Диплом (777661), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Операция 205 Окрашивание (окунанием)

Оборудование Установка для нанесения проникающей жидкости

Операция 210 Окрашивание (распылением)

Оборудование Камера распыления

Операция 215 Контроль методом ЛЮМ1-ОВ (дефектация)

Оборудование Бинокулярный микроскоп БМС-9, ультрафиолетовая лампа Magnaflux ZB100F

Операция 220 Промывка растворителями

Оборудование Шкаф для смывки краски

Операция 225 Испытание на функциональность (частота собственных колебаний)

Оборудование Установка

Операция 230 Контрольная (контроль позиционных смещений пера)

Оборудование Координатно-измерительная машина

Операция 235 Испытание на функциональность (протокол позиционных смещений)

Оборудование ПЭВМ

Операция 240 Контрольная (приемочный контроль)

Оборудование Контрольный стол

1. Разработка технологических наладок для операций с выбором режущих инструментов, обоснованием и расчетом режимов обработки и припусков.

В качестве проектируемой операции выбрана операция 010 Шлифовальная с ЧПУ, так как на данной операции формируются базы, используемые в последующих операциях.

На основании разработанного маршрута обработки основных поверхностей и маршрутного описания обработки детали можно сделать вывод, что для обработки поверхности на операции 010 Шлифовальная с ЧПУ потребуется 1 переход.

Закрепление заготовки при обработке будет выполняться по схеме 1 приведенной на рисунке 7.

Операционный эскиз данной операции с указанием оборудования, приспособления, инструмента, его траектории и режимов резания приведены ниже.

Режимы резания сведены в таблицы в соответствии с опорными точками траектории инструмента. Назначение режимов выполнено в соответствии с технологическим процессом, полученным на ФГУП «Салют».

1. Научно-исследовательская часть

   1. Абразивный инструмент

Специфические условия процесса глубинного шлифования требуют использования специального инструмента. Требуемый профиль шлифовального круга и правящего ролика проектируют с помощью программ 2D и 3D моделирования.

Шлифовальные круги, применяемые при глубинном шлифовании, можно разделить на две группы: с традиционными абразивными мате­риалами и сверхтвердыми абразивными материалами (суперабразивами). Обычные абразивы имеют форму зерен или частиц, а суперабразивы -форму кристаллов. Типичными традиционными абразивами являются корунд (А1₂О₃, твердость по Кнуру 2500) и карбид кремния (81С, твердость по Кнуру 2700). К суперабразивам относят кристаллы кубического нитрида бора (твердость по Кнуру 4700) и алмазов (твердость по Кнуру 7000).

Основным требованием к инструменту для глубинного шлифования является наличие и равномерное распределение одинаковых по размеру пор, соединенных друг с другом каналами, обеспечивающими подвод СОЖ через тело круга. Считается, что наилучшими кругами для глубинного шлифования являются мягкие круги с высокой пористостью и крытой структурой. Для их получения в связку добавляют частицы которые при спекании выгорают, образуя поры. Например, для глинного шлифования лопаток турбин газотурбинных двигателей применяются круги диаметром 500 мм, зернистостью от 10 до 40, твердостью ВМ. Размер крупных пор составляет 0,3 ... 0,4 мм, объем пор до 50% объема круга. Обычные абразивные круги для традиционного шлифования имеют пористость, не превышающую 25 ... 30 %. Пористая структура, обеспечивая подвод СОЖ в зону обработки, улучшает условия охлаждения, уменьшает силы резания и способствует удалению из наруж­ных открытых пор стружки. Кроме того, открытые поры, выходящие на поверхность, обеспечивают выход стружки, образующейся в процессе шлифования .

Рисунок 8 - Вид структуры пористого круга

Следует отметить, что при большой глубине резания подвод СОЖ в зону обработки возможен иногда только через поры. Равномерное распределение пор обеспечивает равномерную плотность и как следствие минимальный дисбаланс шлифовального круга.

