Управление качеством обработки поверхностей




Скачать 20.25 Kb.
НазваниеУправление качеством обработки поверхностей
страница1/3
Дата04.02.2016
Размер20.25 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3

Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 2 (10)

УДК 621.9


В. П. Фёдоров, В. В. Нагоркина, Е. В. Ковалёва


УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ТРИБОЭЛЕМЕНТОВ В КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ

ПОВЫШЕННОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ГИБКОСТИ


Рассматривается формирование качества и эксплуатационных свойств поверхностей трибоэлементов в комбинированных системах обработки, объединяющих процессы различной физической природы. Приводятся понятия технологической гибкости и технологической устойчивости процессов обработки. Анализируется их влияние на качество обработанной поверхности.


Одним из основных показателей конкурентоспособности продукции машиностроения в условиях рыночной экономики является её надёжность, важный компонент обеспечения которой – высокие эксплуатационные свойства соединений деталей, в частности их триботехнические характеристики. Показатели эксплуатационных свойств (ЭС), как и определяющие их параметры качества поверхностного слоя (КПС), формируются в основном на заключительной стадии технологического процесса – чистовых и финишных операциях [1]. Таким образом, технолог должен решать достаточно сложную задачу управления в процессе обработки группой геометрических и физико-механических параметров КПС, которая является одной из важнейших проблем инженерии поверхности [2].

В последнее время технологическое обеспечение триботехнических характеристик соединений осуществляется рядом эффективных методов обработки. Среди таких методов можно выделить комбинированные, основанные на чистовой размерной обработке лезвийным инструментом из поликристаллических сверхтвёрдых материалов (обеспечивается требуемая точность при высокой производительности), модификации поверхностей трибоэлементов твёрдыми износостойкими покрытиями или мягкими медесодержащими приработочными плёнками (создание физико-химических основ совместимости трущихся поверхностей) и финишной обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД, формирование окончательной гаммы технологических параметров КПС и ЭС).

Эти системы обработки обладают повышенной технологической гибкостью, под которой понимается способность обеспечить заданные множества параметров КПС и ЭС в регламентированных интервалах с заданной надёжностью посредством направленного варьирования условий обработки и управления механизмом технологического наследования.

Весьма эффективной для обработки опорных шеек валов (сталь HRC 40…45) под подшипники скольжения является комбинированная технологическая система антифрикционной обработки (КАФО), включающая чистовое точение композитом 10, нанесение мягких медесодержащих приработочных плёнок и последующее алмазное выглаживание [3].

Чистовое точение композитом 10 марки 2106-0331 осуществлялось стандартными резцовыми вставками (ТУ 2–0237–194–77) на станке 16К20 при следующих режимах:  = 60о, Vт = 65…200 м/мин; Sт = 0,05…0,15 мм/об; t = 0,1…0,25 мм; жёсткость технологической системы j = 2,6…16,2 кН/мм.

Нанесение мягкой приработочной плёнки осуществлялось методом фрикционного латунирования (ЛФ) или химического меднения (МХ) по специальной технологии.

Из двух альтернативных методов ППД – вращающимся стальным индентором (ролик или шарик) и неподвижным алмазным индентором (стандартный выглаживатель из синтетического алмаза АСПК) – выбрано алмазное выглаживание (АВ) как метод, обладающий большей технологической гибкостью и более высокой энергетической устойчивостью. На основе справочных данных и пробных экспериментов выбраны следующие режимы АВ: радиус индентора r = 3,5 мм; сила АВ Qав = 100…300 Н; скорость Vав = 65…100 м/мин; S = 0,075…0,15 мм/об. АВ проводилось при наличии смазки И-20.

Триботехнические характеристики исследовались по результатам испытаний на специальном программируемом стенде моделей подшипников трения скольжения, работающих со смазкой при динамических нагрузках.

Вкладыши изготовлялись из бронзы Бр ОЦС 5-5-5 и антифрикционного чугуна АСЧ-1. Их рабочие поверхности обрабатывались чистовым точением.

В качестве факторов, формирующих единую триботехнологическую систему, рассматривались условия приработки: указанные материалы вкладыша; скорость относительного скольжения поверхностей Vпр = 10…50 м/мин; средняя погонная нагрузка на соединение Рпр = 30…50 Н/мм; относительное изменение средней нагрузки в динамическом режиме приработки р =  (15…25) %. Приработка осуществлялась с подачей смазки И-30 на специальном стенде, оснащённом виртуальной измерительной системой.

