Содержание к диссертации
Введение
Анализ процесса доводки точных деталей свободным абразивом 10
1.1 Механическая доводка как метод изготовления прецизионных деталей 11
1.2 Влияние абразивной способности микропорошков на производительность процесса доводки 17
1.3 Факторы, влияющие на качество и производительность процесса алмазной доводки 20
1.3.1 Влияние зернистости абразива на параметры процесса доводки... 23
1.3.2 Влияние давления и скорости относительного движения детали на процесс доводки 23
1.3.3 Влияние физико-механических свойств материала на процесс доводки 27
1.4 Методы контроля выходных параметров процесса доводки 29
1.5 Постановка задач исследования 35
Модели процессов в технологической системе доводочного станка 37
2.1 Производительность доводочного процесса как управляемый выходной параметр обработки ...37
2.1,1 Модели спектра частот виброакустических колебаний технологической системы плоскодоводочного станка 39
2.2 Модель взаимодействия абразивного зерна с поверхностью детали и доводочного диска. 44
2.3 Определение основных показателей плоского силового взаимодействия в системе: деталь - алмазный слой - доводочный диск 50
2.4 Определение скорости движения детали по доводочному диску 54
2.5 Влияние зернового состава микропорошков на количественно-качественные параметры доводочного процесса 57
2.6 Выводы .-— 61
3 Экспериментальное исследование влияния технологических факторов на производительность алмазной доводки 62
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований 62
3.2 Влияния количества алмазной пасты на производительность алмазной доводки 69
3.3 Влияние давления на производительность процесса доводки 76
3.4 Влияние скорости вращения доводочного диска на производительность процесса доводки и спектр частот виброакустических колебаний динамической системы «деталь - алмазный слой -доводочный диск» 82
3.5 Идентификация много факторной модели производительности процесса доводки методом планирования эксперимента 84
3.5.1 Методика проведения многофакторного эксперимента 84
3.5.2 Результаты многофакторного эксперимента 89
3.6 Выводы 91
4. Исследование влияния кинематических факторов на износ доводочного диска и точность формообразования плоских поверхностей деталей 92
4.1 Расчёт переноса погрешностей формы рабочей поверхности доводочного диска на доводимую поверхность детали 94
4.2 Роль кинематики перемещения деталей при формообразовании плоских поверхностей 97
4.3. Теоретический анализ характера износа диска при работе с переменными относительными скоростями 100
4.4 Экспериментальное исследование характера износа доводочного диска при различных методах и условиях алмазной доводки 106
4.5 Выводы 113
5. Повышение количественных и качественных показателей процесса доводки прецизионных деталей из различных материалов по результатам оценки состояния динамической системы «деталь - алмазный слой - доводочный диск» и управления кинематическими параметрами станка 114
Заключение 118
Список литературы
- Влияние абразивной способности микропорошков на производительность процесса доводки
- Модели спектра частот виброакустических колебаний технологической системы плоскодоводочного станка
- Влияния количества алмазной пасты на производительность алмазной доводки
- Роль кинематики перемещения деталей при формообразовании плоских поверхностей
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение конкурентоспособности продукции отраслей машиностроительной, приборостроительной и автомобильной промышленности тесно связано с решением проблемы износа и долговечности отдельных функциональных элементов и систем, характеризующихся высокой стабильностью выходных параметров, физической и геометрической взаимозаменяемостью узлов и основных деталей, высокой точностью рабочих и базовых поверхностей. В приборах и узлах топливной аппаратуры, гидросистем управления, в. измерительных системах и других устройствах увеличивается количество точных деталей. Наиболее точным, а иногда и единственным методом формообразования плоских поверхностей прецизионных деталей является односторонняя доводка. Она выполняется с применением комплексного инструмента: абразивных смесей и жёстких доводочных дисков.
