Дослідження технології планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь деталей авіаційних двигунів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

«Харківський авіаційний інститут»

Дослідження технології планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь ДЕТАЛЕЙ АВІАЦІЙНИХ ДВИГУНІВ

Спеціальність 05.07.02 - проектування, виробництво та випробування літальних апаратів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Курін Максим Олександрович

УДК 621.923

Харків-2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського «Харківській авіаційний інститут» Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Долматов Анатолій Іванович,

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний

інститут», завідувач кафедри «Технологія виробництва авіаційних двигунів».

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Фадєєв Валерій Андрійович,

Державне підприємство Харківський машинобудівний завод «ФЕД», головний інженер;

кандидат технічних наук, доцент

Мозговий Володимир Федорович,

ВАТ «Мотор Січ», м. Запоріжжя, головний технолог.

Захист відбудеться «13» травня 2011 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.04 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розісланий «31» березня 2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.М. Застела

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У сучасному авіадвигунобудуванні розвиток технології виробництва лопаток ГТД на таких підприємствах галузі як ВАТ “Мотор-Січ”, ММВП “Салют”, НВО “Сатурн” іде шляхом відмови від фрезерних операцій на користь шліфувальних. Зростання кількості шліфувальних операцій і вимог до якості виготовлення плоских поверхонь ставить завдання підвищення ефективності методів абразивної обробки. В основному це стосується такого прогресивного методу абразивної обробки як глибинне шліфування, впровадження якого на підприємствах стало основою для розвитку інтегральних технологій.

Питанню підвищення ефективності шліфування шляхом дотримання критеріїв “необхідності” і “достатності” для найбільш повного протікання адсорбційної взаємодії поверхнево-активних речовин мастильно-охолоджувальних рідин (МОР) з ювенільним ділянками оброблюваної поверхні в контактній зоні присвячено багато робіт. Інтенсифікація процесу глибинного шліфування плоских поверхонь кінематичним методом, найбільш перспективним із запропонованих, поставила вимогу щодо розробки принципово нових способів планетарно-сполученого шліфування та планетарного шліфування, що представляє його подальший розвиток.

Необхідність прогнозування силових, теплових та інших характеристик процесу плоского планетарного шліфування (ППШ) периферією круга вимагає їхнього аналітичного опису. У зв'язку з цим виникає питання про дослідження кінематики формоутворення при ППШ і знаходження найважливіших рівнянь шліфування, що описують геометричні параметри контакту інструмента з деталлю. До останнього відносяться рівняння траєкторії мікрорізання зерном, що шліфує, довжини контакту інструмента з деталлю, товщини шару, що знімається одним зерном круга та ін.

Зв'язок роботи c науковими програмами, планами, темами. Дослідження в обраному напрямку виконувалися на кафедрі технології виробництва авіаційних двигунів Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут» за наступними темами і програмами, де автор був безпосереднім виконавцем:

– держбюджетний договір «Високошвидкісна обробка деталей авіаційних двигунів з важкооброблюваних матеріалів» Д 204-25/2009 (2 роки);

– господарчі договори з ВАТ «Мотор Січ»: «Дослідження процесів високопродуктивної обробки, розробка технології та спеціального обладнання для планетарного шліфування деталей з важкооброблюваних матеріалів» 204-12/2009 (2 роки); «Дослідження технології планетарного шліфування» 204-3/2006 (4 роки).

Мета і завдання дослідження. Робота спрямована на підвищення ефективності процесу глибинного шліфування шляхом конструктивно-технологічного забезпечення зниження теплонапруженості за рахунок застосування планетарної схеми.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішуються наступні завдання:

1. Розробка нових і вдосконалення існуючих способів і пристроїв глибинного планетарного шліфування плоских поверхонь.

2. Дослідження кінематики формоутворення при планетарній схемі шліфування.

3. Дослідження контактних явищ в зоні обробки.

4. Експериментальні дослідження контактних явищ у зоні різання та показників якості поверхневого шару при плоскому глибинному планетарному шліфуванні.

5. Розробка рекомендацій з удосконалення оснащення та розширення технологічних можливостей процесу плоского глибинного шліфування.

6. Визначення економічної ефективності запропонованої технології в порівнянні з традиційними методами обробки плоских поверхонь.

Об'єкт дослідження - процес глибинного шліфування важкооброблюваних матеріалів.

Предмет дослідження - кінематика і динаміка формоутворення під час глибинного планетарного шліфування.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження базуються на фундаментальних положеннях теорії шліфування, фізико-хімічної механіки пластичного деформування та руйнування металів, молекулярно-кінетичної теорії адсорбції. Визначення конструктивних, кінематичних і технологічних параметрів процесу глибинного шліфування було проведено на основі аналізу кінематики планетарного руху абразивного інструмента відносно оброблюваної поверхні. Аналітичне дослідження нестаціонарного температурного поля, реалізованого при глибинному планетарному шліфуванні, було проведено за допомогою методу джерел, відомого в математичній фізиці за назвою методу Гріна. Експериментальні дослідження виконувалися в лабораторних умовах з використанням сучасних методів дослідження і вимірювальної апаратури. Змінювання властивостей поверхневих шарів оброблюваних матеріалів визначалися з використанням приладів: Піон-2 (залишкові напруження), растрового електронного мікроскопа з камерою низького вакууму і системою енергодисперсійного мікроаналізу РЕМ - 106 (мікроструктура поверхневого шару), профілометра-профілографа моделі 210 заводу "Калібр" (шорсткість поверхонь), пірометра «IR-1000L», і за допомогою мікротвердоміра ПМТ-3.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Розроблено новий спосіб і пристрій глибинного планетарного шліфування плоских поверхонь.

2. Вперше запропонована математична модель функціонального взаємозв'язку кінематики формоутворення поверхні та геометричних параметрів зони контакту інструмента з деталлю із конструктивними параметрами планетарної головки при плоскому глибинному планетарному шліфуванні.

3. Розроблена модель механізму впливу кінематики руху абразивного інструмента на різання різними гранями абразивних зерен. Встановлено функціональну залежність сил різання від конструктивно-технологічних факторів при планетарному глибинному шліфуванні плоских поверхонь.

