ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА С ЗАГОТОВКОЙ ПРИ НАЛОЖЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
- Авторы: Унянин А.Н.1, Хазов А.В.2
-
Учреждения:
- Ульяновский государственный технический университет
- АО «Ульяновский механический завод»
- Выпуск: № 2 (2018)
- Страницы: 47-52
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/81
- DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-2-47-52
- ID: 81
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Одним из эффективных средств повышения эффективности операций механической обработки заготовок является рациональное использование энергии ультразвуковых колебаний (УЗК). Для разработки рекомендаций по выбору направления и амплитуды УЗК в процессе шлифования выполнены исследования кинематики взаимодействия шлифовального круга с заготовкой. Предложены аналитические зависимости для расчета скорости перемещения абразивного зерна относительно заготовки, количества абразивных зерен, контактирующих с заготовкой, и параметра Ra шероховатости обработанной поверхности при шлифовании с УЗК. С использованием этих зависимостей выполнено численное моделирование для различных условий и режима шлифования. Установлено, что при наложении на заготовку колебаний в направлении, совпадающем с вектором рабочей скорости шлифовального круга, для уменьшения силы трения в зоне контакта круга с заготовкой необходимы колебания с частотой, выходящей за пределы частотного диапазона промышленных ультразвуковых установок. Наложение колебаний в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности, приводит к существенному увеличению высотных параметров шероховатости этой поверхности. При наложении колебаний в направлении, совпадающем с осью круга, обеспечиваются минимальные высотные параметры шероховатости, а за счет прерывистого контакта зерен с заготовкой возможно снижение коэффициента трения, поэтому УЗК целесообразно накладывать в этом направлении. Для наложения колебаний на заготовку использовали устройство, в котором она закрепляется между излучателем колебаний и опорой и является одним из звеньев колебательной системы. Экспериментальные исследования, выполненные при плоском шлифовании заготовок из сталей 3Х3М3Ф и 12Х18Н10Т, позволили установить, что наложение колебаний амплитудой 2Az=6…9 мкм в направлении, совпадающем с осью круга, обеспечивают снижение сил шлифования на 10…15 %, износа круга на 25…40 %, параметра шероховатости Ra на 12…15 %.
Об авторах
А. Н. Унянин
Ульяновский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: a_un@mail.ru
Унянин Александр Николаевич, доктор технических наук, доцент
432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32
РоссияА. В. Хазов
АО «Ульяновский механический завод»
Email: umz_73@mail.ru
Хазов Александр Васильевич, заместитель главного инженера
432008, г. Ульяновск, Московское шоссе, 94
РоссияСписок литературы
- Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. 353 с.
- Агапов С.И., Сидякин Ю.И. Нарезание зубчатых колес с использованием ультразвука. Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2010. 148 с.
- Марков А.И. Ультразвуковая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1980. 237 с.
- Нерубай М.С. Физико-механические методы обработки. Куйбышев: КуАИ, 1979. 92 с.
- Киселев Е.С., Ковальногов В.Н. Механическая обработка заготовок в условиях критического тепломассопереноса. М.: РАН, 2008. 250 с.
- Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием / под. ред. Л.В. Худобина. М.: Машиностроение, 2006. 544 с.
- Агапов С.И., Головкин В.В. Повышение эффективности механической обработки путем применения ультразвука. Самара: СНЦ, 2010. 134 с.
- Унянин А.Н. Влияние технологических факторов на локальные температуры при шлифовании с наложением ультразвуковых колебаний // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2016. № 1. С. 48–53.
- Кумабэ Д. Вибрационное резание. М.: Машиностроение, 1985. 424 с.
- Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования. Л.: Ленингр. ун-т, 1981. 144 с.
- Королев А.В. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. Саратов: Сарат. ун-т, 1975. 191 с.
- Tawakoli T., Azarhoushang B., Rabiey M. Ultrasonicassisted grinding of soft steel // Industrial Diamond Review. 2009. № 1. P. 40–41.
- Волгин М.Ф., Калашников В.В., Нерубай М.С., Штриков Б.Л. Применение ультразвука и взрыва при обработке и сборке. М.: Машиностроение, 2002. 264 с.
- Балдев Р., Раджендран В., Паланичами П. Применение ультразвука. М.: Техносфера, 2006. 576 с.
- Ультразвук. Маленькая энциклопедия / под ред. И.П. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979. 400 с.
- Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. Ульяновск: УлГТУ, 2007. 298 с.
- Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. 248 с.
- Королев А.В. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Саратов: Сарат. ун-т, 1989. 191 с.
- Унянин А.Н., Арзамасцев Я.А. Формирование микрогеометрии шлифованной поверхности при наложении на заготовку ультразвуковых колебаний // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XIX международной научно-технической конференции. Т. 3. Донецк: ДонНТУ, 2012. С. 24–26.
- Унянин А.Н., Терехин И.Ю. Способ плоского шлифования с наложением ультразвуковых колебаний: патент РФ № 2418671, 2008.
- Унянин А.Н., Арзамасцев Я.А. Изнашивание шлифовального круга при наложении на заготовку ультразвуковых колебаний // Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении: материалы IV Международной научно-технической конференции. Ч. I. Рыбинск: РГАТУ имени П.А. Соловьева, 2012. С. 291–296.