CC BY
12
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
УДК 621.9246:66.045.002.61
В.В. Иванов, И.А. Иванова
Курганский государственный университет
УПРАВЛЕНИЕ ТОЧНОСТЬЮ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ТОРЦЕВОМ ШЛИФОВАНИИ
Аннотация. В статье рассматривается вопрос повышения точности обработки поршневых колец на торце-шлифовальных станках, путем выравнивания температурных полей станины охлаждающей жидкостью.
Ключевые слова: торцевое шлифование, точность, температурные поля.
V.V. Ivanov, I.A. Ivanova Kurgan State University
ACCURACY CONTROL OF COMPONENT PROCESSING IN END-FACE GRINDING
Abstract . The article considers the problem of improving accuracy of piston ring processing using end-face grinding machines by equalization of temperature fields of the bed by a cooling agent.
Index Terms: end-face grinding, accuracy, temperature patterns.
Введение
Процесс двустороннего шлифования торцем круга деталей типа поршневых колец наряду с высокой производительностью обладает повышенным выделением тепла, что приводит к тепловым деформациям станка. Вследствие этого взаимное расположение кругов в процессе шлифования изменяется, что приводит к потере качества обработки деталей. Исследованиями было доказано, что в процессе шлифования за счет разнонаправленного вращения шлифовальных кругов деталь не совершает вращательного движения. Вследствие этого изменение взаимного расположения кругов приводит к разнотолщиннос-ти деталей. Особенно негативно на точностные характеристики деталей влияет изменение положения кругов в вертикальной плоскости.
Изменение положения кругов в процессе работы станка вызывается неравномерным нагревом базовых узлов станка, в частности станины. Выравнивание температурных полей станины позволит свести к минимуму изменение взаимного расположения кругов в процессе шлифования и, следовательно, повысить точность обработки.
Анализ температурных полей станка показал, что основным источником неравномерного нагрева станины является охлаждающая жидкость, которая циркулирует в системе «индивидуальный бак охлаждения - станок». Особенности подачи охлаждающей жидкости в зону шлифования через отверстия в шпиндельных бабках и дальнейшее удаление самотеком из зоны шлифования приводят к тому, что наиболее нагретой в процессе работы станка является верхняя часть станины.
Были проведены исследования изменения взаимного расположения кругов в процессе шлифования промышленных партий поршневых колец. Испытания проводились
на различных режимах шлифования. В процессе испытаний регистрировалась мощность процесса шлифования, температура охлаждающей жидкости, взаимное расположение кругов в вертикальной плоскости. Изменение кругов в вертикальной плоскости оценивалось как по разнотол-щинности колец, так и по взаимному расположению кругов, измеряемому при коротких остановках работы станка.
Управление точностью обработки поршневых колец В процессе исследований были получены следующие математические модели: изменения температуры жидкости индивидуального бака охлаждения, изменения взаимного расположения кругов от избыточной температуры жидкости в баке охлаждения.
Анализ изменения температуры в индивидуальном баке показал, что бак можно считать интегрирующим звеном с замедлением, если входным воздействием считать мощность процесса шлифования, а выходной характеристикой - изменение температуры жидкости.
W6 (p) :=
Кб
Р ■ (t6 ■ P + 1) ,
(1)
где Кб и ^ определяются конструктивными особенностями и объемом жидкости в баке. Для бака объемом 4м3 Кб = 1,21 квт/град , ^ = 1,25 час.
Анализ изменения взаимного расположения кругов в вертикальной плоскости показал, что шлифовальный станок является апериодическим звеном I порядка, если входным воздействием считать температуру охлаждающей жидкости, а выходной характеристикой - изменение взаимного расположения кругов в вертикальной плоскости.
WCT ( р) :=
К
CT
tcT ■ р + 1
(2)
Экспериментально полученными значениями являются Кст = 0,006 мм/град , = 2,5 часа.
Наименее нагретыми оставались боковые стенки станины. Выравнивание температурных полей станины было принято обеспечить дополнительным нагревом боковых стенок станины.
Были проведены исследования изменения взаимного расположения кругов в вертикальной плоскости под действием дополнительного подогрева боковых стенок станины.
Дополнительный нагрев боковых стенок станины показал, что изменение взаимного расположения кругов происходит в обратном направлении со следующими характеристиками:
WCT4 ( Р) :=
К
стд
tcT ■ р + 1
(3)
Анализ кривых изменения взаимного расположения кругов позволил получить следующие характеристики Кстд = -0,0007 мм/град , t = 2 часа .
На рисунке 1 представлена структурная схема шлифовального станка как объекта управления взаимным расположением кругов.
Входным воздействием является мощность процесса шлифования. В зависимости от мощности возрастает температура в индивидуальном баке охлаждения. Экспериментами при шлифовании промышленных партий колец было доказано, что при изменении температуры в
92
ВЕСТНИК КГУ, 2013. № 2
Рисунок 1 - Структурная схема шлифования станка
индивидуальном баке охлаждения в пределах 2 градусов взаимное положение шлифовальных кругов остается постоянным, что ведет к стабильности процесса шлифования с точки зрения точности. При превышении температуры охлаждающей жидкости более, чем на 2 градуса, включается дополнительный нагрев боковых стенок станины. Разность коэффициентов усиления и постоянных времени приведет к разному соотношению температур жидкости в дополнительном баке и в баке охлаждающей жидкости станка. Для подтверждения количественных соотношений были проведены дополнительные исследования, в ходе которых моделировалось изменение температуры жидкости в процессе шлифования. Одновременно изменялась температура в дополнительных баках за счет нагрева.
Обсуждение результатов
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1) взаимное расположение шлифовальных кругов остается постоянным при работе станка, если температура охлаждающей жидкости в дополнительном баке в 2,5 раза выше температуры охлаждающей жидкости в индивидуальном баке станка;
2) шлифование промышленных партий колец показало, что на станках с дополнительным подогревом точность обработки деталей повышается в 2 раза, что подтверждает адекватность математической модели.
УДК 658.5
В.Н. Орлов, С.С. Тукмачева, В.М. Гоицило Курганский Государственный университет
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
Аннотация. В данной статье говорится о пользе применения инструментов бережливого производства. Описываются 10 наиболее популярных инструментов данной методики.
Ключевые слова: инструменты бережливого производства.
V.N. Orlov, S.S. Tukmacheva, V.M. Gritsilo Kurgan State University
LEAN PRODUCTION TOOL APPLICATION IN TERMS OF INCREASING PRODUCTION EFFICIENCY
Abstract. The article shows the advantage of lean production tool application. It describes the top ten tools of this technique.
Index Terms: lean production tools.
Главной проблемой еще с 1860-х годов, со времен индустриальной революции, стали проблемы управления станочными производствами с их огромными объемами выпуска продукции. Главной проблемой управления в этой области производства оставалась производительность рабочих. Целью любой производственной системы является выпуск продукции наивысшего качества за минимально возможный срок с наименьшими капитало- и ресур-совложениями, поставленной потребителю по наименьшей цене. Использование инструментов бережливого производства в последнее время - актуальное решение данной задачи. Методы бережливого производства не являются чем-то новым, они представляют компиляцию многих технологий, с которыми производители знакомы и которые использовали в прошлом. Разница заключается в том, что теперь эти технологии собраны воедино, в один мощный метод [1; 2].
Бережливое производство - концепция менеджмента, направленная на оптимизацию бизнес-процессов с максимальной ориентацией на рынок с учётом мотивации каждого работника. Бережливое производство - это основа новой философии менеджмента.
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 8
93