Исследовались следующие триботехнические характеристики соединения в условиях трения скольжения: коэффициент трения в начале (f1) и в конце (f0) приработки; величины начального износа (h01, h02), пути приработки (L01, L02) и интенсивности износа (I1, I2) для валов и вкладышей соответственно.

Анализ формирования коэффициента трения показал, что его установившееся значение уменьшается с ростом скорости скольжения V при приработке, причём разность между начальным (L = 0) и конечным (L = L0) значениями f с ростом V возрастает (рис. 1а).



0

Vc,

м/мин


а) б)


Р
Vc,

м/мин
ис. 1. Формирование коэффициента трения в процессе приработки: а – влияние скорости

относительного скольжения; б – влияние процесса переборки пары

0

Положительно сказывается на процессе приработки в части формирования коэффициента трения f переборка пары трения (рис. 1б). Это естественно, так как при этом удаляются образовавшиеся частицы износа, играющие в процессе приработки отрицательную роль. Указанные особенности характерны для всех рассмотренных случаев и нагрузок на сопряжение P от 30 до 50 Н/мм.

Установлено, что в ходе приработки, особенно на стадии её завершения, при определённых условиях происходит самоорганизация коэффициента трения, то есть в зоне контакта трущихся поверхностей при наличии смазки протекают синергетические процессы.

При дозированной подаче смазки в зону трения (точки 6, 7, 8, 9, рис. 2а) наблюдается нелогичное, с первого взгляда, кратковременное возрастание коэффициента трения, который через некоторое время уменьшается, его значение становится меньше исходного, и при изменении нагрузки с постоянной на пульсирующую (t = 16…17 мин) картина не меняется. Установлено возникновение бифуркаций на стадии завершения приработки и без внешнего вмешательства в работу трибосистемы: разрывные недифференцируемые скачки коэффициента трения (участок а – b, рис. 2б) и резкое его повышение с дальнейшим спадом и стабилизацией (b – c – d – e, рис. 2б). Участок а – e по времени длился около 2 мин, а путь трения для вкладыша составил 180 м.



fтр


0,16


0,14


0,12


0,10


0,08

121 122 123 124 125 t, мин




f


0,12


0,10


0,08


0,06

0

  Р














t = 103С














P = 50 Н/мм

VС = 90 мм/мин


10 12 14 16 18 20 22 t, мин







10

9

8

7

6

5

4

3







c

a

b0

b

d

e

fтр0

fтр0

а) б)



f


0,16


0,12


0,08


0,04

0 10 20 30 40 50 60 70 80 t, сек















a

d

e

Дозированная подача смазки

b

c

P = 30 Н / мм VС = 50 м / мин

в)



Рис. 2. Динамика самоорганизации коэффициента трения f: а, в - при дозированной подаче

смазки в зону контакта, б - без вмешательства в процесс приработки


Микропрофиль и микротопография неровностей поверхностей исследовались с использованием компьютеризированных измерительно-информационных систем ИИС-1 и ВИСМА [4].

Применение КАФО позволяет с помощью режимов чистового точения и алмазного выглаживания управлять параметрами эксплуатационного микрорельефа (ЭМР) (рис. 3а), создавая на поверхности своеобразные карманы в виде относительно глубоких регулярных впадин, которые способствуют удалению продуктов изнашивания из зоны контакта, сохранению материала приработочной плёнки и повышению маслоёмкости поверхности.

Анализ текстуры и цветовой гаммы поверхности после АВ показал (рис. 3б), что АВ не уничтожает ранее нанесенную приработочную плёнку, это свидетельствует о высокой адгезии материала плёнки с поверхностью. Гистограмма яркости смещена влево, в сторону тёмных тонов цвета плёнки. Приработочная плёнка сохраняется и по завершении процесса приработки, трансформируясь в более тонкую и упорядоченную поверхностную структуру (рис. 3в). Гистограмма яркости более равномерна в области светлых тонов. Присутствие в ней тёмных тонов, имеющих соответствующую цветовую гамму, свидетельствует о наличии во впадинах микропрофиля материала для восстановления плёнки на поверхности.

Для рассматриваемой триботехнической системы удалось построить адекватные физико-статистические имитационные модели:

, (1)

где Yi – i-я триботехническая характеристика; К1, К2 – коэффициенты, учитывающие вид приработочной плёнки (ЛФ или МХ) и материал вкладыша соответственно; bk – коэффициенты модели Кобба-Дугласа.

