CC BY
11
УДК 621.923.046, 621.9.04
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-243-247
ОСНОВНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЕЯЮЩИЙ ТОЧНОСТЬ ФОРМЫ ДЕТАЛЕЙ, ОБРАБОТАННЫХ БЕСЦЕНТРОВЫМ ШЛИФОВАНИЕМ
О.П. Решетникова, Б.М. Изнаиров, А.Н. Васин, Д.Ю. Финогеев, А.М. Русаков
В статье приводятся результаты экспериментальных исследований процесса круглого бесцентрового шлифования цилиндрических деталей. Экспериментальные исследования подтверждают теоретические выводы о решающем значении правильного выбора соотношения между диаметром заготовки и диаметром ведущего круга.
Ключевые слова: шлифование, бесцентровое шлифование, экспериментальные исследования, погрешность, отклонение от цилиндричности, отклонение от круглости.
Анализируя априорную научную и техническую информацию, можно сделать вывод, что основное влияние на точность обработки при круглом бесцентровом шлифовании оказывают погрешность формы ведущего абразивного круга и его радиальное биение [1, 2, 3].
Чтобы получить детали с высокой точностью формы, необходимо изучить механизм влияния погрешностей формы и отклонения оси ведущего круга относительно базовой оси вращения шпинделя ведущего круга на точность обработки. Для этого рассмотрим наиболее часто встречающийся и характерный для данного метода обработки вид погрешности - это радиальное биение образующей цилиндрической поверхности ведущего круга относительно оси его вращения.
При воздействии на обрабатываемую поверхность ведущего круга, имеющего погрешности формы и расположения, ось заготовки, точка контакта её поперечного сечения с поверхностью ведущего круга и точка контакта её поперечного сечения с поверхностью шлифовального круга, в которой и происходит съем материала, повторяют в некоторой пропорции функцию радиального биения ведущего круга. При этом некоторым образом осуществляется перенос радиального биения поверхности ведущего круга А на поверхность обрабатываемой детали и его трансформирование в погрешность формы в ее поперечном сечении в виде отклонения от круглости.
Проведенные теоретические исследования неизбежно приводят к выводу, что при наладке станка необходимо выдерживать соотношение диаметров ведущего круга к диаметру заготовки Dald3 в виде дробного числа. Этот тезис иллюстрируется схемой на рис. 1.
Ю/27Лр5
В этом случае (рис.1) после поворота ведущего круга на 1 оборот заготовка повернется на 1,31 оборота. При этом образуется трехгранка с амплитудой 13/27 А. После второго оборота ведущего круга трехгранка сохраняется, но ее амплитуда уменьшается и становится равной 7/27 • А. Затем цикл повторяется, при этом ось симметрии поперечного профиля заготовки смещается по углу примерно на 300. При указанном сочетании диаметров ведущего круга и заготовки не происходит механическое суммирование амплитуд огранки, образующейся после выполнения отдельных рабочих ходов. При переносе величины
243
радиального биения ведущего круга на форму обработанной детали происходит как бы его «дробление», условно говоря, происходит «редукция» погрешности ведущего круга. Степень этого дробления (редукция) тем больше, чем больше по величине дробное число, являющееся передаточным отношением фрикционной пары ведущий круг-заготовка. Проще говоря, чем больше по диаметру ведущий круг, тем меньше погрешность формы обработанной детали (при условии соотношения диаметров круга и заготовки в виде дроби).
С целью экспериментального подтверждения теоретических выводов были проведены полные многофакторные эксперименты по плану 23. В качестве заготовок использовались предварительно отсортированные ролики роликоподшипников из стали ШХ15 с твердостью 62...65 HRC, шероховатостью цилиндрической поверхности менее 0,16 по Ra. Исходные погрешности формы заготовок по результатам замеров на КИМ DEA Global Advantage (рис. 2) составили: отклонение от круглости - 0,015 мм; отклонение от цилиндричности - 0,01 мм. Обработка заготовок производилась на бесцентрово-шлифовальноом станке модели SUPERTEC STC-1206-S (рис. 3).
Рис. 2. Измерение погрешностей формы заготовок перед проведением экспериментальных исследований на КИМ DEA Global Advantage
Рис. 3. Обработка деталей в рамках экспериментальных исследований на станке ЪиРЕКГЕС ЪТС-Шв-Ъ 244
2494320645516131249432455138003950320545513831395032054506v=7%~S&v]7%~S&
Отклонение от круглости (Y1) и отклонение от цилиндричности (Y2) являлись параметрами оптимизации.