Результаты изучения физической сущности процесса абразивной доводки и его показателей описаны в работах М. М. Хрущёва, И. В. Крагельского, Д. Н. Гаркунова, П. А. Ребиндера, взаимодействие инструмента и заготовки при шлифовании - в работах Г. М. Ипполитова, А. В. Королёва, Е. Н. Маслова, особенностей прецизионной обработки заготовок шлифованием и абразивной доводкой (полированием) — в работах Н. Н. Качалова, Н. И. Богомолова, М. Н. Семибратова, Л. С. Цеснека, П. И. Ящерицына, П. Н. Орлова, 3. И. Кременя. Результаты исследования вибраций при резании и колебаний станков в работах В. А. Кудинова, Ю. И. Нестерова, Б. В. Павлова, Б. М. Бржозовского, А. А. Игнатьева и ряда других учёных.
К настоящему времени в области абразивной доводки выполнен большой объём научных исследований, которые открыли возможность прогнозирования ее развития и разработки научно обоснованных рекомендаций по технологическому обеспечению качества обработки.
Однако при абразивной доводке эти рекомендации далеко не всегда обеспечивают достижения высоких показателей по производительности и качеству обработки, так как они не учитывают динамическое состояние системы «деталь - алмазный слой - доводочный диск», характеризующееся виброакустическими (ВА) колебаниями в широком спектре частот, возникающими в процессе обработки. Источником этих вибраций являются процессы резания - царапания и деформации доводимой поверхностности детали алмазными зёрнами, циклический характер перемещения заготовки по доводочному диску и ряд других причин. Следовательно, автоматизация доводки прецизионных деталей с применением метода контроля ВА колебаний динамической системы (ДС) «деталь - алмазный слой -доводочный диск» является актуальной задачей.
Цель работы - повышение производительности и качества односторонней доводки алмазными пастами плоских поверхностей прецизионных деталей на основе контроля виброакустических колебаний динамической системы «деталь - алмазный слой - доводочный диск» и управления траекториями и скоростью перемещения детали по доводочному диску.
Задачами проводимых исследований являлись: анализ научно-технической информации по вопросу влияния технологических факторов на производительность и качество процесса доводки плоских поверхностей прецизионных деталей алмазными пастами; анализ методов контроля производительности обработки, разработка модели процессов в динамической системе плоскодоводочного станка; организация контроля ВА колебаний ДС «деталь - алмазный слой - доводочный диск», экспериментальное исследование влияния режимов доводки и кинематических параметров станка на производительность и качество обработки.
Методы и средства исследования. Теоретические исследования выполнены на основе положений динамики станков, теории управления,
7 технологии машиностроения, теории случайных процессов с использованием компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проведены в производственных условиях с применением современных средств измерения геометрической точности доведённых поверхностей и виброизмерения с компьютерной обработкой результатов.
Научная новизна:
1. Разработан метод повышения производительности и качества доводочного процесса путём управления параметрами технологического режима по предложенному алгоритму на основе оперативного контроля состояния динамической системы «деталь - алмазный слой - доводочный диск» по уровню виброакустических колебаний.
Построена модель процессов в динамической системе станка в виде передаточной функции, позволяющая установить характер изменения спектра виброакустических колебаний в системе «деталь - алмазный слой -доводочный диск» при условии интенсивного износа алмазных зёрен в процессе доводки при заданных технологических параметрах; модель целеориентирована на управление производительностью и качеством обработки.
Разработана методика оперативной корректировки режимов процесса доводки на основе идентификации многофакторной модели производительности, позволяющей установить степень влияния нагрузки, скорости движения детали и времени процесса.
4. Разработана методика поддержания плоскостности в процессе односторонней доводки поверхностей прецизионных деталей путём управления кинематическими параметрами обработки (при иррациональном соотношении скорости вращения доводочного диска и числа проходов детали относительно центра инструмента) на экспериментальном образце плоскодоводочного станка МПД-1.
