CC BY
24
ЛИТЕРАТУРА
1. Добряков В. А. Совершенствование гибкого обслуживания по состоянию при эксплуатации технологических объектов управления / В.А. Добряков // Вестник СГТУ. 2009. №3 (41). Вып. 2. С. 78-81.
2. Добряков В. А. Современный подход к гибкому обслуживанию технологических объектов управления в автоматизированном производстве / В. А. Добряков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ. 2010. С. 41-46.
3. Контроль в системах автоматизации технологических процессов / А. А. Игнатьев, М.В. Виноградов, В. А. Добряков др. Саратов: СГТУ, 2001. 124 с.
Добряков Владимир Анатольевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматизация и управление технологическими процессами» Саратовского государственного технического университета
Dobrjakov Vladimir Anatolevich -
Candidate of Technical Sciences, the senior lecturer of chair «Automation and management of technological processes» the Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 20.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
УДК 621.9.015:629.12.002
Н.В. Ермольчева, А.В. Королев, Б.С. Орлов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО ВИБРАЦИОННОГО РЕЗАНИЯ С СОЗДАНИЕМ РЕГУЛЯРНОГО МИКРОРЕЛЬЕФА С ТРЕБУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Рассматривается механизм работы устройства для дискретного вибрационного резания и процесс образования частично регулярного микрорельефа на поверхности деталей. Получены формулы для оценки нестандартных параметров микрорельефа.
Частично регулярный микрорельеф, параметры микрорельефа, дискретное вибрационное резание
N.V. Ermolcheva, A.V. Korolyov, B.S. Orlov
DISCRETE VIBRATING DEVICE FOR CUTTING THE ESTABLISHMENT REGULAR MICRORELIEF WITH THE REQUIRED PARAMETERS
Mechanism of the device for the discrete vibratory cutting, and the formation of a partly regular microrelief on the surface of parts is considered. The formulas for the evaluation of nonstandard parameters of the microrelief.
Partly regular microrelief, parameters of the microrelief, discrete vibratory cutting
Поскольку технологический микрорельеф поверхностей деталей оказывает весьма важное влияние на эксплуатационные характеристики деталей приборов и машин, в том числе на прирабатываемость, трение и износостойкость трущихся пар, плавность хода, герметичность, пылеудаляемость и другие [1], важной задачей в области качества поверхности является изыскание и исследование методов обработки деталей, обеспечивающих получение на поверхностях регулярных микрорельефов.
Идея состояла в разработке универсального устройства для вибрационной обработки. При этом было создано приспособление, позволяющее получать на обрабатываемой поверхности регулярный микрорельеф в виде непрерывных синусоидальных канавок или в виде дискретных углублений разнообразной серповидной формы (рис. 1) [2].
Устройство для вибрационной обработки поверхностей деталей (рис. 2) содержит основание 1, на котором установлены корпус 8 с державкой 4, на которой имеется Г-образный участок 2 с инструментом (резцом) 3 и привод возвратно-качательного движения державки 4. Участок 2 с инструментом 3 можно поворачивать на угол а вокруг оси державки 4 и фиксировать винтом 9.
Для заданной формы регулярного микрорельефа на обрабатываемой поверхности де-тали осуществляется поворот Г-образного участка державки на требуемый угол а в диапазоне 0°... 180° (а=90° - для микрорельефа в виде непрерывных синусоидальных канавок, 0° <а<90° -для микрорельефа в виде прерывистых синусоидальных канавок) после чего он фиксируется фиксатором. Инструмент 3, закрепленный на Г-образном участке державки, подводится к поверхности обрабатываемой детали до соприкосновения и поджимается. Момент соприкосновения инструмента с поверхностью обрабатываемой детали и требуемая глубина канавок и дискретных микролунок определяются индикатором 7, который соединен с державкой 4. При вращении кулачка 5 от электродвигателя 6 вызывается возвратно-качательное движение вибрирующей части державки 4 за счет деформации участка с малой поперечной жесткостью. В зависимости от угла поворота Г-образного участка державки в каждый период возвратно-качательного движения державки инструмент может не выходить или выходить за пределы обрабатываемой поверхности, в результате чего на ней образуется регулярный микрорельеф в виде непрерывных или прерывистых синусоидальных канавок соответственно. Величина угла и направление поворота Г-образного участка державки позволяют изменять величину и зону прерывания исходной синусоидальной канавки.
Ранее получены формулы для оценки стандартизированного параметра ЧРМР, каковым является относительная площадь поверхности микролунок Гк (ГОСТ 244773-81) [3]. Однако помимо расчета стандартизированных параметров ЧРМР поверхностей при решении задачи их оптимизации в ряде случаев возникает необходимость расчета и других параметров, в частности удельного объема микролунок и коэффициента объемного заполнения.