В качестве факторов выступали: отношение диаметра ведущего круга к диаметру заготовки -Xj; величина превышения оси заготовки над плоскостью расположения осей ведущего и шлифовального кругов - X2 и угловая скорость вращения ведущего круга - X3. Натуральные значения этих факторов в эксперименте представлены ниже в таблице. Эксперимент проводился при температуре производственного помещения +20 ° С. Опыты были рандомизированы. Результирующие значения погрешностей формы обработанных заготовок получены путем измерения на КИМ DEA Global Advantage (рис. 4).
Натуральные значения факторов эксперимента с уровнями их варьирования
Параметры Уровни варьи) эования факторов
Верхний (+1) Нижний (-1)
Xj 11,39 8,542
Х2 6мм 3мм
Хз 50мин-1 20мин-1
i\ nMlbCAD :F<VtV*I Мл,и™а1 ( 1^^ГН|Ын\|М.,пич-.'. WAJ.l- [JMIWH ЗМ^н н-.иДГгПО^ ВД
OwpimiH Одо (JVWJ
-1« ч—— - eSI■ Н Ш-[50 ■ * «-"-О- - ©• ► Вив » «т ялп а « • овввоиэ® i ШШ
► -v тпг a ffl$M4S®o/y-oi//tf / q^z г _«j
"■4ППО 1 tvo? • я * - .fi Wif.i -
1 H,
№tUoul, HMU., 41U.1I1,«. TIT, 04 /клтоий
эиыл., <iit.»«», «1 -ем,-1*
m/tucitdl, иэми
»»,<0.il(, -0.МПtH, (М,
n>, <-0.*Не«# *3,0>< <m.iM/в
ннш, -i.esuzii. o>,<us, иг
кооетньт'ом. «м, c*»i
« KMIftKI /носжостъ/по мт..впн«*.штп,
IBA/<9. a, o>,<a, о, i> ¡mi rrc-to,i
/«, o4 -4. <0, о,1»,n, о
/<-0. «1. -0. H). -»>.<t,Or 1».II. Ml,«
Рис. 4. Обработка результатов измерений на КИМ DEA Global Advantage одной из заготовок
В каждой точке плана провели по три опыта. В соответствии с рекомендациями РДМУ 109-77, результаты эксперимента были обработаны, оценена значимость коэффициентов регрессии и получены уравнения регрессии, адекватность которых оценена критерием Фишера:
У1 = 0,007 - 0,00125 • X! (1)
Г2 = 0,009 - 0,0017 • X! (2)
В принятом диапазоне изменения факторов однозначно значимым является фактор соотношения диаметров ведущего круга и заготовки.
На рис. 5 и 6 даны графические зависимости параметров оптимизации от значимого
фактора.
Уровень варьирования флкторя
Рис. 5. Зависимость отклонения от круглости деталей, обработанных бесцентровым шлифованием, от соотношения диаметров ведущего круга и заготовки
S
о
Уровень варьирования фактора
Рис. 6. Зависимость отклонения от цилиндричности деталей, обработанных бесцентровым шлифованием, от соотношения диаметров ведущего круга и заготовки
Заключение. Полученные результаты эксперимента по выявлению основных технологических факторов, влияющих на образование погрешностей формы деталей, обработанных методом круглого бесцентрового шлифования, подтвердили теоретические выводы о решающем значении правильного выбора соотношения между диаметром заготовки и диаметром ведущего круга, что особенно важно при выполнении финишных операций обработки прецизионных деталей.
Статья подготовлена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук № МК-3287.2022.4.
Список литературы
1. Бесцентровое шлифование // под ред. З.И. Кремня. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1986. 92 с.
2. Ашкиназий Я.М. Бесцентровые круглошлифовальные станки. М.: Машиностроение, 2003.
352 с.
3. Захаров О.В. Минимизация погрешностей формообразования при бесцентровой абразивной обработке. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2006.
Решетникова Ольга Павловна, канд. техн. наук, доцент, olsareshetnikova1@yandex.ru, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,
Изнаиров Борис Михайлович, канд. техн. наук, доцент, baseev1@mail.ru, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,
Васин Алексей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, vasin@sstu.ru, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,
Финогеев Даниил Юрьевич, магистрант, daniil. sstu@gmail. com, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.,
Русаков Алексей Михайлович инженер-технолог 2 категории, alex. rusakof2010@mail.ru, Россия, Саратов, ООО «СЭПО-ЗЭМ»
THE MAIN TECHNOLOGICAL FACTOR DETERMINING THE ACCURACY OF THE SHAPE OF THE PARTS
PROCESSED BY CENTERLESS GRINDING
O.P. Reshetnikova, B.M. Iznairov, А.N. Vasin, D. Yu. Finogeev
The article presents the results of experimental studies with centerless grinding of cylindrical parts. Experimental studies confirm the theoretical conclusions about the crucial importance of choosing the right ratio between the diameter of the workpiece and the diameter of the leading circle.