4. Аналітичне дослідження нестаціонарного температурного поля дозволило отримати залежність максимальної температури в зоні контакту від часу, що дозволяє регулювати тепловий режим обробки з метою виключення виникнення припалів.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Розроблено схеми планетарних головок, застосування яких дозволяє забезпечити виконання критеріальних вимог для адсорбційно-пластифікуючого ефекту при шліфуванні таких важкооброблюваних матеріалів, як ЕД 437Б (ХН77ТЮР), ЖС32-ВІ(ВСК), ЕД 698ВД (ХН73МБТЮ), ЕД 696 (10Х11Н20Т3Р), прояв якого супроводжується зниженням питомої ефективної потужності шліфування в 1,5-3 рази, зниженням витрат абразивного інструмента за рахунок рівномірного зносу, підвищенням якості обробленої поверхні, що дозволяє підвищити ефективність шліфування важкооброблюваних матеріалів.

2. Для реалізації планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь створено дослідно-промисловий зразок планетарно-шліфувальної головки. Її використання дозволило: підвищити продуктивність шліфування таких важкооброблюваних матеріалів як ЕД 437Б (ХН77ТЮР), ЖС32-ВІ(ВСК), ЕД 698ВД (ХН73МБТЮ), ЕД 696 (10Х11Н20Т3Р), (у порівнянні із глибинним шліфуванням) в 1,5-2,5 рази; знизити на порядок (або повністю виключити) витрати МОР і практично повністю виключити ймовірність виникнення шліфувальних дефектів у вигляді тріщин і припалів. Планетарно-шліфувальна головка пройшла дослідно-промислові випробування на ВАТ “Мотор-Січ”, м. Запоріжжя і впроваджена на виробництві.

Особистий внесок здобувача. Всі положення дисертації, які винесені на захист, отримані здобувачем самостійно. Постановка завдань і аналіз результатів досліджень проводилися разом з науковим керівником і частково зі співавторами публікацій. Розробка технічної документації, модернізація устаткування й проведення виробничих випробувань виконані разом із співробітниками кафедри «Технологія виробництва авіаційних двигунів» Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «Харківській авіаційний інститут».

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на науково-технічних семінарах кафедри «Технологія виробництва авіаційних двигунів» і Міжнародного інституту нових технологій Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ» в 2006-2010 роках, на Міжнародній науково-технічній конференції «Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні - ІКТМ-2007» (Харків, Національний аерокосмічний університет, «ХАІ», 2007 рік), Міжнародній науково-технічній конференції «Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні - ІКТМ -2008» (Харків, Національний аерокосмічний університет, «ХАІ», 2008 рік), Міжнародній науково-технічній конференції «Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні - ІКТМ-2009» (Харків, Національний аерокосмічний університет, «ХАІ», 2009 рік).

У повному обсязі дисертація доповідалася на спільному засіданні науково-технічного семінару кафедри «Технологія виробництва авіаційних двигунів» Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ» і Міжнародного інституту нових технологій Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського «ХАІ».

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в 11 друкованих працях. З них: сім - статті, які опубліковані в спеціалізованих виданнях ВАК України, один - патент на винахід, три - матеріали міжнародних конференцій і семінарів.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, і одного додатка. Повний обсяг дисертації становить 179 сторінок, з них 59 малюнків на 46 сторінках, 7 таблиць на 8 сторінках, 114 найменувань літературних джерел на 10 сторінках і додатка на 13 сторінках.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми та необхідність обраного напрямку досліджень, сформульовано мету й завдання дослідження, викладено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено відомості про структуру дисертаційної роботи.

У першому розділі проведено огляд літературних джерел, пов'язаних з отриманням хвостовиків лопаток, а також із проблемою зниження теплонапруженості процесу глибинного шліфування (ГШ). Встановлено, що глибинне шліфування по теплонапруженості, потужності та силах різання перевершує традиційні види шліфування, що обумовлено більшою на порядок довжиною дуги контакту абразивного круга із заготовкою.

Аналіз результатів досліджень і досвіду промислового застосування процесу ГШ дозволив зробити висновок про широке використання даного методу обробки в авіадвигунобудуванні в цей час, а також про перспективу його розвитку в майбутньому не тільки в авіадвигунобудуванні, але й в інших видах машинобудування при отриманні деталей з важкооброблюваних матеріалів. Разом з цим, традиційні схеми реалізації процесу ГШ вимагають застосування комплексу технологічних засобів: високопотужних верстатів, оснащених системами охолодження, очищення й підведення МОР у зону різання; коштовного високопористого абразивного інструмента й т.д.



а) б)

Рис. 1. Лопатки турбіни: а) робочі; б) статора

Розглянуто шляхи зниження теплонапруженості процесу глибинного шліфування.

На підставі проведеного в цьому розділі аналізу встановлено, що використання планетарної схеми є найбільш раціональним із можливих шляхів зниження теплонапруженості шліфування, тому що в цьому випадку здійснюється комплексне вирішення проблеми: по-перше, знижується робота деформування за рахунок адсорбційно-пластифікуючого ефекту (АПЕ), по-друге, реалізується переривчасте шліфування, а отже нестаціонарне температурне поле в зоні різання.

Встановлено мету й завдання дослідження.

У другому розділі досліджено кінематику й процес мікрорізання при планетарному глибинному шліфуванні плоских поверхонь.

Автором запропоновано спосіб плоского планетарного шліфування за допомогою планетарної шліфувальної головки (ПШГ), який запатентований в Україні.

Пристрій для реалізації запропонованого способу шліфування складається зі шпинделя 1, що обертається двигуном (не показаний). На шпинделі 1 жорстко закріплене зубчасте колесо 7 і водило 2, що несе на валах 3 абразивні круги 4, і сателіти 5 з можливістю обкатування сонячного колеса 6, що у свою чергу жорстко пов'язане з шестірнею внутрішнього зачеплення 9. Зубчасте колесо 7 і шестірня 9 пов'язані кінематично за допомогою двох додаткових шестірень 8, які можуть обертатися тільки навколо своєї осі (рис. 2). Взаємне положення осей обертання шестірень 8 визначається зміщуванням у радіальному напрямку та кутом .

Числа зубів шестірень і коліс підбираються таким чином, щоб виконувалися умови

Рис. 2. Схема та зовнішній вид пристрою для планетарного шліфування плоских поверхонь

та , де k і n - натуральні числа, а z5, z6, z7, z8, z9 - числа зубів відповідних коліс і шестірень.

