Підвищення ефективності фінішної обробки складно-профільних поверхонь деталей з природного каменю

15. Ковалев С.В. Повышение эффективности финишной обработки сложнопрофильных деталей из природного камня / Ковалев С.В. // В сб. «Надтверді, композиційні матеріали та покриття: отримання, властивості, застосування»: Тези доповідей Четвертої конф. Молодих вчених і спеціалістів, 15-16 жовтня 2008р., м. Київ: ІНМ НАНУ, 2008. - С. 21-23.

АНОТАЦІЯ

Ковальов С.В. Підвищення ефективності фінішної обробки складно-профільних поверхонь деталей з природного каменю. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 - “Процеси механічної обробки, верстати та інструменти”. Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України, Київ, 2011.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-технічної задачі підвищення ефективності фінішної обробки складнопрофільних поверхонь деталей з ПК, що досягається за рахунок використання алмазного і абразивного інструментів спеціальної конструкції при НТАШ і поліруванні, які забезпечують еквідистантний знос робочого шару в напрямку поперечної подачі і підвищення якості оброблених поверхонь. Представлено результати дослідження впливу режимів обробки, конструкції і характеристики робочого шару інструменту, розмірів частинок шламу, що видаляються з поверхні, що оброблюється, і питомої потужності, що споживається в процесі обробки, на шорсткість обробленої поверхні. Досліджено вплив вмісту абразивного порошку в інструменті на ефективність обробки ПК і визначено найдоцільніший склад абразивних мас на кремнійорганічному або епоксидному зв'язуючому із УДА і двооксиду церію. Досліджено характер зносу інструменту при фінішній обробці складнопрофільних поверхонь і показано, що для забезпечення сталої форми робочої поверхні необхідно, щоб вона була переривчастою, а ширина заглиблень визначалась в залежності від діаметру інструменту і радіуса кривизни. Методом комп'ютерного моделювання побудована 3D модель ролика, на основі якої розроблено інструмент, що виготовляється за технологією Rapid Prototyping, або складається з елементів, сформованих на термоформованому каркасі. На підставі результатів досліджень розроблено рекомендації по здійсненню фінішної обробки складнопрофільних поверхонь деталей з природного каменю та контролю якості обробки.

Ключові слова: ефективність, надтонке алмазне шліфування, полірування, природний камінь, продуктивність, шорсткість.

ABSTRACT

Kovalev S.V. Increase of efficiency of finishing processing of difficult profile surfaces of details from a natural stone. - Manuscript.

Dissertation for a scientific degree of the Candidate of Science (Engineering) in speciality 05.03.01 - Processes of Machining, Machines and Tools. V. N. Bakul Institute for Superhard Materials of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2011.

The dissertation is devoted the decision of a problem of increase of efficiency of finishing processing of difficult profile surfaces of details from a natural stone. Results of research of influence of parameters of technological process, design data, the characteristic of a working layer of the tool and physic-mechanical properties of a processed material on parameters of a micro-profile of the processed surface which is characterised by carrying over factor are presented.

Influence of a diamond and abrasive powder in the tool on efficiency of processing of details from a stone is investigated and the structure of abrasive weight on organic-silicon binding of powders UDD and cerium oxide, and also the tool on epoxide, generated on the thermoformed skeleton is optimised. Character of deterioration of the tool in the course of finishing processing of difficult profile surfaces of details from a stone is theoretically described. It is shown, that for maintenance of a constancy of the form of a working surface of the tool it is necessary, that this surface was faltering. The width of deepening's is defined depending on a parity of diameter of the tool and curvature radius. The tool which is made on technology Rapid Prototyping is developed, or develops of in pairs identical elements which are formed in the thermoformed skeleton. On the basis of results of researches and trial check recommendations about practical application of results of work are developed.

Key words: efficiency, superthin grinding, polishing, natural stone, productivity, roughness.

АННОТАЦИЯ

Ковалев С.В. Повышение эффективности финишной обработки сложнопрофильных поверхностей деталей из природного камня. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.01 - «Процессы механической обработки, станки и инструменты». Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля НАН Украины, Киев, 2011.

