Синтез кінематики процесу магнітно-абразивної обробки в кільцевій ванні
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Синтез кінематики процесу магнітно-абразивної обробки в кільцевій ванні
|
|
| Creator |
Гейчук, Володимир Миколайович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - процеси механічної обробки, верстати та інструменти. - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут". Київ - 2012. В дисертації розроблені наукові основи створення технологічного обладнання для магнітно-абразивної обробки (МАО) деталей складної просторової форми в кільцевій ванні в умовах великих робочих зазорів на базі структурно-параметричного синтезу кінематики процесу. Визначені функціональні залежності основних показників якості МАО (шорсткості та мікротвердості) від кута атаки для інструментальних та нержавіючих сталей, титанового сплаву, латуні, твердих сплавів. Розроблені узагальнена математична модель кінематики та математична модель комплексної оцінки інтенсивності МАО. Визначені основні закономірності кінематики процесу обробки основних типів деталей та розроблені рекомендації з вибору кінематичних параметрів обробки. Рекомендації підтверджені результатами експериментальних досліджень. Розроблені методики синтезу структурно-кінемагнчних схем і структурних формул компонування роторних верстатів та визначення їх основних конструктивних параметрів та розмірів. Синтез базується на аналізі загальної матриці координатних перетворень формоутворюючої системи верстату, яка вибирається за результатами комплексної оцінки інтенсивності МАО. Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.01 - процессы механической обработки, станки и инструменты. Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев - 2012. В диссертации разработаны научные основы создания технологического оборудования для магнитно-абразивной обработки (МЛО) деталей сложной пространственной формы в кольцевой ванне в условиях больших рабочих зазоров на базе структурно-параметрического синтеза кинематики процесса. Установлено, что при обработке ферромагнитных деталей в кольцевой ванне в условиях больших рабочих зазоров, ограничением в адекватности моделей МАО и обработки свободным абразивом есть соотношение сил динамического и магнитного происхождения, которые действуют на зерна магнитно-абразивного порошка (МАП). При обработке неферромагнитных деталей, такими ограничениями являются режимы движения МАИ. Показателями режима являются число Рейнольдса и число магнитного давления. Выполнен вычислительный эксперимент, в результате которого установлено, что физические модели МАО и обработки свободным абразивом адекватные при скоростях V>1.0 м/с и значениях магнитной индукции в рабочем зазоре В<0,7 Тл для ферромагнитных деталей и В<1,2 Тл для неферромагнигных деталей. При этом важнейшими кинематическими параметрами процесса являются углы атаки и суммарная скорость резания. Установлены функциональные зависимости основных показателей качества МАО (шероховатости и микротвердости) от угла атаки для инструментальных и нержавеющих сталей, титановых сплавов, латуни, твердых сплавов. Основные из них такие: - наилучший полирующий эффект реализуется при углах атаки х=25—35°; - упрочняющее действие процесса МАО наилучшим образом реализуется при углах атаки x>55°: - зависимости изменения параметра Ra от углов атаки x в большинстве случаев имеют экстремальный характер. При обработке ферромагнитных деталей происходит относительно постоянное возобновление МАИ в рабочей зоне. При обработке неферромагнитных деталей, имеющих обрабатываемые поверхности, наклоненные к вектору скорости резания под углами, отличающимися от прямого, происходит смещение МАП в нижнюю или верхнюю части рабочей зоны. Это приводит к снижению эффективности и увеличению неравномерности обработки, в особенности по длине образцов. Повышение эффективности и равномерности обработки предложено обеспечивать путем изменения плотности линий магнитной индукции в определенных участках рабочей зоны и применением дополнительных механических устройств. Используя тот факт, что при переходе через поверхность раздела сред с разными коэффициентами проницаемости линии магнитной индукции отклоняются от нормали к поверхности раздела, рабочим поверхностям внешнего и внутреннего полюсных наконечников придается форма, которая дает возможность концентрировать магнитное поле с высшей плотностью в определенных участках рабочей зоны. На основе матричного аппарата преобразования однородных координат разработана обобщенная математическая модель кинематики процесса