8 Практическая ценность и реализация результатов работы. Создано методическое обеспечение для оценки производительности и качества процесса доводки в зависимости от динамического состояния системы «деталь - алмазный слой - доводочный диск» по стохастическим характеристикам ВА колебаний. Экспериментально установлена взаимосвязь амплитуды и моды спектров частот ВА колебаний ДС с производительностью процесса доводки. Модернизирована методика определения плоскостности детали в зависимости от неплоскостности доводочного диска. Автор участвовал в разработке станка МПД-1 и спроектировал устройство нагружения доводимой детали. Экспериментально установлена взаимосвязь характера износа доводочного диска от вида траектории относительного движения детали по инструменту. Полученные результаты в 2004-2005 гг. позволили повысить производительность процесса доводки на 15-25%, а управление кинематическими параметрами станка позволило поддерживать плоскостность доводимой поверхности детали не более 1 мкм в течение 8 часов вместо 3 часов, обеспечиваемых известной технологией.
Внедрение технологических процессов доводки деталей из материалов 95X18, силицированного графита ГАКК55/40, пластмасс типа «Фортрон 6165» осуществлено на предприятиях ОАО «СЭПО-ЗЭМ» на плоскодоводочных станках мод. ПД2С-904, ПД2О904А и ООО НПО «Сателлит» на плоскодоводочных станках мод. ПД2С-902, ПД2С-906, что подтверждается актами внедрения.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на 7-й Международной конференции «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004), Всероссийской конференции «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти, 2005), Международной конференции «Современные тенденции развития транспортного машиностроения» (Пенза, 2005).
9 Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 4 без соавторов.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 122 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 133 страницах и содержит 49 рисунков, 7 таблиц.
Положения» выносимые на защиту:
1. Методика организации управления процессом доводки с использованием дополнительного информационного параметра.
2. Динамическая модель плоскодоводочного станка, учитывающая стохастические характеристики процессов в технологической системе.
Результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на производительность процесса доводки и уровень ВА колебаний ДС «деталь - алмазный слой - доводочный диск».
Результаты экспериментальных исследований влияния кинематических параметров на обеспечение плоскостности доводимых поверхностей деталей.
5. Результаты внедрения в производство технологического процесса доводки плоских прецизионных деталей их различных материалов.
Влияние абразивной способности микропорошков на производительность процесса доводки
Эффективность процесса доводки должна определяться производительностью, качеством и экономичностью обработки деталей.
Большинство исследований по оптимизации процесса доводки обычными абразивами производилось различными авторами [4, 6, 7, 10, 11, 13, 15, 19, 22, 32,40, 43, 44, 47, 50, 51, 53, 55, 65, 77, 89, 90, 106] как правило, при каком-либо постоянном способе введения зёрен между деталью и диском в условиях того или иного метода доводки, и поэтому сравнить основные показатели различных методов даже в условиях наиболее исследованной абразивной доводки весьма затруднительно. Однако анализ результатов таких исследований позволяет наметить основные пути достижения высокой производительности, точности и качества обрабатываемых поверхностей деталей с точки зрения влияния различных факторов на процесс абразивной доводки.
Рассматривая процесс абразивной доводки, как результат массового диспергирующего действия зёрен, находящихся в слое жидкости между двумя взаимно перемещающимися поверхностями, можно полагать, что выходные параметры обрабатываемых деталей из различных материалов, будут определяться физическими, кинематическими и технологическими параметрами процесса доводки. X. Миндт [116] разработал метод определения абразивной способности микропорошков по величине съёма материала в зависимости от времени: а=Ат(1-е ) (1.1) где: а - суммарная абразивная способность за время «f»; Ат — полная абразивная способность, т. е. количество материала в мг (мк), удалённого с поверхности образца до полного «истощения» абразива; с — постоянный коэффициент. М. И. Койфман- [36] на основании теоретических исследований X. Миндта предложил производительность процесса доводки в условиях непрерывного потока минеральных частиц определять через длину пути "L" и суммарную абразивную способность на этом пути: W= (1.2) где: А — суммарная абразивная способность на пути «L». В случае доводки при постоянном объёме абразива суммарная производительность за определённый период времени tn определяется выражением: "г A=\vdt о а полная производительность (1.3) где: v — объём снятого материала в единицу времени.
На основе анализа уравнения X. Миндта, А. В. Шубников [107] предложил вместо параметров Ant применять их обратные величины, а «свежесть» («неистёртость») абразива характеризовать выражением: где: As — полная абразивная способность. Когда А=0, =со, т. е. в начальный момент доводки A As производительность будет максимальной, а затем убывает. Величина характеризует «молодость» абразивного процесса, а взаимосвязь между 1 1 величинами — и - представляется в виде: А і !__!_« !; А = - (1.5) где: к - постоянный коэффициент.
