CC BY
7
УДК 621.7.01
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБИНЫ ПРОГРЕВА ГИЛЬЗ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ПРИ НЕСООСНОМ РАСТАЧИВАНИИ ВРАЩАЮЩИМСЯ РЕЗЦОВЫМ БЛОКОМ
В.В. Куц, Т.А. Толмачева
Рассмотрено влияние скорости резания на глубину прогрева делали при растачивании гильз гидроцилиндров. Проведено сравнение процесса обработки отверстия расточным резцом и процесса несоосного растачивания с применением вращающегося резцового блока. Показаны результаты моделирования процесса обработки при различных скоростях резания. Приведены графики зависимости температуры на поверхности заготовки от скорости резания, а также графики распределения температуры по глубине поверхностного слоя обработанной детали.
Ключевые слова: резцовый блок, глубина прогрева обработанной поверхности, гильза гидроцилиндра, скорость резания, тепловая нагрузка на заготовку.
Качество обрабатываемой поверхности играет немаловажную роль в современной металлообработке. Одним из энергоемких процессов является растачивание сквозных отверстий длинномерных тонкостенных деталей [1,2]. К деталям данного типа можно отнести корпус гидроцилиндра, процесс изготовления которых достаточно сложен. От качества обработки поверхности отверстия гильзы зависит надежность и безопасность эксплуатации оборудования, что обусловливает высокие требования к точности обработки.
Обработка внутренних поверхностей гильз гидроцилиндров вращающимся многорезцовым блоком позволит повысить точность формы и размеров обрабатываемой тонкостенной детали, обеспечить величину шероховатости поверхности, улучшить физико-механические свойства поверхностного слоя детали, вследствие чего будут улучшены эксплуатационные показатели детали и узла механизма в целом, достигнута высокая производительность процесса обработки [1, 3].
Однако, для обеспечения качества процесса резания, особый интерес представляет исследование влияния скорости резания, регулируемой частотой вращения блока, на распределение температуры по глубине поверхностного слоя обработанной детали. Также с позиций обеспечения качества обрабатываемой поверхности и заданной точности немаловажную роль играет изменение распределения температуры по глубине поверхностного слоя обработанной детали. Традиционно принято считать, что при обработке металлов резанием в заготовку может поступать до 47% теплоты, а в инструмент до 4,5 %, а в процессе высокоскоростной обработки через инструмент отводится до 20% тепла, а в заготовку поступает только 5 % [6].
Данное исследование было выполнение путем проведения серии виртуальных экспериментов, с применением метода конечных элементов, в САЕ-системе ВЕБОКМ2В3В, позволяющей получить наглядную картину распределения температур в зоне резания.
При моделировании процесса растачивания внутреннего отверстия гильз гидроцилиндров методом несоосного растачивания с применением вращающего резцового блока в качестве заготовки использовалась труба, изготовленная из стали 30 Г0СТ1050-2013 твердостью 225НВ с диаметром внутреннего отверстия й?1 = 100 мм. Использовался резцовый блок с СМП, которые имеют следующие параметры: материал СМП - быстрорежущая сталь Р6М5 ГОСТ19265-73 с твердостью 65Ш.С; углы СМП а =10° , у = 0° , X = 0°; радиус при вершине СМП гп = мм; наружный диаметр резцового блока = 80 мм; количество СМП в блоке N=4. Минутная подача принималась равной ¿мин = 200 мм/мин, число оборотов заготовки Пз =236 об/мин, глубина резания tр = 0,5 мм. Скорости резания
варьировались в пределах V = 100 - 600 м/мин (моделирование выполнялось при числе оборотов резцового блока «б=40 об/мин, Пб =438 об/мин, Пб =836 об/мин, Пб =1234 об/мин, Пб =2030 об/мин). На рис. 1 показана модель заготовки и направление осей в системе, которые использовались при моделировании.
Рис. 1. Исходная модель заготовки и вращающегося резцового блока
В результате выполненных расчетов были построены картины распределения температуры в зоне резания (рис.2) при скорости резания 100, 200, 300, 400 и 600 м/мин.
