Станок специальный зубополировальный
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 9
1.1 Принцип работы механического скоростемера серии 3СЛ-2М 9
1.2 Анализ детали «Триб» 12
1.3 Анализ производственных и литературных данных по технологиям
обработки трибов 13
1.4 Расчет режимов резания при полировании 27
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 29
2.1 Разработка принципиальной (технологической) схемы станка 29
2.2 Разработка структурной схемы станка 31
2.3 Составление компоновочной схемы станка 33
2.4 Кинематический расчет приводов станка 35
2.4.1 Расчет привода главного движения 35
2.4.2 Расчет привода продольного перемещения 47
2.4.3 Разработка кинематической схемы станка 56
2.5 Силовой расчет станка 56
2.6 Динамический расчет станка 65
2.7 Проектирование полировального круга 70
2.8 Расчет противовеса станка 72
3 РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ СБОРКИ СТАНКА
И АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ 76
4 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ТРИБОВ НА СТАНКЕ 86
5 РАЗРАБОТКА СОСТАВА ПОЛИРОВАЛЬНОЙ ПАСТЫ 92
6 РАЗРАБОТКА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАНКА 95
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 99
ПРИЛОЖЕНИЕ А - ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО
ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 101
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 111
ПРИЛОЖЕНИЕ В - ПРЕЗЕНТАЦИЯ 128
1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 9
1.1 Принцип работы механического скоростемера серии 3СЛ-2М 9
1.2 Анализ детали «Триб» 12
1.3 Анализ производственных и литературных данных по технологиям
обработки трибов 13
1.4 Расчет режимов резания при полировании 27
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 29
2.1 Разработка принципиальной (технологической) схемы станка 29
2.2 Разработка структурной схемы станка 31
2.3 Составление компоновочной схемы станка 33
2.4 Кинематический расчет приводов станка 35
2.4.1 Расчет привода главного движения 35
2.4.2 Расчет привода продольного перемещения 47
2.4.3 Разработка кинематической схемы станка 56
2.5 Силовой расчет станка 56
2.6 Динамический расчет станка 65
2.7 Проектирование полировального круга 70
2.8 Расчет противовеса станка 72
3 РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ СБОРКИ СТАНКА
И АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ 76
4 РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ТРИБОВ НА СТАНКЕ 86
5 РАЗРАБОТКА СОСТАВА ПОЛИРОВАЛЬНОЙ ПАСТЫ 92
6 РАЗРАБОТКА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАНКА 95
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 99
ПРИЛОЖЕНИЕ А - ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНОГО
ЗУБОПОЛИРОВАЛЬНОГО СТАНКА 101
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ 111
ПРИЛОЖЕНИЕ В - ПРЕЗЕНТАЦИЯ 128
Актуальность темы. В современном точном машино- и приборостроении важную роль играют финишные доводочные операции, обеспечивающие высокую чистоту рабочих поверхностей обрабатываемых деталей. К таким операциям относится и полирование, выполняемое на полировальных станках.
Зубополированые станки относятся к группе специальных станков и зачастую разрабатываются для обеспечения конструкторско- технологических параметров определенного типа деталей. Процесс полирования осуществляется полировальным кругом (полировальником), имеющим профиль обрабатываемых зубьев, который изготавливается из различных материалов, таких как дуб, бук, цветные сплавы, и смазывается полировальной пастой. В результате чего происходит сглаживание микронеровностей поверхности зуба.
Анализ принципа работы часового механизма скоростемера показал, что шероховатость рабочей поверхности зубьев триба оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики всего механизма. Шероховатость рабочих поверхностей зубьев триба должна быть не более Ra 0,8 мкм и достигается применением доводочных (финишных) операций, таких как полирование, шлифование и т.п.
Анализ производственных и литературных данных по технологиям обработки трибов показал, что применение шлифовальных и хонинговальных станков приводит к увеличению стоимости обработки и к сложности осуществления быстрой переналадки станка под другой типоразмер обрабатываемых деталей, что является существенными недостатками. Использование полировальных станков свободно от указанных недостатков.
Таким образом, тема магистерской диссертации, связанная с проектированием специального зубополировального станка для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива, а также с разработкой технологии выполнения операции зубополирования на данном станке является актуальной.
Цель магистерской диссертации - проектирование специального зубополировального станка для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива и разработка технологии выполнения операции зубополирования на спроектированном станке.
Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования базируются на основных положениях станкостроения, технологии машиностроения и методе конечных элементов. При проведении экспериментальных исследований технологии выполнения операции зубополирования применялись поверенные и аттестованные средства измерения.
Научная новизна. Разработана технология выполнения операции полирования зубьев на спроектированном специальном зубополировальном станке.
Практическая ценность. Спроектирован специальный
зубополировальный станок для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива. Разработан состав специальной зубополировальной пасты.
Апробация работы. Основные положения и результаты магистерской диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
1) XXXI Научно-техническая конференция «Актуальные проблемы науки и образования» ПГУ секция «Металлообрабатывающие станки» (г. Пенза, 2021);
2) II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Техника и технология современных производств» (г. Пенза, 2021);
3) XII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM» (г. Пенза, 2021).
Публикации. По теме магистерской диссертации опубликовано 2 научные статьи в сборниках входящих в перечень РИНЦ:
1) Липатов, А.Н. Экспериментальные исследования влияния технологии полирования зубьев трибов на шероховатость поверхности / А.Н. Липатов, Д.В. Кочетков, И.Н. Баринов, А.В. Небылица // Техника и технология современных производств: сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием / МНИЦ ПГАУ. - Пенза: РИО ПГАУ, 2021. - С. 105-112.
2) Липатов, А.Н. Проектирование конструкции специального
зубополировального станка с применением программы SolidWorks / А.Н. Липатов, Д.В Кочетков., И.Н. Баринов, В.А. Кабанов, А.В. Небылица // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM : сборник статей XII
Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2021. - С. 116-120.
Зубополированые станки относятся к группе специальных станков и зачастую разрабатываются для обеспечения конструкторско- технологических параметров определенного типа деталей. Процесс полирования осуществляется полировальным кругом (полировальником), имеющим профиль обрабатываемых зубьев, который изготавливается из различных материалов, таких как дуб, бук, цветные сплавы, и смазывается полировальной пастой. В результате чего происходит сглаживание микронеровностей поверхности зуба.
Анализ принципа работы часового механизма скоростемера показал, что шероховатость рабочей поверхности зубьев триба оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики всего механизма. Шероховатость рабочих поверхностей зубьев триба должна быть не более Ra 0,8 мкм и достигается применением доводочных (финишных) операций, таких как полирование, шлифование и т.п.
Анализ производственных и литературных данных по технологиям обработки трибов показал, что применение шлифовальных и хонинговальных станков приводит к увеличению стоимости обработки и к сложности осуществления быстрой переналадки станка под другой типоразмер обрабатываемых деталей, что является существенными недостатками. Использование полировальных станков свободно от указанных недостатков.
Таким образом, тема магистерской диссертации, связанная с проектированием специального зубополировального станка для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива, а также с разработкой технологии выполнения операции зубополирования на данном станке является актуальной.
Цель магистерской диссертации - проектирование специального зубополировального станка для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива и разработка технологии выполнения операции зубополирования на спроектированном станке.
Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования базируются на основных положениях станкостроения, технологии машиностроения и методе конечных элементов. При проведении экспериментальных исследований технологии выполнения операции зубополирования применялись поверенные и аттестованные средства измерения.
Научная новизна. Разработана технология выполнения операции полирования зубьев на спроектированном специальном зубополировальном станке.
Практическая ценность. Спроектирован специальный
зубополировальный станок для полирования зубьев деталей «Триб» часового механизма скоростемера локомотива. Разработан состав специальной зубополировальной пасты.
Апробация работы. Основные положения и результаты магистерской диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
1) XXXI Научно-техническая конференция «Актуальные проблемы науки и образования» ПГУ секция «Металлообрабатывающие станки» (г. Пенза, 2021);
2) II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Техника и технология современных производств» (г. Пенза, 2021);
3) XII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM» (г. Пенза, 2021).
Публикации. По теме магистерской диссертации опубликовано 2 научные статьи в сборниках входящих в перечень РИНЦ:
1) Липатов, А.Н. Экспериментальные исследования влияния технологии полирования зубьев трибов на шероховатость поверхности / А.Н. Липатов, Д.В. Кочетков, И.Н. Баринов, А.В. Небылица // Техника и технология современных производств: сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием / МНИЦ ПГАУ. - Пенза: РИО ПГАУ, 2021. - С. 105-112.
2) Липатов, А.Н. Проектирование конструкции специального
зубополировального станка с применением программы SolidWorks / А.Н. Липатов, Д.В Кочетков., И.Н. Баринов, В.А. Кабанов, А.В. Небылица // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM : сборник статей XII
Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2021. - С. 116-120.