В. Н. Морозенко [64], изучая процесс абразивной доводки круглых внутренних поверхностей и рассматривая работу зёрен как результат диспергирования поверхности детали и притира, пришёл к выводу, что износ детали Qd и притира Qn в процессе доводки подчиняется экспоненциальному закону и может быть выражен системой дифференциальных уравнений через общее количество материала Qt снимаемого с детали и притира в результате абразивного износа за время: &=- {1-ехрКк,+х2)- ] КХ+К2 АЛ. t t + k-A. V } к (1.6) К] и К-2 — коэффициенты, включающие в себя влияние многочисленных технологических факторов, совокупность которых предложено называть «частость абразивного воздействия». Автор указывает, что параметры Qd, Q„, Q должны быть определены экспериментально для того или иного процесса доводки с учётом влияния конкретных технологических факторов (размер абразивных зёрен, природы абразива, скорости, давления и др.) При обработке хрупких материалов (стекла) предлагается экспоненциальная функция [31]: Q=Qa(l-eaD) (1.7) где: Q - количество снятого в единицу времени материала, г/час; D — размер зерна основной фракции, мк; Qona-постоянные коэффициенты.
Известно [1, 51], что в начальный период доводки преобладает резание - царапание, затем наблюдается постепенный переход к трению с упругим и пластическим оттеснением материала, что объясняет понижение минутной производительности во времени. Изменяя соотношение между резанием - царапанием и трением, можно управляя процессом доводки обеспечивая высокую производительность доводочного процесса.
Модели спектра частот виброакустических колебаний технологической системы плоскодоводочного станка
Доводка относится к технологическим процессам финишной обработки высокоточных плоских деталей. В результате доводки получаются погрешности размеров и формы не более 0,1 ...0,5 мкм и шероховатость Ra = 0,01...0,16 мкм.
При доводке съём металла и формирование микрогеометрических параметров точности поверхности осуществляется за счёт резания -царапания обрабатываемой поверхности большим количеством абразивных частиц малого размера. Изменяя соотношение между резанием и царапанием можно управлять процессом доводки [80].
Для повышения эффективности доводки необходимо решить ряд взаимосвязных задач по стабилизации качества доводки и автоматическому управлению процессом по комплексу его показателей.
Основными факторами, определяющими режимы плоской доводки, являются давление на площадь контакта притир - деталь, скорость рабочего движения детали по доводочному диску, время доводки.
При этом реально организовать управление процессом по уровню (ВА) колебаний возникающих в технологической системе, в частности, в системе «деталь - алмазный слой - доводочный диск» [49, 80].
Контроль ВА колебаний в динамической системе (ДС) станка необходим для оценки технического состояния станка (измерения до обработки), выбора целесообразного режима доводки (измерения в процессе обработки) и принятия решения о его корректировке в случае снижения эффективности, например, производительности технологического процесса.
Для решения вопроса управления доводкой необходимо построить математическую модель процессов в ДС станка, базирующегося на знании физических процессов в ДС станка, при обработке и взаимодействия элементов формооборазующей подсистемы [54].
По аналогии с результатами работы [26] изображение по Лапласу регистрируемой выходной величины ВА колебаний детали при обработке представляется формулой: WAPWAP) УЛР) = (2.1) i+W,(pWd(p)+K(p)l где: Wp(p) - передаточная функция процесса резания, Wb(p), Wn(p) - передаточные функции узлов детали и притира, соответственно.