6}
Л:
Рис. 1. Схема образования микрорельефа различных видов: а) синусоидальные канавки; б) канавки серповидной формы
Рис. 3. Схема формирования микролунок
Эти расчеты проводятся в предположении, что в резании участвует закругленная часть вершины резца с радиусом г, а задняя поверхность резца выполнена в виде сферы радиуса г.
В поперечном сечении микролунка имеет форму сегмента (сечение А-А рис. 3), где H -максимальная глубина микролунки (стандартизированный параметр ЧРМР), устанавливаемая при наладке оборудования в крайнем правом положении осциллирующего резца. 54
За период осцилляции резца T глубина микролунки h изменяется от 0 до H и определяется по формуле
2Р
h = H ■ sin — t. (1)
Объем микролунки представляет собой величину
b
V = J S (x )x , (2)
a
где S(x) - площадь поперечного сечения; a, b - пределы интегрирования.
В нашем случае a = 0, b = T /2, x = v ■ t, следовательно dx = vdt, где v - окружная скорость
заготовки.
Так как площадь сечения (сегмента) имеет вид
s (t )@ 2 h ■ р.
где р = 2^¡2rh - хорда сегмента, то объем микролунки
T¡ 2
г 4 тт . 2p L тт . 2p ,
V = v ■ I — H ■ sin— t 2rH ■ sin—t dt = J 1. TV T
0 , . (3)
T j 2 1--v '
4 TT f • 2p . 2p
— vH ■ы 2rH ■ sin— t sin— 3 i T \ T
Приведение интеграла в уравнении (3) к стандартной форме, для которой имеются таблицы, довольно сложно, поэтому он может быть вычислен по формуле Симпсона, что в большинстве практических случаев допустимо. В итоге получим
V = 4 уТИ -422ГИ . (4)
9
Выразив объем через к =-, получим
Ту
V = —И-л/М . (5)
9к
Обозначим через VI объем всех микролунок на поверхности цилиндра за один его оборот и через Ук - удельный объем микролунок, т.е. отношение объема микролунок к площади АбоК - боковой поверхности идеального цилиндра:
ук = А- (6)
Абок
В нашем случае V = <8р-И - л/2гИ -г, Абок = к - й3 • £пр,
9к
, 2- . пдвх
где к =-; г = —:--число циклов осцилляции резца за один оборот заготовки; аз - диаметр обрабатываемой поверхности; - - амплитуда осцилляции резца; 5пр - продольная подача. Тогда
8реИ ■4ъН ■ i 8реИ ■4ъН ■ i 4H ■4ъН
vk =-= -7-ч- =--(7)
к 9кр■ йз ■ Ер 9-(2■ е■ i/йз)■ р■ йз ■ 9■ ^ ^
Коэффициент объемного заполнения рассчитывается по формуле
XV = (8)
где V - объем всех микролунок на поверхности цилиндра, с = р ■ И ■ ёз ■ Епр - объем
кольцевого слоя, ограниченного цилиндрической поверхностью. Тогда
К = 1 - Л- = 1 - 4рИ ■У2ГЯ ■ ^ з = 1 _ 4лр2гИ
" Лк.с. 9р ■ И ■ йз ■ Епр 9Епр •
Полученные зависимости нестандартных параметров микрорельефа обеспечивают возможность решения задач технологического обеспечения дискретного вибрационного резания для образования поверхностей с требуемыми параметрами ЧРМР.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплута-ционные свойства / Ю.Г. Шнейдер. Л.: Машиностроение, 1972. 240 с.
2. Патент на полезную модель № 96810 Устройство для вибрационной обработки поверхностей / Б.С. Орлов, Д.В. Черепанов, А.А. Скрипкин, Н.В. Ермольчева. Бюл. № 23, 20.08.2010.
3. Орлов Б.С. К вопросу расчета параметров частично регулярного микрорельефа поверхности деталей при дискретном вибрационном резании / Б.С. Орлов, Н.В. Ермольчева // Вестник СГТУ. 2009. № 3 (41). Вып. 2. С. 147-150.
Ермольчева Надежда Викторовна -
аспирант кафедры «Технологиия машиностроения» Саратовского государственного технического университета
Королев Альберт Викторович -
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология машиностроения» Саратовского государственного технического университета
Орлов Борис Степанович -
кандидат технических наук, доцент кафедры «Приборостроение» Саратовского государственного технического университета
Ermolcheva Nadezhda Viktorovna -
post-graduate faculty «Technology of mechanical engineering» Saratov State Technical University
Korolev Albert Viktorovich -
doctor of technical sciences, professor, head. Department «Technology of mechanical engineering» Saratov State Technical University
Orlov Boris Stepanovich -
Candidate of Technical Sciences, the senior lecturer of chair «Priborostroenie» the Saratov State Technical University
Статья поступила в редакцию 04.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011