1. Анализ принципа работы часового механизма скоростемера показал, что шероховатость рабочей поверхности зубьев триба оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики всего механизма. Шероховатость рабочих поверхностей зубьев триба должна быть не более Ra 0,8 мкм и достигается применением доводочных (финишных) операций, таких как полирование, шлифование и т.п.
2. Анализ производственных и литературных данных по технологиям обработки трибов показал, что применение шлифовальных и хонинговальных станков приводит к увеличению стоимости обработки и к сложности осуществления быстрой переналадки станка под другой типоразмер обрабатываемых деталей, что является существенными недостатками. Использование полировальных станков свободно от указанных недостатков.
3. Разработана принципиальная (технологическая) схема станка специального зубополировального, соответствующая технологии обработки детали «Триб». Также разработаны структурная, компоновочная и кинематическая схемы станка.
4. Разработаны рекомендации по определению геометрических параметров инструмента (полировальный круг) с учетом геометрии обрабатываемой детали (триб) и формообразующих движений станка.
5. Разработана трехмерная модель конструкции сборки станка специального зубополировального в CAD-программе SolidWorks.
6. Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния кронштейна станка методом конечных элементов показал, что конструкция соответствует критериям работоспособности, предъявляемым в машиностроении.
7. Разработан состав специальной зубополировальной пасты.
8. Экспериментально установлено, что разница между применяемыми
при полировании составами паст (эльборовая «ЛМ 40/28 НОМГ» или разработанный состав) в зависимости от получаемой шероховатости поверхности составляет в среднем 5 - 10%. Однако стоимость пасты,
разработанной на предприятии, на 45% ниже по сравнению с пастой эльборовой «ЛМ 40/28 НОМГ».
9. Экспериментально установлено, что применение полировального
круга из бука, по сравнению с полировальным кругом из дуба, приводит к увеличению на 25 - 35% числа двойных ходов совершаемых
приспособлением с обрабатываемой деталью до получения поверхностей требуемого качества. И как следствие к увеличению времени обработки, однако с учетом годового производства и в первую очередь с себестоимостью материалов полировальных кругов и их технологий изготовления - экономический эффект существенен.
10. Для построения и вывода более детальных закономерностей, в рамках выполняемых исследований, требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований. Однако уже полученные результаты позволяют сделать основной вывод, что спроектированный станок, в совокупности с рассмотренными технологиями, обеспечивает функциональные возможности, соответствующие операции полирования.
2. Анализ производственных и литературных данных по технологиям обработки трибов показал, что применение шлифовальных и хонинговальных станков приводит к увеличению стоимости обработки и к сложности осуществления быстрой переналадки станка под другой типоразмер обрабатываемых деталей, что является существенными недостатками. Использование полировальных станков свободно от указанных недостатков.
3. Разработана принципиальная (технологическая) схема станка специального зубополировального, соответствующая технологии обработки детали «Триб». Также разработаны структурная, компоновочная и кинематическая схемы станка.
4. Разработаны рекомендации по определению геометрических параметров инструмента (полировальный круг) с учетом геометрии обрабатываемой детали (триб) и формообразующих движений станка.
5. Разработана трехмерная модель конструкции сборки станка специального зубополировального в CAD-программе SolidWorks.
6. Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния кронштейна станка методом конечных элементов показал, что конструкция соответствует критериям работоспособности, предъявляемым в машиностроении.
7. Разработан состав специальной зубополировальной пасты.
8. Экспериментально установлено, что разница между применяемыми
при полировании составами паст (эльборовая «ЛМ 40/28 НОМГ» или разработанный состав) в зависимости от получаемой шероховатости поверхности составляет в среднем 5 - 10%. Однако стоимость пасты,
разработанной на предприятии, на 45% ниже по сравнению с пастой эльборовой «ЛМ 40/28 НОМГ».
9. Экспериментально установлено, что применение полировального
круга из бука, по сравнению с полировальным кругом из дуба, приводит к увеличению на 25 - 35% числа двойных ходов совершаемых
приспособлением с обрабатываемой деталью до получения поверхностей требуемого качества. И как следствие к увеличению времени обработки, однако с учетом годового производства и в первую очередь с себестоимостью материалов полировальных кругов и их технологий изготовления - экономический эффект существенен.
10. Для построения и вывода более детальных закономерностей, в рамках выполняемых исследований, требуется проведение дополнительных экспериментальных исследований. Однако уже полученные результаты позволяют сделать основной вывод, что спроектированный станок, в совокупности с рассмотренными технологиями, обеспечивает функциональные возможности, соответствующие операции полирования.