Спектр регистрируемого сигнала Sd((o) выражается через частотную функцию ДС и спектр сигнала от процесса резания Sp(co) известной формулой: W = KP H4( ). (2-2) причём из (2.1) следует, что WAP) (2.3) W„c(p) = ДСУ- I+WP(PWAP)+K(P)}
Для вывода явной формы 1дс(р) примем, что в силу конструктивных особенностей схемы обработки Wnc(p)=Kd, a Wn(p)=Kn, т. е. рассматриваем узлы детали и притира как безинерционные ввиду их высокой жёсткости. Передаточную функцию процесса резания по аналогии с процессом шлифования примем в виде апериодического звена 1-ого порядка К Wp{p) = -——, причём Тр оценивается по данным работы [54] величиной ла4 с При принятых условиях Если учесть данные работы [63] по значениям величин Кд, и Кп то значение постоянной времени Г можно оценить величиной 10" с. В этом случае 5) причём в силу малой величины Т зависимость от частоты со слабая, т. е. WQ co) близка к частотной характеристике безинерционного звена.
Таким образом, регистрируемый спектр сигнала на детали Sd(m) практически определяется характером спектра сигнала Sp(co), возникающего при резании - царапании - деформировании в зоне обработки.
Ниже в данной главе показано, что в начальный период обработки огибающая спектра сигнала близка к кривой нормального распределения, так как этим законом описывается распределение размеров абразивных зёрен, форма и размер которых определяют амплитуды и частоты ВА колебаний при обработке в ДС «деталь - алмазный слой - доводочный диск».
В процессе обработки форма огибающей спектра изменяется в силу физических процессов при обработке и становится асимметричной и сам спектр смещается в сторону более высоких частот (рис. 2.3). Огибающая спектра ВА колебаний процесса резания Sp(co) представляет собой ассиметричную кривую распределения, мода которой определяется как: f = n,N {2.6) где п3- число оборотов алмазного зерна, об/сек. N - число граней (вершин) алмазного зерна в одной плоскости. Далее в данной главе показано, что алмазные зёрна в процессе доводки вращаются. Как указано в работе [31], при вращении зерна, число оборотов достигает десятки тысяч оборотов с минуту. При этом число оборотов зерна равна: = Кшы. (2.7) Л, Рассчитаем число оборотов зерна по поверхности доводочного диска при заданных кинематических параметрах: RducKa=50 ММ, ПдааагП об./мИН., КЭКСЦ=\Ъ5 ММ, Пэксц=5 об./мИН. При этом линейная скорость движения детали по доводочному диску выразится как: K«. .=VVL«+VL, (2-8) где: vduCKa- линейная скорость доводочного диска Ъкщ - линейная скорость детали относительно доводочного диска, задаваемая эксцентриком. Так как vduCKa изменяется от 0 до 700 мм/мин, то vomH. в- 675..972 мм/мин.
Если доводка производится алмазными пастами АСМ 40/28, то К3=0,02 мм. При этом число оборотов алмазных зёрен будет в диапазоне я, =33750...48600 об./мин. В процессе вращения, алмазное зерно соударяется своими гранями (вершинами) с поверхностью доводимой детали, а число граней (вершин) в одной плоскости равноN=4... 8 [87], частота виброакустических колебаний за один оборот зерна выразится как количество соударений граней (вершин) с поверхностью доводимой детали. При этом спектр частот ВА колебаний при заданной кинематике станка в зависимости от зернового состава пасты (табл. 2.1) будет различен.
Учёт соотношения (2.2) позволяет объяснить экспериментальные данные. При уменьшении номинального размера зерна алмазного порошка в пасте от 40 до 10 мкм, мода спектра и соответственно, кривая распределения смещается в сторону увеличения частоты, что подтверждается экспериментальными данными, полученными на экспериментальном образце плоскодоводочного станка МПД-1 (рис. 2.3).
В процессе доводки с выбранным номинальным размером зёрен алмазного порошка происходят постепенное дробление, уменьшение их. размера и режущих свойств, что объясняет смещение моды кривой распределения спектра колебаний в сторону увеличения и уменьшение амплитуды колебаний.
