Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Разработка специализированного станка для обработки сферических поверхностей деталей из керамики

Разработка специализированного станка для обработки сферических поверхностей деталей из керамики

Специфика обработки искусственного сустава из биоинертной керамики. Схема шлифования поверхности эндопротеза внутренней конической частью шлифовальной головки. Совместная притирка как гарантия максимальной прочности и ресурса работы эндопротеза.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 01.07.2018
Размер файла 122,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка специализированного станка для обработки сферических поверхностей деталей из керамики

Детали, имеющие сферические поверхности применяются в машиностроении, медицине, сельском хозяйстве и других отраслях промышленности (химическая, горно-геологическая, судостроение, приборостроение и т.д.). Поэтому на сегодняшний день актуален вопрос разработки эффективного высокопроизводительного станочного оборудования, позволяющего производить качественную механическую обработку таких деталей. Существует множество способов получения сферических поверхностей механической обработкой (точение, шлифование, фрезерование и т.д.), однако особое внимание к себе привлекают именно способы шлифования, как наиболее производительные процессы финишной обработки, позволяющие обеспечить не только высокую геометрическую точность, но и высокое качество поверхностного слоя обработанной детали.

В последнее время в медицине широко применяется протезирование суставов людей и животных (в частности тазобедренного сустава) с использованием современных биоинертных материалов, таких как керамика.

Искусственный сустав (эндопротез) состоит из двух основных элементов - головки эндопротеза (рис. 1), которая представляет собой сферу с коническим отверстием, и чашки эндопротеза, которая контактирует с головкой.

Рисунок 1 - Головка эндопротеза, изготовленная из оксида циркония (Zr2O) (в разрезе)

Специфика обработки этих деталей заключается в том, что необходимо получить высокую сферичность (0.1 - 0.15 мкм) поверхности при низкой шероховатости (Ra 0.02 - 0.03 мкм). Для обработки хрупкого абразивного материала (Al2O3, Zr2O) мы будем использовать поэтапно связанный и свободный абразив и различные схемы шлифования.

Наиболее перспективной и производительной схемой чистовой обработки сферических поверхностей является схема шлифования внутренней конической частью шлифовальной головки (рис 2, а). Образующая конической поверхности алмазоносного слоя совпадает с касательной к образующей сферы. Такой процесс шлифования коническим шлифовальным кругом можно отнести к тем немногим случаям, когда главным движением являются оба вращательных движения, которые в совокупности определяют необходимую для осуществления шлифования результирующую скорость резания (рис. 2,б). Освободив один из элементов - шлифовальную головку и предоставив ей возможность самоустанавливаться по обрабатываемой поверхности, мы реализуем процесс хонингования, доводки или притирки. Для обеспечения полного покрытия сферы инструментом было добавлено осцилляционное движение (качание) инструмента вокруг оси, совпадающей с центром детали.

а)б)

Рисунок 2 - Схема шлифования внутренней конической поверхностью круга (а) и разложение скоростей резания (б).

В работе выполнено проектирование специального оборудования для обработки сферических поверхностей деталей из керамики, после чего оно было адаптировано для обработки головок эндопротеза. Основным изменением в конструкции стало добавление дополнительного движения формообразования (качания инструмента), которое осуществляется отдельным приводом.

Посредством математического моделирования процесса обработки в ANSYS 5.7 были определены рациональные режимы резания, на которых будет производиться притирка детали ( Vрез = 18 м/с, Vдет = 9 м/с, S = 20 Н).

На следующем этапе были разработаны кинематические схемы приводов станка, общая мощность которых составила 3,5 кВт. Обработка производится одновременно двумя инструментами с двух сторон, приводом которых является общий электродвигатель мощностью 1,5 кВт. Необходимые силовые расчеты основных элементов станка подтвердили работоспособность и устойчивость конструкции как в статике, так и в динамике.

Упрощенный аналог разработанной конструкции станка используется для проведения экспериментов на кафедре металлорежущих станков и инструмента в ДонНТУ. Работоспособность данного типа оборудования подтверждена и после серии опытов и доработок конструкции планируется ее патентирование.

Для обработки внутренней поверхности чашки эндопротеза на данном этапе разрабатывается и совершенствуется схема упругого шлифования алмазной головкой (рис. 3)

Рисунок 3 - Схема шлифования внутренней поверхности чашки эндопротеза

После обработки обеих деталей проводится их совместная притирка, при которой вместо алмазной головки устанавливается головка эндопротеза, а между деталями вносится свободный абразив в виде пасты. Такой способ притирки должен обеспечивать очень низкий параметр шероховатости поверхности деталей и максимально большое рабочее пятно контакта деталей, что обеспечит максимальную прочность и ресурс работы эндопротеза.

Библиографический список

эндопротез керамика притирка шлифовальный

1. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под ред. д-ра техн. наук проф. А. Н. Резникова. M. «Маши построение», 1977 - 391с.

2. Кочергин А. И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование: Уч. пособие для вузов. - Минск: Высш. шк., 1991 - 382с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены