Исследование и подбор оптимального состава связанного алмазного инструмента
|
ВВЕДЕНИЕ ……………………….……………………………………...……….7
ЦЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА………….………………………………….9
1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………35
1.1. Исследование оптимального состава связанного алмазного инструмента …………………………………… ………………………………………………35
1.1.1. Разработка алмазного инструмента на органической связке на основе эпоксидной смолы……………… ………………………………………….36
1.1.2.Влияние компонентов связки на свойства инструмента……………36
1.1.3.Алгоритм расположения алмазных таблеток на инструменте……..40
1.1.4. Новый способ абразивной обработки деталей ………… ………….40
1.2. Оптимизация режимов прессования……………………………………….48
1.3. Обработка металлов инструментом PPT5…………………………………50
1.4 Обработка стекла инструментом PPT7- FOX и PPT8- FOX …………….54
1.5. Обработка стекла инструментом PPT0(Ce) и PPT2(Ce)……………….58
1.6. Сравнительный анализ алмазного инструмента……………………….63
1.7 Анализ результатов………………………………………………………….68
2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………….69
2.1. Установка УГП-50………………………………………………………….69
2.2. Станок 6ШП-200М……………………………………………………….71
2.3. Конструкция связанного алмазного инструмента……………………..74
2.4. Методика эксперимента……………………………………………………76
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ………………………………………73
3.1. Маршрут технологического процесса прессования алмазного инструмента…………………………………………………………………….78
3.2. Маршрут технологического процесса изготовления алмазного инструмента на основе эпоксидной смолы…………………………………..81
4.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ................................................84
4.1. Анализ опасных и вредных факторов при проведении исследований….84
4.2. Разработка технических мер безопасности при проведении
исследований……………………………………………………………………87
4.2.1 Оценка естественного освещения. …………………………………90
4.2.2. Организация рабочего места……………………………………….91
4.3. Экологическая оценка технологического процесса изготовления алмазного инструмента и разработка мер по охране природы…………………………..97
5. ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…………………..99
5.1. Актуальность темы и новизна проекта………………………………….99
5.2 Расчет себестоимости и цены проектного варианта……………………100
5.2.1. Расчет затрат на покупные изделия………………………………100
5.2.2. Затраты на заработную плату исполнителей………………………101
5.2.3 Затраты на электроэнергию…………………………………………102
5.2.4 Расчет себестоимости единицы……………………………………...103
5.3. Определение технико-экономических показателей работы………..104
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЛИСТ…………………………………………………..105 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..108
Содержание графической части дипломного проекта:
1. Схема установки УГП – 50……………………………………….1 лист
2. Схема пресс-формы………………………………………………...1 лист
3. Устройство для двухстороннего шлифования плоских поверхностей деталей……………………………………………………………….1 лист
4. Чертеж и общий вид различных типов алмазного инструмента..1 лист
5. Чертеж формы для изготовления инструмента……………………1 лист
6. Чертеж шлифовальника…………………………………………….1лист
7. Алгоритм распределения алмазных таблеток. …………………..1 лист
8. Влияние режимов прессования на рабочие параметры инструмента.
зателей работ.
ЦЕЛИ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА………….………………………………….9
1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………35
1.1. Исследование оптимального состава связанного алмазного инструмента …………………………………… ………………………………………………35
1.1.1. Разработка алмазного инструмента на органической связке на основе эпоксидной смолы……………… ………………………………………….36
1.1.2.Влияние компонентов связки на свойства инструмента……………36
1.1.3.Алгоритм расположения алмазных таблеток на инструменте……..40
1.1.4. Новый способ абразивной обработки деталей ………… ………….40
1.2. Оптимизация режимов прессования……………………………………….48
1.3. Обработка металлов инструментом PPT5…………………………………50
1.4 Обработка стекла инструментом PPT7- FOX и PPT8- FOX …………….54
1.5. Обработка стекла инструментом PPT0(Ce) и PPT2(Ce)……………….58
1.6. Сравнительный анализ алмазного инструмента……………………….63
1.7 Анализ результатов………………………………………………………….68
2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ…………………………………………….69
2.1. Установка УГП-50………………………………………………………….69
2.2. Станок 6ШП-200М……………………………………………………….71
2.3. Конструкция связанного алмазного инструмента……………………..74
2.4. Методика эксперимента……………………………………………………76
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ………………………………………73
3.1. Маршрут технологического процесса прессования алмазного инструмента…………………………………………………………………….78
3.2. Маршрут технологического процесса изготовления алмазного инструмента на основе эпоксидной смолы…………………………………..81
4.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ................................................84
4.1. Анализ опасных и вредных факторов при проведении исследований….84
4.2. Разработка технических мер безопасности при проведении
исследований……………………………………………………………………87
4.2.1 Оценка естественного освещения. …………………………………90
4.2.2. Организация рабочего места……………………………………….91
4.3. Экологическая оценка технологического процесса изготовления алмазного инструмента и разработка мер по охране природы…………………………..97
5. ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…………………..99
5.1. Актуальность темы и новизна проекта………………………………….99
5.2 Расчет себестоимости и цены проектного варианта……………………100
5.2.1. Расчет затрат на покупные изделия………………………………100
5.2.2. Затраты на заработную плату исполнителей………………………101
5.2.3 Затраты на электроэнергию…………………………………………102
5.2.4 Расчет себестоимости единицы……………………………………...103
5.3. Определение технико-экономических показателей работы………..104
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЛИСТ…………………………………………………..105 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..108
Содержание графической части дипломного проекта:
1. Схема установки УГП – 50……………………………………….1 лист
2. Схема пресс-формы………………………………………………...1 лист
3. Устройство для двухстороннего шлифования плоских поверхностей деталей……………………………………………………………….1 лист
4. Чертеж и общий вид различных типов алмазного инструмента..1 лист
5. Чертеж формы для изготовления инструмента……………………1 лист
6. Чертеж шлифовальника…………………………………………….1лист
7. Алгоритм распределения алмазных таблеток. …………………..1 лист
8. Влияние режимов прессования на рабочие параметры инструмента.