При обертанні шпинделя 1 з водилом 2 сателіти 5, які обкатують сонячне колесо 6, повідомляють абразивним кругам 4 головки обертовий рух, який складається з обертання навколо осі шпинделя 1 і власної. Одночасно здійснюється доворот сонячного колеса 6 у бік обертання водила 2, який забезпечується вузлом диференціала, що складається з колеса 7, яке жорстко закріплено на водилі 2, двох додаткових шестірень 8 і шестірні внутрішнього зачеплення 9, яка жорстко пов'язана з сонячним колесом 6.

Диференціальний механізм працює таким чином. За один оберт водила 2 колесо 7, яке жорстко закріплене на ньому, через дві додаткові шестірні 8, шестірню 9 внутрішнього зачеплення й сонячне колесо 6 доверне сателіти 5 разом з абразивними кругами 4 на кут

.

При цьому кут , на який повернуться сателіти 5 разом з абразивними кругами за один оберт водила 2 навколо своєї осі обертання, буде дорівнювати . Є очевидним, що абразивний круг буде входити в контакт із заготовкою однією й тією ж точкою своєї поверхні кожні n обертів водила, при цьому таких точок на робочій поверхні круга буде n.

Подачу деталі визначають за формулою:

,

де m - кількість абразивних кругів на планетарній шліфувальній головці;

щг - кутова швидкість планетарної шліфувальної головки або водила; Dг - зовнішній діаметр планетарної шліфувальної головки; t - глибина шліфування.

Кінематичні й геометричні параметри ПШГ пов'язані співвідношенням:

- при попутному обертанні головки й абразивних кругів

;

- при зустрічному обертанні головки й абразивних кругів

,

де [аz] - гранично припустима величина припуску, що знімається ріжучим абразивним зерном за один прохід; dкр - діаметр абразивних кругів; l0 - середня відстань між ріжучими абразивними зернами, які розташовані один за одним в одній площині; Vг,Vкр - відповідно лінійні швидкості планетарної головки й абразивних кругів.

Розглянуто умовну схему розташування та взаємодії зерен з оброблюваною поверхнею при планетарному шліфуванні (рис. 3).



Рис. 3. Умовна схема розташування та взаємодії зерен з поверхнею, що обробляється

Отримано основні параметричні рівняння кінематики, які описують траєкторію мікрорізання зерна, що шліфує. Ці рівняння дозволяють описати геометричні параметри контакту інструмента з деталлю:

, (1)

де R - радіус напрямної окружності (половина ділильного діаметра сонячного колеса); r - радіус виробляючого кола (половина ділильного діаметра сателіта); rк - відстань від зерна до центру виробляючого кола (радіус абразивного круга); ц - кут повороту водила, що визначає положення центра виробляючого кола; иi - кут, який визначає положення i-го зерна; в - кут, що визначає положення центра абразивного круга в момент торкання; Sдет - задана швидкість переміщення деталі (поздовжня подача деталі); цдов - кут довороту абразивних кругів за один оберт водила; щг - кутова швидкість водила ПШГ.

На підставі отриманих у параметричній формі рівнянь епітрохоїд (1) отримано вираз для визначення довжини дуги контакту абразивного зерна з оброблюваною поверхнею деталі:

,( 2)

де цiН - кут, що визначає положення водила в момент входу абразивного зерна в контакт із деталлю; цiК - кут, що визначає положення водила в момент виходу абразивного зерна з контакту із деталлю.

Розроблено алгоритм визначення початкової й кінцевої точок контакту абразивного зерна з поверхнею деталі, використання якого дає можливість прогнозувати виконання умов для найбільш повного протікання адсорбційної взаємодії поверхнево-активних речовин мастильно-охолоджувальних технологічних середовищ (МОТС) із ювенільними ділянками обробленої поверхні.

Для знаходження кутів цiН. і цiК розроблено наступний алгоритм:

- визначаємо положення водила, при якому траєкторія абразивного зерна перетинає траєкторію абразивного круга, який пройшов перед кругом, що розглядається;

- визначаємо положення водила, при якому траєкторія руху i-го зерна перетинає траєкторію ( i-1)-го зерна;

- визначаємо точку перетинання траєкторії i-го зерна з поверхнею деталі.

Характерною рисою планетарного шліфування є те, що абсолютна швидкість руху абразивного зерна в процесі обробки змінюється як за величиною, так і за напрямком, що сприяє залученню в процес різання незатуплених вершин зерен, а, отже, дозволяє більш ефективно

використовувати абразивний інструмент.

При визначенні кута орієнтації ріжучого зерна прийняли в якості початкового таке його положення, при якому воно перебуває на периферії ПШГ. Дане положення абразивного зерна визначиться кутом (рис. 4).

Таким чином, кут між віссю OX і вектором відносної швидкості зерна (Vкр.) можна визначити за формулою:

(3)

Для знаходження кута отримано вираз:

,

де .

Значення варто брати більш наближене до кутів контакту цiН і цiК.

Кут між вектором швидкості різання й віссю OX знайдемо через тангенс кута нахилу дотичної до траєкторії руху абразивного зерна:

(4)

де .



Рис. 4. Схема, яка ілюструє зміну кута орієнтації абразивного зерна відносно вектора швидкості різання

Кут орієнтації зерна щодо швидкості різання знайдемо за формулою:

(5)

Вирази (3), (4) і (5) дають можливість визначати поточне значення кута орієнтації ріжучого зерна щодо вектора швидкості різання, а також зміни його величини в межах дуги контакту абразивного зерна з оброблюваною поверхнею деталі.

Для визначення абсолютної швидкості руху абразивного зерна отримано вираз:

Проведено розрахунок зміни кута орієнтації абразивного зерна відносно вектора швидкості руху, у межах довжини контакту для планетарного та традиційного глибинного шліфування при наступних вихідних даних: R=0,0972 (м); r=0,0278 (м); rк=0,05 (м); n=800 (об/хв); S=0,8 (м/хв); t=0,007 (м). Для традиційного глибинного шліфування отримали: (гimax-гimin)=2,329·10-4[рад]; Li=26,46[мм]. Порівняння результатів розрахунку для планетарного (табл. 1) та традиційного глибинного шліфування дозволяє зробити висновок щодо переваги планетарної схеми. Так для планетарного глибинного шліфування максимальна довжина контакту зерна з деталлю Li=7,166[мм], при цьому (гimax-гimin)=2,55·10-2[рад], тобто при меншій більш ніж у 3,5 рази довжині контакту зерна з деталлю діапазон зміни кута орієнтації на два порядки більший ніж при традиційному глибинному шліфуванні.