Диссертация посвящена решению научно-технической задачи повышения эффективности финишной обработки сложнопрофильных поверхностей деталей из природного камня, которая достигается за счет использования алмазного и абразивного инструментов специальной конструкции при сверхтонком алмазном шлифовании и полировании, которые обеспечивают эквидистантный износ рабочего слоя инструмента в направлении поперечной подачи и повышение качества обработанных поверхностей. Представлены результаты исследования влияния режимных и кинематических параметров технологического процесса, конструкции и характеристики рабочего слоя инструмента и обрабатываемой детали из природного камня на параметры микропрофиля обработанной поверхности, которое характеризуется коэффициентом и. Коэффициент и показывает, какая часть механической работы затрачивается на образование и удаление из обрабатываемой поверхности частиц шлама. При уменьшении и уменьшаются коэффициент массового износа и размеры частиц шлама, а шероховатость обрабатываемой поверхности камня снижается. При увеличении и увеличивается энергия переноса и уменьшается энергия диспергирования, что приводит к уменьшению производительности финишной обработки природного камня и ухудшению качества обработанных поверхностей. Влияние режимных и кинематических параметров процесса обработки на качество обработанных поверхностей характеризуется линейной убывающей зависимостью параметра Ra шероховатости поверхности от удельной мощности, потребляемой в процессе обработки. Параметр Ra линейно зависит от размеров частиц шлама, удаляемых из обрабатываемой поверхности, то есть от числа молекулярных фрагментов, из которых они образовываются, и их наиболее вероятного размера. Экспериментально доказано, что при уменьшении разности частот собственных колебаний фрагментов на поверхностях инструмента и обрабатываемого камня шероховатость полированной поверхности резко возрастает.

Исследовано влияние состава инструмента на эффективность супертонкого алмазного шлифования деталей из природного камня и установлено, что наиболее целесообразно в качестве связующего использовать эпоксидные смолы, в качестве абразивов - алмазные микропорошки, а изготавливать инструмент литьевым методом на термоформованном каркасе. Показано, что зависимости производительности съема обрабатываемого камня от процентного содержания полировального порошка в инструменте имеют экстремальный характер, что позволило определить наиболее рациональный с точки зрения производительности обработки состав абразивной массы на кремнийорганическом связующем из порошков УДА (55-70 мас.%) и диоксида церия (80-87 мас.%), а также на эпоксидном связующем из порошков “FR-Remillox” (73-75 мас.%). Разработан полировальный инструмент на основе кремнийорганических соединений (декларационный патент Украины на полезную модель № 15433). Показано, что при финишной обработке мрамора наиболее эффективными по производительности и качеству являются микропорошки из УДА для СТАШ и порошки УДА для полирования, обеспечивающие достижение шероховатости Ra = 0,012 0,003 мкм.

Разработана модель инструмента в виде элементарных колец одинаковой ширины, на основе которой описан характер износа инструмента в процессе обработки сложнопрофильных поверхностей деталей из ПК и показано, что для обеспечения постоянства формы рабочей поверхности инструмента необходимо, чтобы она была прерывистой, а ширина заглублений определялась в зависимости от диаметра инструмента и радиуса кривизны. Методом компьютерного моделирования построена 3D модель ролика с прерывистой рабочей поверхностью для полирования сложнопрофильных поверхностей, на основе которой разработан инструмент, изготавливаемый по технологии Rapid Prototyping, или состоящий из элементов, формируемых на термоформованном каркасе. Сравнение показателей качества поверхностей, обработанных разработанными инструментами и инструментом LONGLIFE фірми “Marmoelettromeccanica”, позволило заключить, что по шероховатости и отражающей способности детали, отполированные разработанными инструментами, не уступают зарубежным аналогам.

На основе исследований и опытно-промышленной проверки разработаны рекомендации по практическому применению результатов работы.

Ключевые слова: эффективность, супертонкое шлифование, полирование, природный камень, производительность, шероховатость.

Размещено на Allbest.ru