ДГ
Рис. 2. Распределение температуры в зоне резания при скорости резания: а - v = 100 м/мин (пб=40 об/мин); б - v = 200 м/мин (пб=438 об/мин); в - v = 300 м/мин (пб=836 об/мин); г - v = 400 м/мин (пб=1234 об/мин); д - v = 600 м/мин
(пб=2030 об/мин) 81
Так же, в работе было выполнено моделирование обработки отверстия расточным резцом при скорости резания V = 90 м/мин [5], что соответствует числу оборотов заготовки 236 об/мин. Результаты моделирования показали, что температура на поверхности заготовки не превышает 920 0 С.
На рис. 3 показан график изменения температуры на поверхности заготовки в зоне резания от скорости резания при несоосном растачивании заготовки вращающимся резцовым блоком, температура соответствующая процессу обработки расточным резцом (920 0 С) показана пунктирной линией.
1000 000 800
0 700
« 600
&
я 500
& 400
1 300
н
200 100 0
0 100 200 300 400 500 600 700
Скорость резания, м/мпн
Рис. 3. Зависимость температуры на поверхности заготовки
от скорости резания
Из графика видно, что при увеличении скорости резания температура на поверхности заготовки возрастает, что соответствует ранее полученным результатам таких авторов как Резников А.Н. [4] и Уткин Н.Ф. [5], но при этом она не превышает температуру на поверхности заготовки при обработке отверстия расточным резцом на всем диапазоне исследуемых скоростей резания. Также, из графика видно, что при малых скоростях резания температура на поверхности заготовки не превышает температуру структурно-фазовых превращений, соответствующих рассматриваемому материалу заготовки.
Помимо температуры на поверхности заготовки также представляет интерес и глубина её прогрева. На рис. 4 показано распределение температуры по глубине заготовки в процессе растачивания резцом и с применением вращающегося резцового блока при скоростях резания равных 100, 200, 300, 400 и 600 м/мин.
1000 900 800 700
и
а боо
Я 500 о, о
Щ 400 £
300 200 100 О
0 0,1 ОД 0,3 0,4 0,5 0,8 1,2 1,4
Глубина, мм
Рис. 4. Распределение температуры по глубине заготовки в процессе растачивания резцом (е) и с применением вращающегося резцового блока при скорости резания: а — V = 100 м/мин (пб=40 об/мин); б — V = 200 м/мин (пб=438 об/мин); в — V = 300 м/мин (пб=836 об/мин); г — V = 400 м/мин (пб=1234 об/мин); д — V = 600 м/мин
(пб=2030 об/мин) 82
920
При увеличении скорости резания происходит рост температуры на поверхности заготовки, но, не смотря на это можно выделить зону, в которой интенсивность распределения температуры, по сравнению с процессом обычного растачивания, в теле заготовки снижается.
Таким образом, на основе проведенного исследования можно сделать вывод, что применение метода несоосного растачивания вращающимся резцовым блоком позволит снизить тепловую нагрузку на заготовку, предотвратить структурно-фазовое превращение материала и обеспечить, тем самым, качество обработанной поверхности.
Список литературы
1. Ванин И.В., Гречишников В. А., Куц В.В., Разумов М.С., Гречухин А.Н. Исследование процесса формообразования внутренних цилиндрических поверхностей длинных тонкостенных деталей методом планетарного растачивания // Вестник МГТУ Станкин, 2018. № 3 (46). С. 30-34.
2. Гречишников В.А., Куц В.В., Ванин И.В., Разумов М.С., Гречухин А.Н. Исследование особенностей формирования погрешности обработки при планетарном формообразовании отверстий длинных тонкостенных деталей // Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 1 (16). С. 11-15.
3. Куц В.В. Методология предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем: автореферат дис. доктора технических наук: 05.02.07 / Куц Вадим Васильевич; [Место защиты: Юго-Зап. гос. ун-т]. Курск, 2012. 32 с.
4. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.
5. Уткин Н.Ф., Кижняев Ю.Н., Плужников С.К. Обработка глубоких отверстий. Л.: Машиностроение, 1988. 269 с.
6. Трусов В.Н., Скуратов Д.Л., Законов О.И., Шикин В.В. Влияние режимов резания на температуру при фрезеровании заготовок из труднообрабатываемых материалов // Вестник СГАУ. 2011. №3(27). С. 57-62.
Куц Вадим Васильевич, д-р техн. наук, профессор, kuc-vadim@yandex.ru, Россия, Курск, Юго-Западный государственный университет,
Толмачева Татьяна Александровна, аспирант, tolmacheva-ta@,mail.ru, Россия, Курск, Юго-западный государственный университет
INVESTIGA TION OF THE DEPTH OF HEA TING OF HYDRA ULIC CYLINDER LINERS DURING MISALIGNED BORING WITH A ROTATING TOOL BLOCK
V.V. Kuts, T.A. Tolmacheva
The influence of the cutting speed on the depth of heating of the cylinder during the expansion of hydraulic cylinder liners is considered. A comparison is made between the process of processing a hole with a boring tool and the process of misaligned boring using a rotating tool block. The results of modeling the processing process at different cutting speeds are shown. Graphs of the dependence of the temperature on the surface of the workpiece on the cutting speed are given, as well as graphs of the temperature distribution over the depth of the surface layer of the processed part.
Key words: cutting block, depth of heating of the treated surface, hydraulic cylinder liner, cutting speed, heat load on the workpiece.
Kuts Vadim Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, kuc-vadim@yan-dex.ru, Russia, Kursk, Southwest State University,
83
Tatyana А. Tolmacheva, postgraduate, tolmacheva-ta@mail. ru, Russia, Kursk, Southwest State University
УДК 005.62
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ, НА ПРИМЕРЕ АО «БАЗ»
А.Л. Ложников, М.В. Волков
Рассмотрены способы совершенствования элементарных статистических методов управления качеством. Предложен новый инструмент, объединяющий преимущества уже существующих и наглядно отражающий текущее состояние всей подконтрольной системы и направления, требующие оперативного управленческого воздействия. Введён новый показатель ««индекс участия», учитывающий влияние на надёжность, среднюю стоимость устранения и серьёзность последствий выявленных несоответствий. На примере акционерного общества «БАЗ» продемонстрирована эффективность от применения нового инструмента управления качеством с использованием введённого показателя и представлены практические результаты повышения уровня качества, снижения дефектности выпускаемой продукции и сокращения затрат на устранение дефектов.
Ключевые слова: качество, инструменты управления качеством, анализ, эффективность, улучшение.
Управление качеством - деятельность по руководству и управлению, направленная на выполнение требований к качеству.[1]
Управляемость - возможность перевести систему из одного состояния в другое.
Инструменты управления - совокупность способов и средств воздействия на объект, побуждающих изменения в необходимом направлении.
Риск - влияние неопределённости [2]
Мировой опыт внедрения систем управления качеством показывает, что подавляющее большинство проблем могут быть решены с помощью элементарных статистических методов.
Статистическое управление процессом часто называют «голосом потребителя», поскольку оно помогает выявить выход процесса из состояния управляемости и позволяет оператору или владельцу процесса исследовать причину этого события, а также внести необходимые корректировки для возвращения процесса в управляемое состояние. Сокращение количества специальных причин выхода процесса из управляемого состояния позволяет организации улучшать процесс, уменьшать его изменчивость, вызванную наиболее часто появляющейся причиной. [3]
На АО «БАЗ» при решении множества управленческих задач используется совместное применение элементарных статистических методов (основных инструментов контроля качества) (рис. 1).
Однако, на стадии декомпозиции наиболее значимых обобщённых параметров до корневых причин неудовлетворительного функционирования системы по наиболее дефектным критериям каждого последующего уровня, существует риск оставить без внимания критерии с критическими оценками, при относительно высокой оценке критерия более высокого уровня, за счёт остальных факторов его составляющих. Вследствие этого возникает риск направления основных материальных и интеллектуальных ресурсов предприятия на улучшение критериев, не значительно влияющих на решаемые проблемы или поставленные цели.