Влияния количества алмазной пасты на производительность алмазной доводки
Производительная доводка поверхностей деталей приёмами пластического разрушения, обеспечивающими хорошее качество обработки, наиболее осуществимо в условиях преобладания жёсткого контакта алмазного зерна с поверхностью детали и доводочного диска. Это возможно при образовании между деталью и диском слоя, толщина неабразивной части которого не превышала бы размера алмазных зёрен. Обеспечение таких условий особо важно на операциях окончательной доводки поверхностей мелкозернистыми пастдми (до АСМ5-АСМ7), т. к. ввиду весьма малого размера зёрен и довольно вязких составляющих паст при нарушении определённого количества соотношения пасты и рабочей жидкости или недостаточной величине давления на деталь контакт алмазно-абразивного зерна с деталью и диском может быть нарушен. В результате создаются условия для ударного действия зёрен, приводящего к хрупкому разрушению поверхности или отдельных её участков и резкому увеличению шероховатости.
Определение расчётным путём условий, обеспечивающих оптимальной толщины-слой алмазных паст, исходя из их плотности, ввиду сложного влияния ряда факторов (многокомпонентность паст, наличие рабочей жидкости, давление на деталь и др.) даёт недостаточно точные результаты, которые использованы как ориентировочные при назначении навесок паст для проведения опытов.
Экспериментальные исследования влияния толщины слоя на результаты процесса доводки необходимо проводить регулированием количественных соотношений рабочей жидкости и алмазной пасты при различных давлениях на обрабатываемую деталь из материала 95X18.
Увеличение пасты почти в 7 раз от 30 до 200 мг при работе с =15 об./мин. постоянным давлением ,Р=0,4кГ7см , /Wra=10 об./мин, п эксцентрика и постоянной подачей рабочей жидкости (керосина) в количестве 60 мг./мин. резко изменяет величину суммарного съёма материала 0 с детали (см, рис.3.1) Уже при навеске 60 и 100 мг суммарный съём за период стойкости пасты Т=\0 мин снизился в2 раза по сравнению с навеской 30 мг. Дальнейшее увеличение навески до 200 мг снова повышает величину суммарного съёма, хотя она остаётся примерно на 10% ниже, чем для навески 30 мг.
Такая закономерность изменения съёма материала с увеличением навески может быть объяснена тремя основными причинами; влияние толщины слоя, увеличением количества алмазных зёрен и изменением состояния слоя в ходе доводки.
При равномерной подаче 60 мг/мин рабочей жидкости с увеличением навески пасты до 60-100 мг между деталью и доводочным диском создаётся довольно вязкий слой, толщина которого значительно больше размера алмазных зёрен. Одновременно с возрастанием толщины слоя увеличивается и количество находящихся в нём алмазных зёрен. Однако, несмотря на увеличение количества алмазных зёрен в навеске 30 мг при постоянной концентрации алмазов в пасте (5%) и в навеске 60 мг, расклинивающее действие слоя настолько велико, что приложенная к деталям нагрузка воспринимается неабразивной частью слоя, а жёсткий контакт «деталь -алмазное зерно - доводочный. диск» нарушается. В результате съём материала происходит в основном за счёт ударного микродействия алмазных зёрен о поверхность доводочного диска и детали путём их хрупкого разрушения и образованием микровыколок. При дальнейшем увеличении навески до 200 мг и том же количестве рабочей жидкости рост суммарного съёма материала может происходить в основном за счёт увеличения количества алмазных зёрен, а следовательно, и числа воздействующих на деталь режущих кромок и вершин зёрен, хотя съём материала по-прежнему происходит путём хрупкого разрушения при ударном микродействии алмазных зёрен о поверхность детали и доводочного диска.
Увеличение толщины слоя может происходить из-за чрезмерного большого количества пасты и рабочей жидкости при слишком высокой вязкости слоя пасты при недостаточной для её разжижения подаче рабочей жидкости. При увеличении в тех же условиях в 2 раза количества подаваемой на диск рабочей жидкости (до 120 мг/мин) картина существенно изменяется (см. рис. 3.6). С изменением навески пасты от 30 до 200 мг изменение суммарного съёма происходит в очень узком диапазоне (от 80 до 98 мг), причём наибольший съём обеспечивает навеска 60 мг. В условиях подачи 120 мг/мин рабочей жидкости навески 60-100 мг обеспечивают на 30-40% больший съём, чем при подаче 60 мг/мин рабочей жидкости, в то время как при навеске 30 мг съём снизился на 35%.