Розроблено пристрій та спосіб глибинного планетарного шліфування плоских поверхонь. Проведено дослідження кінематики формоутворення під час планетарного глибинного шліфування. Отримано аналітичні вирази, що описують: траєкторії руху абразивних зерен; довжину дуги епітрохоїд; швидкість руху абразивних зерен; зміну кута орієнтації ріжучого зерна щодо вектора швидкості різання.

Таблиця1

Оцінка основних кінематичних параметрів глибинного планетарного шліфування

№ зерна	i, [рад]	iн, [рад]	iк, [рад]	гimin, [рад]	гimax, [рад]	гimax-гimin, [рад]	Li, [мм]
1	3,14	-0,001	0	0,000715	0,001966	0,0012512	0,35
2	3,18	0,007351	0,014677	-0,00314	0,006012	0,009156	2,564
3	3,22	0,018444	0,027601	-0,00357	0,007872	0,011445	3,205
4	3,26	0,029885	0,040191	-0,00357	0,009316	0,012883	3,607
5	3,3	0,041325	0,05259	-0,00356	0,011	0,014563	3,942
6	3,34	0,05278	0,064879	-0,00354	0,012	0,015539	4,234
7	3,38	0,064194	0,077083	-0,00357	0,013	0,016567	4,511
8	3,42	0,075649	0,089238	-0,00354	0,013	0,016544	4,756
9	3,46	0,08708	0,10133	-0,00355	0,014	0,01755	4,987
10	3,5	0,098523	0,113396	-0,00354	0,015	0,018541	5,205
11	3,54	0,109993	0,125444	-0,0035	0,016	0,019499	5,407
12	3,58	0,121437	0,137356	-0,00349	0,016	0,019489	5,571
13	3,62	0,132841	0,149344	-0,00353	0,017	0,02053	5,776
14	3,66	0,1443	0,161289	-0,0035	0,018	0,021501	5,945
15	3,7	0,155693	0,173222	-0,00356	0,018	0,021556	6,134
16	3,74	0,167222	0,185144	-0,00344	0,019	0,022439	6,272
17	3,78	0,17857	0,197011	-0,00355	0,02	0,023549	6,453
18	3,82	0,190056	0,208933	-0,00349	0,02	0,023488	6,606
19	3,86	0,201511	0,220741	-0,00346	0,021	0,024463	6,729
20	3,9	0,212922	0,232641	-0,0035	0,021	0,024495	6,9
21	3,94	0,224411	0,244463	-0,00343	0,022	0,025429	7,017
22	3,98	0,235763	0,256241	-0,00354	0,022	0,025535	7,166
23	4,02	0,247222	0,26645	-0,00351	0,021	0,024506	6,728
24	4,06	0,258689	0,2725	-0,00347	0,014	0,017468	4,833
25	4,1	0,27013	0,27841	-0,00346	0,006894	0,010356	2,898
26	4,14	0,281556	0,284157	-0,00348	-0,00022	0,0032516	0,9104

Отримано аналітичні залежності для розрахунку геометричних параметрів контакту інструмента з деталлю, які дозволяють описувати й прогнозувати функціональні характеристики процесу від умов його виконання. На конкретному прикладі доведена перевага планетарної схеми глибинного шліфування у порівнянні з традиційною.

Третій розділ присвячено дослідженню енергосилових параметрів процесу планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь.

Дослідження динаміки процесу проводилось на підставі гіпотези про узагальнений різець із суцільною ріжучою кромкою. Частину абразивних зерен, що виступає над зв'язкою, ідентифікували з еліпсоїдами обертання.

При одержанні аналітичних залежностей для розрахунку сил різання вплив кінетики адсорбції технологічних середовищ на силові параметри диспергування металів враховували шляхом введення двох коефіцієнтів, що враховують вплив АПЕ на напругу зрушення та коефіцієнт тертя. Такий підхід до рішення проблеми з технологічної точки зору є найбільш раціональним, тому що дозволяє істотно спростити математичну модель і зробити її більш зручною для практичних розрахунків.

Для тангенціальної ( ) і нормальної ( ) сили різання при планетарному глибинному шліфуванні отримано вирази:

де - межа міцності оброблюваного матеріалу; kАПЕ1 - коефіцієнт, що враховує вплив АПЕ на напругу зрушення; аz - фактична глибина шліфування; - довжина контакту абразивного круга з поверхнею деталі; - коефіцієнт, що залежить від форми зерна; - розмір зерна; B - ширина абразивного круга; - середня відстань між зернами; - комплекс, що враховує вплив величини усадки стружки, кута тертя ковзання та переднього кута абразивного зерна; kАПЕ2 - коефіцієнт, що враховує вплив АПЕ на тертя; - кут тертя ковзання; - передній кут абразивного зерна.

Планетарне шліфування є одним з можливих варіантів практичної реалізації переривчастого процесу обробки, а отже дає можливість раціонально використовувати існування нестаціонарного режиму на початку процесу з метою ефективного зниження контактних температур, у зв'язку з чим виникла необхідність одержання для планетарного глибинного шліфування аналітичної залежності, яка дозволяє визначити температуру різання в зоні контакту інструмента й деталі.

В умовах планетарного шліфування кожен круг планетарного інструмента неодноразово проходить над будь-якою точкою деталі що шліфується, і джерело тепла при своєму руху зустрічається з попередньо нагрітими ділянками теплопровідного простору. Результуюче температурне поле буде являти собою накладення температурних полів багатьох джерел, що послідовно проходять над розглянутою точкою деталі. Теплові імпульси будуть впливати на поверхню заготовки через рівні проміжки часу, протягом яких поверхня заготовки буде охолоджуватися.

Отже, для визначення результуючого температурного поля варто скласти температурні поля від джерел, які мають різну потужність.