МАО. В ее состав входит математическая модель формообразующей системы станка, которая представляется общей матрицей координатных преобразований. Особенностью общей матрицей координатных преобразований является то, что она отображает не относительные формообразующие движения детали и инструмента, а движения манипуляции деталью, необходимые для получения рациональных значений углов атаки и суммарных скоростей резания, и конструктивные параметры. Разработан интегральный критерий интенсивности МАО, который позволяет выбрать рациональные кинематические параметры процесса МАО. Интегральный критерий является суммой двух частичных критериев: - относительного среднего отклонения углов атаки от оптимального утла за цикл или законченную часть цикла обработки, или кратко "относительного отклонения угла атаки": - части от цикла обработки, на протяжении которого данная поверхность находится под действием набегающего потока порошка с утлом атаки величиной X > Xtp где Хtр = 0 - опорный угол, или кратко "относительного активного угла". Это параметр характеризует относительное время активной обработки. Определены основные закономерности кинематики процесса обработки основных всех типов деталей, обрабатываемых в кольцевой ванне (концевого и осевого инструмента, многогранных неперетачиваемых твердосплавных пластин, лопаток, дисковых фрез) и разработаны рекомендации выбора кинематических параметров обработки. Результаты экспериментальных исследований МАО указанных деталей подтверждают результаты исследований кинематики и выводы, полученные на их основе: - базирование детали в кольцевой ванне должно выполняться таким образом, чтобы большая часть обрабатываемых поверхностей была наклонена к вектору главного движения под углом как можно более близким к оптимальному углу атаки для материала, из которого изготовлена деталь, и его физико-механических характеристик; - скорости основной круговой подачи Vs = ±(0.1 / 03)VP, где Vp — скорость главного движения, рекомендуются для уменьшения шероховатости обрабатываемых поверхностей, а скорости Vs = ±(0.3 / 0.5)VР - для их упрочнения; - использование дополнительной круговой подачи является нецелесообразным. Целесообразным является использование фиксированного разворота деталей вокруг оси дополнительной круговой подачи, что позволяет изменять значения интегрального критерия интенсивности МАО в достаточно широких пределах. На основе результатов исследований разработаны методики синтеза структурно-кинематических схем и структурных формул компоновок роторных станков для МАО и расчета их основных размеров. Методика синтеза базируется на анализе общей матрицы координатных преобразований математической модели формообразующей системы станка, которая выбирается по результатам комплексной оценки интенсивности МАО. The dissertation for a scientific degree of a Doctor of science in engineering on speciality 05.03.01 - Machining processes, machine tools and tools. - National Technical University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute", Kyiv. 2012. In the dissertation the scientific principles of creation of the process equipment for magnetic-abrasive niachning (MAM) of complex surfaces of details in a "ring bath" with large working gaps are developed on the basis of structurally-parametrical synthesis of the kinematics of process. Functional dependences of the main quality parameters of MAM (roughness and microhardness) according to the angle of attack for the major groups of materials (tool and stainless steels, titanium alloy, brass, hard metal) were defined. The generalized mathematical model of kinematics and mathematical model of a complex estimation of intensity of magnetic-abrasive machining (MAM) are determined. The basic rules of kinematics of process of machining of the basic types of details are defined and recommendations for choice of the kinematic parameters of machining are developed. Recommendations are confirmed by results of experimental researches. Methods of synthesis of structural-kinematic schemes and structural formulas of configuration of rotary machines for MAM and calculation of the mam dimensions of these machines were proposed. Principles of synthesis is based on analysis of the general coordinate matrix of transformation of the mathematical model of shape-generating system of machine tool, which are chosen on the basis of the integral criterion of intensity the MAM. |
|
| Date |
2013-01-18T12:01:09Z
2013-01-18T12:01:09Z 2012 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/2454
|
|
| Language |
uk
|
|