция не является окончательной, то эту величину также задает технолог). Заготовка может поступать на обработку после лезвийной обработки, штамповки или литья. В таком случае, на поверхности заготовки возможно наличие заусенцев или облоя, грубой корки, упрочненного поверхностного слоя и т.д.
Механические характеристики материала детали также оказывают важное влияние на весь процесс обработки. При поступлении на обработку деталей с различными механическими свойствами материала может привести к тому, что на некоторых деталях требуемые характеристики поверхности и поверхностного слоя могут быть достигнуты в течение обработки, а для других деталей время обработки может являться недостаточным.
Влияние режимов обработки на надежность технологического процесса ВиО
Режимы обработки определяются целью обработки, характеристиками заготовки (материал заготовки, масса заготовки, исходная шероховатость, форма заготовки, состояние поверхностного слоя) и ограничивающими факторами, например, производительность, себестоимость, допустимый радиус скругления кромок и т.д. Режимы обработки включаются в себя следующие элементы: частота колебаний рабочей камеры, объем загрузки рабочей камеры, наличие и состав СОЖ, объем подаваемой смазочно-охлаждающей жидкости, вид, характеристики рабочей среды. Механизм и степень влияния этих элементов на надежность технологического процесса различны. Частота колебаний рабочей камеры является важнейшим фактором, определяющим интенсивность и качество обработки (шероховатость, радиус скругления кромок, полноту удаления заусенцев и т.д.). От величины и стабильности данного параметра зависит надежность получаемых результатов обработки, при несоответствующей их величине на детали могут оставаться следы предыдущей обработки (заусенцы, облой). При слишком интенсивной обработке на поверхности детали возможны появление высокой шероховатости, забоев и т.д.
Объем загрузки рабочей камеры также оказывают большое влияние на интенсивность и качество обработки. Для каждой абразивной среды имеется некоторое оптимальное значение объема загрузки рабочей камеры, при котором достигается наибольшая производительность обработки. При отклонении объема загрузки от этого оптимального значения возможно снижение производительности обработки, ухудшение качества обработанной поверхности и т.д.
Большое влияние на надежность технологического процесса вибрационной обработки оказывает наличие, вид, химический состав и скорость промывки СОЖ. При обработке СОЖ обеспечивает очистку массы загрузки, выводит продукты износа рабочей среды и снятый с заготовки материал. В зависимости от применяемого химического состава СОЖ рабочая среда может совершать механическую или химико-механическую обработку. Так же важным фактором является скорость промывки. При избыточной промывке СОЖ могут ухудшаться динамические свойства среды, снижаться интенсивность обработки. При недостаточной промывке продукты износа плохо выводятся из рабочей камеры, что может привести к снижению эффективности обработки, шаржированию поверхностей деталей из мягких материалов.
Влияние характеристик рабочей среды на надежность технологического процесса ВиО
Одним из основных факторов, приводящих к ухудшению качества и производительности обработки, является износ рабочей среды. При ВиО наблюдается относительно высокий износ рабочей среды. Для сохранения качества обработки во времени необходимо либо добавлять среду вместо изношенной, либо заменять ее полностью. В связи с этим необходимо определить промежутки времени, через которые необходимо производить восстановление рабочей среды. Так же для уменьшения влияния износа рабочей среды на производительность обработки необходимо правильно выбрать скорость промывки рабочей среды. При недостаточно высокой скорости промывки рабочей среды возможно снижение производительности обработки, ухудшение качества поверхности деталей и т.д.
Влияние человеческого фактора на надежность технологического процесса ВиО
Надежность технологического процесса ВиО в большой степени зависит от решений принимаемых человеком, начиная со стадии проектирования технологического процесса, на котором закладывается проектная надежность, и заканчивая контролем изготовленных изделий. На формирование надежности технологического процесса при вибрационной обработке наибольшее значение имеют следующие составляющие человеческого фактора. На стадии проектирования технологического процесса технолог выбирает оборудование, инструмент (обрабатывающую среду), назначает количество ступеней и режимы обработки (частота колебаний рабочей камеры, время обработки, скорость промывки), состав и концентрацию СОЖ, объем загрузки, и т.д.
На стадии реализации технологического процесса оператор, который должен обеспечить выполнение технологического процесса спроектированного технологом (технологическая дисциплина). На стадии контроля контролер должен обеспечить контроль в заданном объеме с применение технических средств контроля заложенных технологом в технологический процесс. Рассматривая основные составляющие человеческого фактора можно сделать вывод, что наибольшее влияние на надежность всего технологического процесса вибрационной обработки оказывают решения принимаемые технологом. Для того чтобы снизить риск принятия технологом некорректного решения снижающего надежность технологического процесса необходимо вооружить его информацией о влиянии отдельных факторов ТП ВиО на надежность процесса для чего необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования для определения степени влияния этих факторов. Степень влияния остальных факторов влияющих на надежность технологического процесса ВиО можно существенно повысить, автоматизируя процесс обработки и контроля результатов обработки.
Заключение
Таким образом, анализируя факторы, влияющие на надежность технологического процесса ВиО, приходим к выводу, что дальнейшие исследования по данной тематике следует проводить по следующим направлениям:
28
1) Выявить зависимость формы и размеров детали на качество поверхностного слоя.
2) Экспериментально вычислить временной интервал между заменами рабочей среды и смазочно-охлаждающей жидкости.
3) Провести теоретические и экспериментальные исследования для определения степени влияния вышеперечисленных факторов для того, чтобы снизить риск принятия технологом некорректных решений, снижающих надежность технологического процесса.
Список литературы
1. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1978. 128 с.
2. Бабичев А.П. Основы вибрационной технологии: Учеб. пособие. Ростов н/Д, 1994. 187 с.
3. Тамаркин М.А. Оптимизация технологических параметров процесса вибрационной обработки // Совершенствование процессов отделочно-упрочняющей обработки деталей: Межвуз. сб. Ростов н/Д, 1986. С. 24-28.
МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА С ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЕМЫМИ ПРИОРИТЕТАМИ
Шурхаленко П.Г.
Шурхаленко Павел Геннадьевич - студент, кафедра электротехники и информационно-измерительных систем, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Главной целью при планировании вычислительного процесса является распределение времени процессора между заданиями пользователей таким образом, чтобы удовлетворить все требования пользователя и системы. Основными характеристиками могут быть пропускная способность, время отклика, загрузка процессора.
В современных ОС используется несколько видов планирования, различаемые по временному масштабу: долгосрочное планирование, среднесрочное планирование, краткосрочное и планирование ввода-вывода. Диспетчер, он же краткосрочный планировщик (dispatcher), обычно работает, определяя, какой процесс или поток будет выполняться следующим.
На сегодняшний день, в большинстве операционных систем планирование осуществляется динамически, т.е. решения принимаются во время работы системы на основании проведенного анализа текущей ситуации, не задействовав сторонних предложений о мультипрограммной смеси.
Другой тип планирования - статический, используется только в специализированных системах заранее определенным набором задач. При таком типе планирования решение принимается заранее. Результатом является расписание -таблица, в которой указано, какому процессу, когда и на какое время должен быть предоставлен процессор.
Среднесрочное планирование является частью системы свопинга. Обычно решение о загрузке процесса в память принимается в зависимости от степени многозадачности (например, OS MFT, OS MVT). Кроме того, в системе с отсутствием виртуальной памяти среднесрочное планирование тесно связано с вопросами управления памятью [1].