Роль кинематики перемещения деталей при формообразовании плоских поверхностей
Основным способом формирования точных плоских поверхностей деталей при доводке на плоскодоводочных станках является способ «свободного притира» [94], при котором соприкосновение обрабатываемой поверхности и инструмента осуществляется силовым замыканием, причём обрабатываемая поверхность самоустанавливается по поверхности вращающегося инструмента (доводочного диска) и во время обработки они находятся в многократном взаимном перекрытии. По характеру движения детали относительно доводочного диска наиболее распространёнными видами движения является простое (прямолинейное или вращательное) движение и сложное циклическое движение, состоящее из нескольких простых. При этом движение детали может быть обеспеченно либо фрикционной связью с рабочей поверхностью доводочного диска, либо принудительно. С точки зрения оптимизации и управления процессом наиболее предпочтительно принудительное вращение деталей, так как позволяет задавать установленные кинематические условия, которые в течение процесса остаются неизменными, или управляются по заданному закону. Это является значительным преимуществом, так как в процессе доводки свободными абразивными (алмазными) зёрнами обеспечиваются воспроизводимые условия обработки и сохраняется найденная оптимальная кинематика перемещения деталей, в то время как при фрикционном приводе кинематические соотношения могут изменяться в зависимости от изменения условий трения между деталью и доводочным диском.
Известно, что съём при абразивном изнашивании пропорционален количеству механической работы [72], распределение которой по поверхности доводочного диска меняется в зависимости от кинематики перемещения детали. Поэтому, зная распределение работы по поверхности инструмента при той или иной кинематике относительного перемещения, можно управлять процессом доводки, воздействовать на характер износа инструмента и точность изготовления деталей.
При различных соотношениях числа оборотов доводочного диска и эксцентрика можно получить различный характер движения деталей и распределение работы по диску (см. кинематическую схему станка в главе 3). Изменяя скорость движения детали и доводочного диска, можно подобрать такое соотношение скоростей, когда при перемещении детали будет
ОПИСЫВаТЬСЯ КрИВаЯ ТИПа уДЛИНеННОЙ ЭПИЦИКЛОИДЫ При СОдиска СОэксцентрика (рис. 4.3в). В этом случае наиболее интенсивно износу будет подвергаться внутренний участок поверхности диска, имеющий наибольшую плотность распределения траектории. При (одиска (аэксце,триКа (рис.4.36) получается траектория типа укороченной эпициклоиды, в этом случае интенсивный износ притира будет наблюдаться на краю доводочного диска; Траектория движения определяет и направление набегание зёрен на деталь, которые так же влияют на характер диспергирования. Так если ojducm к соэксце1трика (рис.4.За), траектория движения имеет характер циклической окружности с благоприятной плотностью распределения, но зёрна будут набегать на деталь в каждый момент цикла в одном и том же направлении. Обработанная поверхность приобретает нежелательный штриховой характер. Такая штриховая доводка имеет ограниченное применение при изготовлении деталей со специфическими требованиями, на специальных станках (например, станках конструкции Семёнова), а на станках с вращательным движением диска, избегается одностороннее набегание зёрен на обрабатываемую поверхность, причем наиболее целесообразным является их всестороннее равномерное набегание при вращательно - поступательном движении деталей.
Однако высокое качество поверхности может быть обеспеченно только при условии высокой точности рабочей поверхности доводочного диска и управлении формой его износа в ходе доводки, для чего в некоторых конструкциях станков предусмотрены специальные устройства (правильные кольца, нагрузочные ролики, регулировка окружной скорости звеньев и др.). На станках с правильными кольцами (типа Lappmastef) формой износа можно управлять путём радиального смещения колец и воздействия на периферию одного из них нагруженным роликом, а на станках с планетарным зубчатым приводом (типа "Peter Wolters" [122]) - путём подбора угловых скоростей наружного, внутреннего кольца и сепаратора с деталями.
Поскольку формирование поверхностей деталей сопровождается износом доводочного диска, то управление процессом формообразования точных поверхностей высокого качества возможно только на основе изучения закономерностей износа диска в зависимости от кинематических, технологических и других факторов.