Для оціночних розрахунків зручно прийняти допущення, що виконується умова за якою відношення збільшень температур поверхні після проходження двох сусідніх джерел постійне ( ), а частка тепла, що надходить у деталь в процесі знімання матеріалу, зростає рівномірно. Таким чином необхідно знайти всього лише два значення температури, а саме, температуру в зоні контакту будь-яких двох сусідніх кругів, що входять у контакт із оброблюваною поверхнею, наприклад, першого й другого. Враховуючи вище сказане, результуюча температура поверхні може бути знайдена за формулою:

, (8)

де - збільшення температури поверхні після проходження першого джерела, отримане за умови, що в деталь надходить 100% тепла, що виділилося в зоні шліфування; k - число джерел; - частка тепла, що йде в деталь при максимальній товщині шару, який знімається; - приріст температури поверхні після проходження n - го джерела; 1 - коефіцієнт теплопровідності охолоджувального середовища; а1 - коефіцієнт температуропровідності охолоджувального середовища; б - коефіцієнт теплообміну охолоджувального середовища; фост - час остигання.

Частка загального тепла яка піде у виріб визначається за формулою:

,

де - коефіцієнт температуропровідності матеріалу, що шліфується.

Приріст температури поверхні визначимо як максимальну температуру, яка утворюється на поверхні на задній кромці джерела при нестаціонарному температурному полі:

,

де - щільність теплового потоку; - швидкість руху смугового джерела тепла; - коефіцієнт температуропровідності матеріалу, що шліфується; - коефіцієнт теплопровідності;

- безрозмірна напівширина джерела; - час шліфування; - функція інтегралу ймовірності Гаусса.

Розглянуто приклад глибинного шліфування з використанням ПШГ при наступних вихідних даних: Sдет=0,8 м/хв; nг=800 об/хв; глибина шліфування t=0,007 м; матеріал - жароміцний сплав ЕД 437Б: =19,5 Вт/(м•град); с=580 Дж/(кг•град); с = 8200 кг/м3; Pz=103,8 H. Шліфування проводиться без МОР, а теплообмін здійснюється між відкритою поверхнею та потоком повітря, що захоплюється периферією ПШГ.

У результаті розрахунку результуючої температури поверхні по формулі (8), отримали наступний результат:

 єС

Таким чином, температура поверхні деталі у кінці циклу шліфування нижче температури фазових перетворень.

Вперше для глибинного планетарного шліфування отримано функціональні залежності силових параметрів від конструктивно-технологічних факторів, які дозволяють робити розрахунок складових сили різання з урахуванням кінематичних особливостей планетарного глибинного шліфування.

Отримано аналітичну залежність, що дозволяє визначити температуру різання в зоні контакту інструмента й деталі.

Четвертий розділ присвячений експериментальним дослідженням.

Досліджено вплив технологічних режимів і характеристики абразивного інструмента на енергетичні показники процесів плоского планетарного глибинного шліфування таких важкооброблюваних матеріалів, як ЕД 437Б (ХН77ТЮР), ЖС32-ВІ(ВСК), ЕД 698ВД (ХН73МБТЮ), ЕД 696 (10Х11Н20Т3Р), а також на розподіл фізико-механічних властивостей поверхневого шару, що формується по глибині. Показники процесу шліфування за допомогою ПШГ для сплаву ЕД 437Б зображені на рис. 5...8. Характер зміни показників інших хромонікелевих сплавів аналогічний.



Рис. 5. Залежність питомої ефективної потужності шліфування від подачі деталі при різних глибинах різання для матеріалу ЕД 437Б

Як бачимо із графіків (рис. 5) зі збільшенням глибини шліфування й поздовжньої подачі деталі питома ефективна потужність зростає для всіх досліджуваних матеріалів, що пояснюється збільшенням товщини шару матеріалу, що зрізується, та кількості ріжучих зерен на робочій поверхні круга.

При цьому збільшення глибини шліфування сприяє істотному підвищенню темпу зростання питомої ефективної потужності. Це пояснюється тим, що при інших однакових умовах, збільшення глибини різання призводить до зменшення процентного вмісту адсорбційного шару в загальному обсязі металу, що знімається. Таким чином, відбувається збільшення не тільки товщини, але й середньої міцності зрізу.

Вплив характеристики абразивного інструмента на тангенціальну складову сили різання представлено у вигляді графіків (рис. 6,7).



Рис. 6. Залежність тангенціальної складової сили різання (Pz) від твердості круга 24А40…К та глибини різання для матеріалу ЕД 437Б при м/хв

Рис. 7. Залежність тангенціальної складової сили різання (Pz) від зернистості круга 24А…СМ1 і глибини різання для матеріалу ЕД 437Б при м/хв

Збільшення твердості інструмента приводить до росту Pz незалежно від глибини різання (рис. 6). Це пояснюється тим, що міцність утримання зерна зв'язкою збільшується з підвищенням твердості абразивного круга. Таким чином, абразивні зерна працюють більш тривалий час і процес самозагострювання абразивного круга вповільнюється.

Істотного впливу зернистості абразивного інструмента на тангенціальну складову сили різання за результатами проведених експериментальних досліджень виявлено не було (рис. 7).

Ступінь прояву АПЕ оцінювалася за допомогою коефіцієнта kАПЕ1, що враховує вплив АПЕ на напруження зсуву. При цьому значення коефіцієнта kАПЕ1 визначалося за формулою:

, (9)

де - експериментальне значення тангенціальної складової сили різання;

- значення тангенціальної складової сили різання визначено аналітично за формулою (7).

За результатами дослідження визначено залежності коефіцієнта kАПЕ1 від параметрів режиму шліфування (рис. 8).

Показано, що зростання подачі деталі приводить до збільшення ступеня прояву АПЕ, при цьому найбільший ступінь прояву спостерігається при м/хв - kАПЕ1 =0,3…0,5 (залежно від глибини шліфування), що відповідає зменшенню в 3,3…2 рази. Отримані результати свідчать про те, що величина прояву АПЕ визначається режимом деформації, тобто швидкістю її протікання і температурою. Аналогічні результати представлено також в інших роботах, присвячених дослідженням впливу АПЕ на процес шліфування, де автори пояснюють таку зміну спільним впливом двох факторів - теплового та АПЕ.



Рис. 8. Залежність ступеню прояву АПЕ від глибини різання при різній швидкості подачі деталі для матеріалу ЕД 437Б

Але при цьому відзначається лише непрямий вплив швидкості деталі на ступінь прояву АПЕ (збільшення швидкості деталі приводить до збільшення проміжку часу між повторними актами знімання стружки з ділянки, що обробляється). У нашому випадку показано, що зміна швидкості деформування безпосередньо впливає на ступінь прояву АПЕ.

Фізико-механічні властивості оброблюваних матеріалів по глибині сформованого поверхневого шару оцінювалися по зміні мікротвердості, залишковим напруженням, а також аналізу мікроструктури. Мікротвердість визначалася за загальноприйнятою методикою за допомогою мікротвердоміра ПМТ-3 методом косого шліфа (рис. 9).

Із графіків (рис. 9) видно, що при шліфуванні зразка за базовою технологією в приповерхневій зоні формується шар з мінімальною мікротвердістю на глибині 0,1 мм (крива 2). Причиною утворення такого шару є фазові перетворення, які протікають при підвищених контактних температурах.

При шліфуванні з використанням ПШГ (крива 1) навпаки спостерігається додаткове зміцнення поверхневого шару металу на глибину 0,25 - 0,3 мм, про що свідчить підвищення мікротвердості.

Для визначення величини й характеру розподілу залишкових напружень зразки піддавалися безперервному травленню з одночасним автоматичним записом кривої їхньої деформації на приладі ПІОН-2 (рис. 10).

Рис. 9. Зміна мікротвердості по глибині поверхневого шару плоских зразків з матеріалу ЕД 437Б: 1 - обробка за допомогою ПШГ; 2 - базовий варіант обробки

Рис. 10. Зміна залишкових напружень по глибині поверхневого шару плоских зразків з матеріалу ЕД 437Б: 1 - обробка за допомогою ПШГ; 2 - базовий варіант обробки

При планетарному шліфуванні найбільша величина стискаючих залишкових напружень становить 111 - 115 МПа на глибині 0,04 - 0,05 мм (рис. 10, крива 1), після чого напруження поступово зменшуються, досягаючи мінімальної величини 20 МПа на глибині 0,22 мм. При шліфуванні з використанням традиційної схеми (рис. 10, крива 2) максимальна величина залишкових напружень не перевищує значення 20 МПа на глибині 0,01 мм, при цьому свого мінімального значення - 6 МПа вони досягають уже на глибині 0,05 мм.

Металографічні дослідження не виявили змін у мікроструктурі поверхні усіх оброблених зразків (рис. 11).

а) б)

Рис. 11. Структура матеріалу ЕД 437Б на різній глибині: а) поверхня; б) на глибині 1мм

При шліфуванні кругами 25А25П СМ1 6К для усіх матеріалів шорсткість поверхні відповідала Ra 1,63…2,5, в залежності від поздовжньої подачі деталі, котра змінювалася у межах м/хв.

Вимір температури оброблюваної поверхні робили в зоні, яка розташована безпосередньо за шліфувальним кругом, за допомогою пірометра IR-1000L, виконаного у вигляді переносного приладу. Для всіх досліджуваних матеріалів температури оброблюваних поверхонь знаходилися в межах 30...70°С, що підтверджує правильність теоретичних досліджень контактних температур і може бути доказом того, що обробка плоских поверхонь за допомогою ПШГ забезпечує відсутність припалів.

Аналіз розподілу мікротвердості й залишкових напруг першого роду, а також мікроструктури в поверхневому шарі зразків, оброблених за допомогою ПШГ, підтверджує факт зниження контактних температур.

У результаті комплексних експериментальних досліджень встановлено, що забезпечення критеріальних умов для прояву АПЕ при глибинному планетарному шліфуванні приводить до якісної й кількісної зміни параметрів процесу стружкоутворення:

- сили різання зменшуються в 1.1…3.5 рази;

- контактна температура знижується до значень нижче температури фазових перетворень (температура поверхні не перевищує 60...70°С);

- фізико-механічні властивості формованих поверхневих шарів змінюються і якісно, і кількісно у бік підвищення експлуатаційних властивостей;

- зменшується на порядок потреба у витраті МОР, при цьому вимоги до їхніх властивостей стають менш критичні;

У п'ятому розділі наведено рекомендації з удосконалення оснащення та розширення технологічних можливостей процесу планетарного глибинного шліфування, а також представлена оцінка конкурентоспроможності об'єкта дослідження.

Як база для порівняння було обрано технологічний процес обробки лопатки першого східця турбіни ТРДД Д-18Т на підприємстві ВАТ «Мотор Січ», м. Запоріжжя. При цьому ступінь конкурентоспроможності визначалася тільки для інтенсифікованих операцій, витрати на які відрізняються в порівнюваних варіантах.

Конкурентоспроможність об'єкта дослідження визначалася методом розрахунку одиничних і групових показників. Розрахований інтегральний показник конкурентоспроможності підтвердив, що досліджуваний об'єкт перевищує за споживчими властивостями аналог.

ВИСНОВКИ

1. Проведено аналіз причин, що викликають підвищення теплонапруженості процесу глибинного шліфування. На підставі аналізу встановлено, що використання планетарної схеми є найбільш раціональним з можливих шляхів зниження теплонапруженості шліфування, тому що в цьому випадку здійснюється комплексне рішення проблеми:

- знижується робота деформування за рахунок АПЕ;

- реалізується переривчасте шліфування, а отже нестаціонарне температурне поле в зоні різання.

2. Розроблено пристрій та спосіб глибинного планетарного шліфування плоских поверхонь. Виготовлено експериментальні та промислові зразки пристроїв, які пройшли успішні випробування в лабораторних і промислових умовах і підтвердили очікувані результати.

3. Проведено дослідження кінематики формоутворення планетарного глибинного шліфування. Отримано аналітичні вирази, що описують: траєкторії руху абразивних зерен; довжину дуги епітрохоїд; швидкість руху абразивних зерен; зміну кута орієнтації ріжучого зерна щодо вектора швидкості різання. Отримано аналітичні залежності для розрахунку геометричних параметрів контакту інструмента з деталлю, які дозволяють описувати та прогнозувати функціональні характеристики процесу від умов його виконання.

4. Вперше для глибинного планетарного шліфування отримано функціональні залежності силових параметрів від конструктивно-технологічних факторів, які дозволяють робити розрахунок складових сили різання з урахуванням кінематичних особливостей планетарного глибинного шліфування. Введено характеристичний критерій, який оцінює ступінь прояву АПЕ - kАПЕ1, його величина змінюється в межах від 0,3 до 0,9 в залежності від режимів шліфування. Чим менше значення kАПЕ1, тим більше ступінь прояву АПЕ.

5. Отримано аналітичну залежність, що дозволяє визначити температуру різання в зоні контакту інструмента та деталі. Розглянуто тепловий баланс процесу глибинного планетарного шліфування й отримана формула для розрахунку коефіцієнта тепловідводу в деталь.

6. У результаті комплексних експериментальних досліджень встановлено, що забезпечення критеріальних умов для прояву адсорбційно-пластифікуючого ефекту при глибинному планетарному шліфуванні приводить до якісної й кількісної зміни параметрів процесу стружкоутворення:

- сили різання зменшуються в 1.1…3.5 рази;

- контактна температура знижується до значень нижче температури фазових перетворень (температура поверхні не перевищує 60...70°С);

- фізико-механічні властивості формованих поверхневих шарів змінюються і якісно, і кількісно у бік підвищення експлуатаційних властивостей, так для матеріалу ЕД 437Б мікротвердість на поверхні дорівнює 480-500МПа та спостерігається додаткове зміцнення поверхневого шару металу на глибину 0,25 - 0,3 мм, а величина стискаючих залишкових напруг становить 111 - 115 МПа на глибині 0,04 - 0,05 мм;

- зменшується на порядок потреба у витраті МОР, при цьому вимоги до їхніх властивостей стають менш критичні;

- підвищення, не менш чим у два рази, стійкості абразивного інструмента.

7. Розроблено рекомендації з удосконалювання оснащення та розширення технологічних можливостей процесу планетарного глибинного шліфування.

8. Проведено розрахунок конкурентоспроможності, який підтвердив, що досліджуваний об'єкт перевищує за споживчими властивостями аналог.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Долматов А.И. Перспективы развития финишных методов обработки в авиадвигателестроении / А.И. Долматов, М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2007. - №6(42). - С. 59-62.

Здобувачем проаналізовані методи остаточного формоутворення поверхонь лопаток ГТД.

2. Курин М.А. К вопросу о влиянии типоразмера абразивного инструмента на эффективность планетарного шлифования плоских поверхностей // Междунароная научно-техническая конференция «Интегрированные компьютерные технологии в машиностроении - ИКТМ-2007»: Тезисы докладов.- Харьков: Национальный аерокосмический университет «ХАИ» 2007 - 300с.

3. Долматов А.И. К вопросу о влиянии типоразмера абразивного инструмента на эффективность планетарного шлифования плоских поверхностей / А.И. Долматов, М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2008. - № 1(48). - С. 31-35.

Здобувачем доведена кореляція між типорозміром абразивного інструмента, величиною припуску, що знімається одиничним зерном за прохід, і часом між двома послідовними актами знімання стружки з тієї ж самої ділянки оброблюваної поверхні.

4. Курин М.А. Траектория микрорезания шлифующего зерна при плоском планетарном шлифовании периферией круга / М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2008. - № 3(50). - С. 47-50.

5. Курин М.А. Определение длины дуги контакта абразивного зерна с деталью при глубинном планетарном шлифовании плоских поверхностей / М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2008. - №5(52). - С. 24-27.

6. Курин М.А. Определение угла ориентации режущего зерна относительно вектора скорости резания при планетарном шлифовании плоских поверхностей / М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2008. - №6(53). - С. 17-20.

7. Курин М.А. Исследование кинематики микрорезания при плоском планетарном шлифовании периферией круга // Междунароная научно-техническая конференция «Интегрированные компьютерные технологии в машиностроении - ИКТМ-2008»: Тезисы докладов.- Харьков: Национальный аерокосмический университет «ХАИ» 2008 - 300с.

8. Горбачев А.А. Определение температуры резания в зоне контакта инструмента с деталью при планетарном шлифовании плоских поверхностей / А.А. Горбачев, М.А. Курин // Авиационно-космическая техника и технология. - 2009. - № 1(58). - С. 32-37.

Здобувачем запропонована методика визначення температури поверхні деталі наприкінці періоду остигання.

9. Курин М.А. Исследование энергосиловых параметров процесса глубинного планетарного шлифования плоских поверхностей // Междунароная научно-техническая конференция «Интегрированные компьютерные технологии в машиностроении - ИКТМ-2007»: Тезисы докладов.- Харьков: Национальный аерокосмический университет «ХАИ» 2007 - 300с.

10. Курин М.А. Исследование динамики процесса планетарного глубинного шлифования плоских поверхностей / М.А. Курин, В.Н. Павленко // Авиационно-космическая техника и технология. - 2009. - №6(63). - С. 37-41.

Здобувачем отримані аналітичні залежності для розрахунку тангенціальної й нормальної сили різання.

11. Пат. Украины 91409, МПК (2009) B24B 1/00, B24B 7/00. Пристрій та спосіб планетарного шліфування плоских поверхонь / Курін М.О., Долматов А.І., Горбачов О.Ф., Горбачов О.О; заявитель и патентообладатель Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт». - № a 2008 11417; заявл. 22.09.2008, опубл. 26.07.10, Бюл. № 14.

Здобувачем запропонована схема планетарної шліфувальної головки.

АНОТАЦІЯ

Курін М.А. Дослідження технології планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь деталей авіаційних двигунів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.07.02 - проектування, виробництво та випробування літальних апаратів. - Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, 2011.

Дисертація присвячена рішенню актуального завдання підвищення ефективності процесу глибинного шліфування шляхом конструктивно-технологічного забезпечення зниження теплонапруженості за рахунок застосування планетарної схеми.