Параметры моделей (1) и расчётные значения критерия Фишера Fрасч для триботехнических характеристик и некоторых параметров эксплуатационного микропрофиля даны в таблице. Сравнение Fрасч с табличным значением при уровне значимости  = 0,05 (Fтабл = 6,59) свидетельствует об адекватности моделей.





Таблица

Параметры имитационных моделей

Ко

b0

К1

К2

b1

b2

b3

b4

b6

b7

b8

b10

b11

b12

Fр

ЛФ

МХ

Бр

АСЧ

f1

2,0

1,31

1,10

1,11

1,05

-0,06

0,04

-0,05

0,02

-0,07

0,47

-0,05

-0,32

-0,09



1,3

f0

2,82

1,64

1,20

0,92

0,96

0,03

0,20

0,19

0,11

-0,14

0,28

-0,03

-0,35

0,03

0,62

0,5

h01

3,74

1,20

1,07

1,23

1,09

0,31

0,15

0,02

0,04

-0,38

0,32

0,68

0,05

-0,74

-0,19

5,6

h02

8,08

1,10

1,04

1,28

1,11

0,07

0,27

0,09

-0,07

-0,16

-0,04

0,05

0,04

0,10

-0,40

4,7

I110-12

316

1,77

1,23

0,87

0,94

0,08

0,22

0,21

0,13

-0,17

0,43

-0,05

-0,43

-0,10

0,76

2,8

I210-11

147

1,80

1,24

0,94

0,97

0,08

0,22

0,14

0,14

-0,13

0,25

-0,06

-0,4

0,02

0,64

2,1

Raэ

450

1,26

1,10

1,54

1,20

0,06

0,58

0,66

-0,60

0,07

0,13

0,25

-0,30

-0,12

1,60

1,2

Rmaxэ

170

1,53

1,17

1,57

1,21

0,15

0,54

0,35

-0,34

0,27

0,02

0,02

-0,20

-0,20

1,1

3,3

Smэ

960

1,57

1,18

1,65

1,24

0,20

0,33

0,36

-0,18

0,04



0,18

-0,10

-0,50

0,66

2,7


Результаты эксперимента (рис. 4а) выявили, что исследуемыми триботехническими характеристиками путем варьирования факторов триботехнологической системы можно управлять в достаточно широких пределах и с весьма высокой надёжностью (рис. 4б), которая определялась методом обработки результатов машинных экспериментов над моделями вида (1), выполненных по схеме Монте-Карло.

У
  1   2   3

Похожие:

Управление качеством обработки поверхностей iconПеречень вопросов к государственному экзамену по специальности 220501. 65 «Управление качеством» Дисциплина «Всеобщее управление качеством»
Эволюция научных подходов к управлению качеством в мировой практике. Философия и концепции Деминга, Джурана, Кросби и других "Патриархов"...
Управление качеством обработки поверхностей iconСтратегическое управление качеством: теория и методология
Экономика и управление народным хозяйство (стандартизация и управление качеством продукции)
Управление качеством обработки поверхностей iconКонкурсное испытание по направлениям подготовки
Металлургия, 151000 технологические машины и оборудование, 220400 Управление в технических системах, 221700 Стандартизация и метрология,...
Управление качеством обработки поверхностей iconПовышение стойкости режущих инструментов с износостойким покрытием путем отделочно-упрочняющей обработки их рабочих поверхностей алмазным выглаживанием
С износостойким покрытием путем отделочно-упрочняющей обработки их рабочих поверхностей алмазным выглаживанием
Управление качеством обработки поверхностей iconПрограмма дисциплины «Всеобщее управление качеством»  для специальности 220501. 65 «Управление качеством»
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Управление качеством обработки поверхностей iconПрограмма государственного экзамена по специальности 220501 «управление качеством»
В соответствии с гос впо №277 тех/дс от 27. 03. 2000 657000 «Управление качеством» для специальности 220501 «Управление качеством»...
Управление качеством обработки поверхностей icon«управление качеством»
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Управление качеством» разработан в соответствии с требованиями Государственного образовательного...
Управление качеством обработки поверхностей icon«управление качеством»
Учебно-методический комплекс по дисциплине «Управление качеством» разработан в соответствии с требованиями Государственного образовательного...
Управление качеством обработки поверхностей iconРабочая программа дисциплины
Управление качеством №277 тех/дс от 27. 03. 2000 г и в соответствии с рабочим учебным планом специальности 340100 (220501) Управление...
Управление качеством обработки поверхностей iconПрограмма по дисциплине «Всеобщее управление качеством»
«Всеобщее управление качеством», требованиями, предъявляемыми к минимуму содержания магистерской программы, и с учетом особенностей...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница