Исследование взаимодействия абразивного зерна и обрабатываемого материала при обработке деталей в псевдоожиженном слое абразива Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 67.02

А.О. Павлюков, В.А. Мелентьев ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА И ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ АБРАЗИВА

Рассматривается способ обработки деталей свободным абразивом, задачи его исследования. Отсылается взаимодействие абразивного зерна с поверхностью обрабатываемой детали.

Финишная обработка, абразив, сжатый воздух, точность

A.O. Pavlyukov, V.A. Melentyev RESEARCH OF INTERACTION OF ABRASIVE GRAIN AND PROCESSED MATERIAL WHEN PROCESSING DETAILS IN PSEUDOLIQUID ABRASIVE LAYER

The way of processing of details by a free abrasive, problems of its research is considered. Interaction of abrasive grain with a surface of a processed detail is described.

Finishing processing, the abrasive, the compressed air, accuracy

Качество обработки деталей характеризуется, в первую очередь, точностью размеров и отклонениями формы обработанной поверхности. При обработке незакрепленным шлифовальным материалом требуемые точностные параметры размеров и геометрической формы должны быть обеспечены предшествующими формообразующими операциями. Однако технологические задачи по обеспечению точности обработки, такие как соблюдение допусков на диаметральные и линейные размеры, достижение требуемой шероховатости рабочих поверхностей и радиусов скругления кромок должны быть решены при финишной обработке.

Одним из основных показателей процесса обработки деталей в статически уплотненной абразивной среде является производительность, оцениваемая интенсивностью съема металла с обрабатываемых поверхностей. При этом на съем металла влияет большое количество факторов, характеризующих свойства обрабатывающих сред и материала детали, режимы и условия обработки. Таким образом, актуальность работы связана с постоянно растущими требованиями к производительности процессов обработки при сохранении или повышении качества обработки металлических деталей. Поскольку традиционные технологии исчерпали свои возможности, то решение такой задачи может быть достигнуто за счет разработки принципиально новой высокоэффективной технологии.

Новая технология позволяет повысить эффективность обработки детали в псевдоожиженном слое абразива за счёт расширения номенклатуры обрабатываемых деталей с различными размерными характеристиками. По данной технологии [1] обрабатываемая деталь и абразивная среда находятся в корпусе, связанном с источником сжатого воздуха. Соединение рабочей камеры с источником сжатого воздуха происходит при помощи специального устройства в виде кольца, которое снабжено роликами с отверстиями, которыми осуществляется поворот воздушных струй и изменение угла падения воздушноабразивной струи на обрабатываемую поверхность. За счет осуществления регулируемого поворота каждого ролика вокруг своей оси обеспечивается возможность настройки установки на обработку деталей с различными размерами обрабатываемой поверхности в достаточно широком диапазоне.

В результате проводимых исследований разрабатывается новый технологический процесс. Эта технология, наряду с резким повышением производительности труда, обеспечивает повышение точности геометрических параметров изделий и качества обработки поверхности. Эффективная обработка возможна при использовании оптимальных режимов, которые требуется определить в ходе исследований.

Для достижения поставленной задачи необходимо:

— провести анализ существующих методов обработки деталей несвязанным абразивом, оценить результаты и недостатки существующих методов;

— провести анализ геометрических размеров обрабатываемой детали;

— разработать и оптимизировать метод обработки деталей несвязанным абразивом;

— провести полное описание полученного метода.

Машиностроение и машиноведение

Прежде всего необходимо описать процесс взаимодействия единичного зерна с обрабатываемой поверхностью. Изучение процессов абразивной обработки в настоящее время наиболее часто осуществляется с помощью системного подхода. Взаимодействие заготовки и инструмента является многофакторным процессом со множеством входных, выходных переменных, а также параметров состояния.

Характер взаимодействия единичного абразивного зерна зависит от формы зерна и от направления его движения относительно поверхности заготовки. Если упрощённо рассматривать абразивное зерно в виде сферы, а обрабатываемую поверхность считать плоской, то можно предположить несколько вариантов взаимодействия.

Первый вариант - угол между направлением движения частицы и поверхностью близок к перпендикуляру (рис. а). В этом случае имеет место пластическая деформация поверхностного слоя, не приводящая к съему металла. Второй вариант - абразивное зерно сталкивается с поверхностью заготовки под некоторым углом (рис. б). Взаимодействие происходит в следующей последовательности: движимое силой инерции зерно внедряется в поверхность заготовки, срезая стружку. Под действием сил трения зерно начинает вращение, и съём стружки уменьшается, начинает преобладать пластическая деформация металла. Когда сила инерции значительно ослабевает, силы упругой деформации отталкивают зерно от поверхности металла, взаимодействие заканчивается.

В случае рассмотрения абразивного зерна вытянутой формы (рис. 1 в) процесс внедрения его в поверхность металла при вращении будет иметь неравномерный характер, поскольку радиус контактирующего с поверхностью индентора будет изменяться. В остальном же процесс взаимодействия аналогичен предыдущему случаю.

в

Взаимодействие абразивного зерна с заготовкой

Более тщательное изучение процесса обработки деталей несвязанным абразивом позволит выявить факторы, влияющие на интенсивность и качество обработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. 2210484 Российская Федерация. Устройство для обработки деталей в псевдоожиженном слое абразива / П.Ю. Бочкарев, С.П. Еретин, А.М. Чистяков. 2001 // Бюл. № 23.

Павлюков Антон Олегович -

аспирант кафедры «Проектирование технических и технологических комплексов» Саратовского государственного технического университета

Мелентьев Владимир Александрович -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование технических

Anton O. Pavlyukov -

postgraduate Department «Designing technical and technological complex» of the Saratov State Technical University

Vladimir A. Melentyev -

PhD., Associate professor Department of «Designing technical

и технологических комплексов» Саратовского государственного технического университета

and technological complex» Saratov State Technical University

Статья поступила в редакцию 30.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011