Проаналізовано причини, які зумовлюють підвищення теплонапруженості. Показано, що використання планетарної схеми є найбільш раціональним із можливих шляхів зниження теплонапруженості глибинного шліфування. Розроблено пристрій і спосіб глибинного планетарного шліфування. Проведено дослідження кінематики і процесу мікрорізання при планетарному глибинному шліфуванні плоских поверхонь. Досліджено енергосилові параметри процесу планетарного глибинного шліфування плоских поверхонь і встановлено функціональні залежності силових параметрів від конструктивно-технологічних факторів. Отримано аналітичну залежність, що дозволяє визначити температуру різання в зоні контакту інструмента й деталі, і формулу для розрахунку коефіцієнта тепловідводу в деталь. Проведено порівняння фізико-механічних властивостей поверхневого шару деталей, сформованого в результаті обробки за допомогою планетарної шліфувальної головки і глибинного шліфування, виконаного за традиційною схемою.

Розроблено рекомендації з удосконалювання оснащення й розширення технологічних можливостей процесу планетарного глибинного шліфування, а також проведена оцінка конкурентоспроможності об'єкта дослідження.

Ключові слова: теплонапруженість, глибинне шліфування, планетарна схема, пластифікуючий ефект, кінематика процесу.

АННОТАЦИЯ

планетарний теплонапруженість глибинний шліфування

Курин М.А. Исследование технологии планетарного глубинного шлифования плоских поверхностей деталей авиационных двигателей. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 - проектирование, производство и испытание летательных аппаратов. - Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», Харьков, 2011.

Диссертация посвящена решению актуальной задачи повышения эффективности процесса глубинного шлифования путем конструктивно-технологического обеспечения снижения теплонапряженности за счет применения планетарной схемы.

Проанализированы причины, вызывающие повышение теплонапряженности процесса. Установлено, что использование планетарной схемы является наиболее рациональным из возможных путей снижения теплонапряженности глубинного шлифования, так как в этом случае осуществляется комплексное решение проблемы: во-первых, снижается работа деформирования за счет адсорбционно-пластифицирующего эффекта (АПЭ), во-вторых, реализуется прерывистое шлифование, а следовательно, нестационарное температурное поле в зоне резания.

Эффективное управление процессом планетарного глубинного шлифования возможно при условии прогнозирования функциональных характеристик процесса от условий его выполнения, что вызвало необходимость проведения комплекса теоретических исследований с целью получения аналитических зависимостей, описывающих характеристики процесса.

Разработано устройство и способ глубинного планетарного шлифования плоских поверхностей. Проведено исследование кинематики и процесса микрорезания при планетарном глубинном шлифовании плоских поверхностей. Получены аналитические выражения, описывающие: траектории движения абразивных зерен; длину дуги эпитрохоид; скорость движения абразивных зерен; изменение угла ориентации режущего зерна относительно вектора скорости резания.

Теоретическая часть работы посвящена исследованию энергосиловых параметров процесса планетарного глубинного шлифования плоских поверхностей. Рассмотрена схема стружкообразования и получены функциональные зависимости силовых параметров от конструктивно-технологических факторов, которые позволяют производить расчет составляющих силы резания с учетом кинематических особенностей планетарного глубинного шлифования.

Показано, что в условиях планетарного глубинного шлифования результирующее температурное поле будет представлять собой наложение температурных полей многих источников, последовательно проходящих над рассматриваемой точкой детали. Учитывая то, что тепловые импульсы будут воздействовать на поверхность заготовки через равные промежутки времени, в течение которых поверхность заготовки будет охлаждаться, получена аналитическая зависимость, позволяющая определить температуру резания в зоне контакта инструмента и детали.

В экспериментальной части работы проведено исследование влияние технологических режимов и характеристики абразивного инструмента на энергетические показатели процесса плоского планетарного глубинного шлифования труднообрабатываемых материалов. Проведено сравнение физико-механических свойств поверхностного слоя деталей, формируемого в результате обработки с помощью планетарной шлифовальной головки (ПШГ), и глубинного шлифования, выполненного по традиционной схеме.

Изменение физико-механических свойств обрабатываемых материалов по глубине формируемого поверхностного слоя оценивалось по изменению микротвердости и остаточных напряжений.

Установлено, что при шлифовании образца по базовой технологии в приповерхностной зоне формируется разупрочненный слой, а при шлифовании с использованием ПШГ напротив наблюдается дополнительное упрочнение поверхностного слоя металла, о чем свидетельствует повышение микротвердости.

Анализ распределения микротвердости и остаточных напряжений в поверхностном слое образцов, обработанных с помощью ПШГ, подтверждает факт снижения контактных температур и свидетельствует об изменении физико-механических свойств формируемых поверхностных слоев в сторону повышения эксплуатационных свойств.

Разработаны рекомендации по совершенствованию оснащения и расширению технологических возможностей процесса планетарного глубинного шлифования, а также проведена оценка конкурентоспособности объекта исследования.

Ключевые слова: теплонапряженность, глубинное шлифование, планетарная схема, пластифицирующий эффект, кинематика процесса.

ABSTRACT

M.A. Kurin. Investigation of planetary deep-grinding technology for flat surfaces of aircraft engines parts. - Manuscript.

Dissertation for Scientific Degree of Candidate of Engineering Sciences in Specialty 05.07.02 - Aircraft Design, Manufacture, and Testing. - Zhukovskiy National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute», Kharkiv, 2011.

The dissertation is devoted to solution of an actual problem of efficiency increase of a deep grinding process by design-technological approaches to decrease in heat evolving at application of a planetary diagram.

The factors that increase a calorific intensity are analysed. It is shown that use of planetary scheme diagram is the most rational of possible ways for decreasing a calorific intensity at deep grinding. The device and method for planetary deep grinding are developed. Researches on kinematics and microcutting process are carried out at planetary deep grinding of flat surfaces. Energy-power parameters of planetary deep-grinding process for flat surfaces are investigated and functional dependences of power parameters from design-technology factors are obtained. The analytical dependence, which allows to determine cutting temperature in a zone of contact between tool and a workpiece, and the formula for calculation of heat-transfer coefficient for a workpiece are derived. Comparison of physical-mechanical properties of workpiece surface layers formed as results of planetary deep grinding and traditional deep grinding is performed.

Recommendations for improvements of grinding machines and expansion of manufacturing capabilities of planetary deep-grinding process are developed, as well as the estimation of competitiveness of inquiry subject is carried out.

...