На эффективность шлифования значительное влияние оказывают размеры пористость круга. При больших размерах улучшаются условия подвода СОЖ, однако уменьшается количество одновременно работающих абразивных частиц и увеличивается нагрузка на них. Очевидно также, что с увеличением размеров пор сложнее обеспечить прочность закрепления абразивных зерен в связке. Допустимые размеры пор определяются размерами абразивных зерен. При больших размерах пор сложнее обеспечить их равномерное распределение. При малом размере пор ухудшаются условия охлаждения и выхода стружки. От размера пор зависит способность круга сохранять форму. Если размеры пор значительно больше размеров абразивных зерен, становится трудно поддерживать форму круга.

Большое значение имеет и твердость круга. Абразивные зерна по мере их затупления должны обновляться путем скалывания и выкрашивания частиц. При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся и потерявшие режущую способность зерна. При этом на работу по удалению материала расходуется большая мощность, изделия нагреваются, возможно их коробление, на поверхности появляются следы огранки, царапины, прижоги и другие дефекты. При слишком мягком круге зерна, еще не утратившие свою режущую способность, выкрашиваются, круг теряет правильную форму, увеличивается его износ, в результате чего трудно получить детали необходимых размеров и формы. В процессе обработки появляется вибрация, необходима более частая правка круга. Таким образом, в обоих случаях снижается интенсивность съема материала и повышается шероховатость поверхности обрабатываемого изделия.

Зернистость кругов выбирается в основном в зависимости от требовании, предъявляемых к шероховатости обрабатываемой поверхности. Например, при зернистости 63 ... 200 шероховатость поверхности составляет Rа = 0,63 ... 0,32 мкм, а при зернистости 40 ... 63 - Rа = 0.16…0.32мкм

Для большинства материалов используются круги на основе электро-корунда (шлифование сталей и никелевых сплавов) и карбида кремния (шлифование сталей и титановых сплавов).

Суммируя изложенное, следует отметить, что основными качественными показателями кругов для глубинного шлифования из обычных абразивов являются:

• оптимальное соотношение между размерами зерен и пор для обеспечения выхода стружки и условий охлаждения,

• равномерное распределение пор в материале круга для минимизации дисбаланса,

• увеличенная прочность связки, удерживающая зерна при высокой концентрации пор, и минимальные размеры мостиков связки, соединяющих соседние абразивные зерна,

• контролируемое разрушение связки с целью обеспечения самозатачи­вания и правки кругов.

В настоящее время все более широкое применение получает глубинное и высокоскоростное шлифование абразивными кругами из алмаза и кубического нитрида бора (КНБ). Круги из КНБ особенно эффективны при шлифовании деталей сложной формы из труднообрабатываемых материалов (твердых сплавов, сплавов на никелевой, кобальтовой и титановой основе), а также в тех случаях, когда форма круга не допускает его правки. Алмазные круги используются для шлифования твердых сплавов и деталей из конструкционных керамик. Некоторые керамики могут обрабатываться только суперабразивами.

Стойкость кругов из КНБ с металлической связкой значительно выше, чем обычных. Коэффициент стойкости абразивных кругов - отношение объема удаленного материала к объему износа круга - для обычных кругов из электрокорунда составляет 1 ... 5; для кругов из КНБ -60 ...120. Такая высокая стойкость кругов их КНБ обеспечивает работу без правки или только с предварительной правкой.

Основными достоинствами КНБ являются высокая скорость удаления материала, незначительные силы резания, низкие температуры резания и способность сохранять форму от начала до конца обработки, КНБ, в частности, целесообразно использовать для шлифования лей с углами малого радиуса.

Шлифовальные круги из суперабразивов изготавливаются из пластиков, сталей и алюминиевых сплавов, а абразивный слой формируется на периферии круга. Он может состоять из нескольких слоев абразивных зерен (многослойные круги) или в случае использования металлической связки из одного слоя кристаллов абразива (однослойные круги). Такой подход связан с тем, что стоимость сверхтвердых абразивов в настоящее время остается довольно высокой.