Key words: grinding, centerless grinding, experimental studies, error, deviation from cylindrical, deviation from roundness.
Reshetnikova Olga Pavlovna, candidate of technical sciences, docent, olgareshetnikova1@yandex. ru, Russia, Saratov, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov,
Iznairov Boris Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, bageev1@mail.ru, Russia, Saratov, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov,
Vasin Alexey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, vasin@sstu.ru, Russia, Saratov, Yuri Gagarin State Technical University of Saratov,
Finogeev Daniil Yurievich, master's student, daniil.sstu@gmail.com, Saratov, Saratov State Technical University named after Yuri Gagarin , Russia.,
Rusakov Alexey Mikhailovich engineer-technologist of the 2nd category, alex. rusakof2010@mail. ru, Russia, Saratov, «SEPO-ZEM»
УДК 621.822.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-247-250
КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЬЦА
ПОДШИПНИКА
А.П. Туренко, А.В. Королев
Статья посвящена разработке компьютерной модели формирования рабочего кольца упорно-радиального подшипника. В работе дано подробное описание предложенной конструкции упорно-радиального подшипника. Сделан вывод о возможности предлагаемой компьютерной модели а реальном производстве. Выполненное моделирование позволяет выявить зависимости результатов формирования рабочего кольца от технологических факторов.
Ключевые слова: упорно-радиальный подшипник, компьютерная модель, формирование кольца, кольцо, пластичный твердосмазочный материал.
В последнее время подшипники скольжения, изготовленные с применением трибополимеров, постепенно вытесняют в промышленности металлические подшипники, в том числе и подшипники качения. Например, широкое распространение в машиностроении получили фторопластовые подшипники [1]. Это объясняется тем, что во фторопластах сочетается ряд свойств, делающих их подчас незаменимыми для трущихся пар: низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, химическая стойкость, способность работать в вакууме, в большом диапазоне температур - от -250°С до 200 °С, а также без смазки. Кроме того, полимерным подшипникам присущи такие важные свойства, как стабильный коэффициент трения, плавность и бесшумность работы, оптимальное сочетание свойства «цена-качество».
В большинстве случаев опорные кольца подшипников скольжения изготавливают сплошными. Но изготовление таких колец связано со значительными проблемами, возникающими как при их изготовлении, так и при эксплуатации. Некоторые стандартные заготовки в виде втулок, стержней, дисков, пластин изготавливают из фторопласта холодным прессованием (ГОСТ 10007-72) с последующим свободным (без формы) спеканием. Но этот метод приемлем только при массовом выпуске изделий, так как он связан со значительными затратами. Поэтому большинство опорных колец подшипников изготавливают механической обработкой из фторопластовых стержней или пластин. Но этот метод связан с низким коэффициентом использования материала, и поэтому тоже экономически не рационален.
В процессе эксплуатации сплошные опорные кольца могут иметь низкую работоспособность. Это объясняется тем, что в результате погрешностей изготовления деталей подшипника опорные кольца могут неточно прилегать к рабочим поверхностям подшипника, что приводит к повышенным контактным напряжениям, повышенному износу, к снижению опорной способности подшипника. Тот же эффект может проявиться и под действием температурных деформаций, которые неизбежно возникают в процессе работы подшипника.
Указанных недостатков можно избежать, если опорные кольца изготавливать не сплошными, а в виде незамкнутых колец. Незамкнуты кольца можно изготавливать навивкой из плоской ленты, что резко повышает коэффициент использования материала по сравнению с изготовлением сплошных колец механическим методом. Кроме того, незамкнутое кольца в процессе сборки и эксплуатации подшипника может самоустанавливаться относительно рабочих поверхностей подшипника, что повышает нагрузочную способность подшипника, снижает трение и износ.
К сожалению технология формирования опорных незамкнутых колец подшипников скольжения не отработана и не нашла должного применения в промышленности. Поэтому работа, направленная на исследование закономерностей и создание технологии формирования незамкнутых рабочих колец из пластичного твердосмазочного материала с целью повышения эффективности производства опорных подшипников скольжения, является актуальной.
