Введение к работе
Актуальность: Вибрационная обработка и её разновидности, получившие широкое применение в технологии изготовления деталей машин, на протяжении многих лет являются объектом исследований специалистов, работающих в указанной области в России и других странах. Совершенствование и интенсификация процесса вибрационной обработки, повышение её производительности и качества поверхности осуществляется по различным направлениям, в числе которых можно выделить: изменение динамики процесса взаимодействия обрабатывающей среды и деталей, амплитудно-частотных параметров, элементов конструкции оборудования, характеристики обрабатывающей среды и технологических жидкостей; использование дополнительного оснащения рабочих камер элементами активации процесса.
Среди конструктивных элементов оборудования (вибрационных станков, установок) важную роль выполняет рабочая камера, в которой непосредственно осуществляется процесс обработки, реализуемый путём взаимодействия вибрирующей инструментальной среды и обрабатываемых деталей. Рабочая камера, являясь основным элементом вибрационного станка, определяет особенности процесса, в том числе и с учётом конструктивных форм и размеров обрабатываемых деталей. Изменяя форму и размеры рабочей камеры, её ориентацию относительно источника колебаний (вибратора), вводя дополнительные устройства, возможно влиять на технологическую схему процесса и его эффективность. В этой связи дальнейшие исследования форм рабочей камеры и элементов дополнительного её оснащения, обеспечивающих повышение эффективности вибрационной обработки и её технологических возможностей, являются актуальной задачей.
Автор выражает искрению благодарность ушедшему из жизни д.т.н. профессору Бабичеву Анатолию Прокофьевичу, учителю, наставнику, оказавшему большую помощь в подготовке диссертации.
Цель исследований – установление закономерностей виброобработки деталей в рабочих камерах «щелевого» типа и разработка на этой основе конструкторско-технологических рекомендаций по проектированию
операций адресной отделочно-упрочняющей обработки деталей, с учётом их конструктивной формы.
Объектом исследований является технология вибрационной обработки.
Предметом исследований является виброобработка деталей с использованием рабочих камер, реализующих «щелевой» эффект.
Для достижения поставленной цели настоящей работы необходимо решить следующие задачи:
-
Раскрыть физико-технологическую сущность «щелевого» эффекта виброобработки.
-
Изучить закономерности и обосновать условия, обеспечивающие стационарное циркуляционное движение массы загрузки в щелевой рабочей камере.
-
Установить расчётные зависимости для определения энергосиловых параметров процесса обработки в щелевой рабочей камере.
-
Исследовать влияние виброобработки деталей в щелевых рабочих камерах на качество поверхности и производительность процесса.
-
Разработать конструкторско-технологические рекомендации применения виброобработки в щелевых рабочих камерах для адресной отде-лочно-упрочняющей обработки деталей.
Методы исследования базируются на фундаментальных положениях технологии машиностроения, вибрационной обработки, теории контактного взаимодействия твердых тел, динамики движения гранулированных сред, методах математического моделирования и анализа при построении зависимостей статистической обработки данных.
Научная новизна работы заключается в раскрытии физико-технологической сущности «щелевого» эффекта виброобработки; установлении расчётных зависимостей для оценки энергосиловых характеристик процесса обработки с учётом передачи импульса колебаний частицам среды от вертикальных стенок щелевой рабочей камеры; обосновании закономерностей изменения циркуляции движения массы загрузки в щелевой
рабочей камере в зависимости от геометрических размеров камеры и высоты её загрузки.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Предложена конструкция рабочей камеры (с использованием Компас-3D V16), в конструкции которой использован щелевой эффект, обеспечивающий повышение интенсивности процесса виброобработки. и производительность технологических операций. Обоснованы технологические возможности и разработаны конструкторско-технологические рекомендации адресной отделочно-упрочняющей виброобработки деталей в щелевых рабочих камерах.
Результаты исследований прошли практическую апробацию в НИИ «Вибротехнология» на кафедре «Технология машиностроения» ДГТУ.
Личный вклад автора заключается в постановке задач, проведении теоретических и экспериментальных исследований, в обработке и интерпретации результатов и формулировке выводов. Все выносимые на защиту научные результаты получены соискателем лично.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Интегрированные, виброволновые технологии в машиностроении, металло-обработке междунар. научн. симп. технологов-машиностроителей, ДГТУ. – Ростов н/Д, 2015», на международной научно-технической конференции «Перспективные направления развития финишных методов обработки деталей; виброволновые технологии междунар. симп. технологов-машиностроителей, ДГТУ. – Ростов н/Д, 2016», на международной научно-технической конференции (Перспективные направления развития текстильных машиностроителей, Эфиопия, 2017), на научно-технической конференции «Виброволновые процессы в технологии обработки высокотехнологичных деталей, Ростов-на-Дону 2017» .
Публикации. Основные материалы диссертации представлены в 16 печатных и электронных работах, в том числе 9 – в рецензируемых научных журналах и изданиях, 7 – в других изданиях и материалах докладов на международных конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 130 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 55 формул, 60 рисунков и 37 таблиц.