Однослойные круги имеют слой кристаллов абразива, закрепленных на поверхности гальваническим покрытием. Например, шлифовальные круги для обработки никелевых сплавов изготавливают нанесением слоя КНБ на стальной диск. Зерна абразива гальваническим способом заращиваются слоем никеля. Точности формы таких кругов добиваются тщательной сортировкой кристаллов абразива по размеру. Вершины абразивных зерен выступают над уровнем закрепляющего покрытия на величину -0,1 ... 0,15 мм, что обеспечивает выход образующейся при шли­фовании стружки. Такие круги имеют различное применение. В частности, они эффективны при глубинном шлифовании зубьев зубчатых колес и при обработке деталей из никелевых сплавов. В связи с высокой твердостью, износостойкостью, теплостойкостью и прочностью крепления зерен круги имеют большой срок службы. Скорость удаления материала достигает величин, сравнимых с лезвийной обработкой. Снижается риск образования прижогов.

Круги из суперабразивов обеспечивают высокую эффективность при шлифовании деталей с износостойкими покрытиями - плазменными, детонационными и др., а также конструкционных керамик. Следует отметить, что шлифование керамик имеет определенную специфику. Шлифованная поверхность покрыта кратерами, размеры которых зависят от размеров зерен. Они образуются в связи с выкрашиванием частиц керамики при шлифовании. Для устранения этого эффекта шлифование необходи­мо производить с малыми подачами на очень жестком оборудовании.

Многослойные круги из суперабразивов получают с использованием бакелитовых металлических и керамических связок. Для глубинного шлифования могут применяться пористые круги с керамической связкой. Точность формы таких кругов достигается предварительной правкой. Толщина абразивного слоя, наносимого на металлический круг, определяется планируемым сроком службы. Круги из КНБ обычно имеют небольшие размеры (ø75 ... 200 мм при ширине ~ 25 мм). Однако при необходимости изготавливают и круги больших размеров.

1. Поверхностные остаточные напряжения, формируемые в процессе интегральной абразивной обработки.

Механический метод определения остаточных напряжений основан на вырезке из детали образца, его последующем электрохимическом травлении и расчете остаточных напряжений по величине деформации образца в процессе послойного стравливания. На рисунке 9 приведена схема вырезки образцов, применительно к исследованию остаточных напряжений в гребенках и шейках хвостовика рабочей турбинной лопатки

Рисунок 9 - Схема вырезки образцов для исследования остаточных напряжений в елочном профиле хвостовика рабочей лопатки ТНД.

На рисунках 10-11 представлены эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое зубьев гребенки и шейки хвостовика лопаток. В качестве абразивного инструмента использовались импортные высокоструктурные круги нового поколения типа F13A80GG21V и отечественные аналоги с разными размерами пор характеристик 25А10ПЗИ3512К5КФ40 и 25АF120-F80F-G12V. Режимные параметры процессов шлифования отвечают оптимальным значениям для каждой характеристики кругов. Как видно из приведенных рисунков, в данной технологии в поверхностном слое зубьев, при профильном шлифовании, и шейки хвостовика, при плоском шлифовании, формируются остаточные напряжения сжатия при использовании кругов всех рассматриваемых характеристик. Глубина залегания напряжений сжатия составляет 40…60 мкм. Характер распределения остаточных напряжений для всех характеристик кругов при плоском и профильном шлифовании одинаков, максимальные остаточные напряжения сжатия залегают на глубине ~ 5 мкм, максимальные значения напряжений в боковой поверхности зуба для кругов типа Strato составляют ~ 400 МПа, для отечественных кругов ~ 500 МПа.

Рисунок 10 – Усредненные эпюры поверхностных остаточных напряжений в шейке хвостовика лопаток ТНД

Рисунок 11 – Усредненные эпюры поверхностных остаточных напряжений в боковой поверхности зуба гребенки хвостовика лопаток ТНД

По результатам проведенных многостадийных исследований построены усредненные эпюры и доверительные интервалы поверхностных остаточных напряжений, формируемых в елочном профиле хвостовика лопаток в процессах комплексного глубинного шлифования с использованием новых видов импортного и отечественного абразивного инструмента. Они показаны на рисунках 12-14.

Характеристики

Список файлов ВКР