зателей работ.
АННОТАЦИЯ
Дипломный проект написан на тему “Исследование и подбор оптимального состава связанного алмазного инструмента”. Актуальность темы определяется тем, что в технологических процессах обработки материалов до недавнего времени преобладало и еще имеет место применение различных абразивов в свободном состоянии. Поскольку обработка свободным абразивом имеет ряд недостатков, и в первую очередь – низкая производительность и большая глубина нарушенного слоя, то основной целью данной работы было подбор оптимального типа связанного алмазного инструмента и режимов обработки различных материалов.
В пояснительной записке подробно проанализированы существующие типы связанного алмазного инструмента. В конструкторском разделе описано оборудование, а также алгоритм расположения алмазных таблеток на инструменте традиционным и новым способом. В технологическом разделе описана технология изготовления алмазного инструмента. Учитывая, повышенную опасность процесса изготовления связанного алмазного инструмента большое внимание уделено вопросам обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе реализации разрабатываемого технологического процесса. В организационно-экономическом разделе приведен расчет технико-экономических показателей разработанного технологического процесса, рассчитана экономическая эффективность от его внедрения. В дипломном проекте проведено исследование по оптимизации режимов прессования и подбору оптимальных составов связки алмазного инструмента.
Актуальность темы
Работа посвящена решению важной проблемы в области производства современных приборов микро - и оптоэлектроники, связанной с эффективной прецизионной обработкой материалов. Существующие традиционные технологии с применением свободного абразива и последующего химико-механического полирования достигли пределов своих возможностей с точки зрения повышения качества и точности обработки.
Технологические процессы финишной обработки деталей и материалов характеризуется тем, что в них до недавнего времени преобладало и еще имеет место применение различных абразивов в свободном состоянии (в виде суспензий). В связи с этим данные процессы выполняются со сравнительно низкой производительностью, при большом расходе абразивных порошков, большой глубине нарушенного слоя, для удаления которого требуется длительное полирование; в неудовлетворительных условиях труда с низкой культурой производства. Кроме того, они не стабильны и малоуправляемы, что исключает возможность их автоматизации.
Применение инструмента со связанными алмазными зернами взамен абразивных суспензий при тонком шлифовании материалов обеспечивает достижение следующих преимуществ:
повышение производительности шлифования при съеме равных
припусков материала на один-два порядка;
снижение глубины нарушенного при обработке слоя материала,
в первую очередь, глубины трещиноватого слоя;
снижение более чем на порядок шероховатости поверхности
при обработке связанным алмазным инструментом и свободным
абразивом равной зернистости;
снижение относительного объемного износа связанного абразива.
В силу своих упруго-пластических свойств наиболее высокие результаты удается достичь при использовании в алмазном инструменте органической связки для тонкого и доводочного шлифования.
Таким образом, актуальность данной работы определяется необходимостью разработки принципиально новой высокоэффективной технологии прецизионной механической обработки материалов с помощью связанного алмазно-абразивного инструмента.
Важным этапом в разработке, развитии и расширении областей применения новых технологических процессов алмазно-абразивной инструментальной обработки явилось создание в 1961 г. отечественной техники и технологии, а также организация промышленного производства синтетических алмазов. До этого времени использование эффективных процессов алмазной обработки сдерживалось дефицитом в технических алмазах. Только создание инструментов с закрепленными зернами синтетических алмазов и абразивов вместо свободных абразивов, и в дополнение к инструменту из природных алмазов, а также новых процессов алмазной обработки, позволило интенсифицировать режимы обработки, на несколько порядков повысить производительность, а также износостойкость инструмента, подготовив условия для автоматизации, коренным образом улучшив условия труда и культуру производства. Поэтому появление и внедрение инструмента из синтетических алмазов произвели переворот в технологии обработки различных неметаллических материалов, и, прежде всего, на заготовительных операциях (грубом и тонком шлифовании). Однако для его эффективного применения на операциях тонкого и доводочного шлифования, полирования неметаллических материалов потребовались фундаментальные экспериментальные и теоретические исследования, так как основы финишной алмазно-абразивной обработки деталей из неметаллических материалов практически не разработаны.
Не менее важным является исследование состояния поверхностей неметаллических материалов после финишной обработки с помощью современных методов и средств рентгеновской спектроскопии, электронной микроскопии, профилометрии.
Дальнейшая разработка основ финишной алмазно-абразтвной обработки потребовало теоретических и экспериментальных исследований основных закономерностей процессов износа инструмента и формообразования обрабатываемых поверхностей неметаллических материалов, к которым предъявляются особенно высокие требования по точности. На основе много-численных источников современной научной, технической и патентной литературы в дипломном проекте обобщен и систематизирован материал, дающий достаточно полное представление о рассматриваемых проблемах.
Цель работы: исследовать различные и подобрать оптимальные типы связок алмазного инструмента, провести их испытание на различных материалах: металлах (СТ-45; сталь 4Х18Н2М; титан) и стекле БК -7. Оптимизировать режимы прессования связанного алмазного инструмента.
Дипломный проект написан на тему “Исследование и подбор оптимального состава связанного алмазного инструмента”. Актуальность темы определяется тем, что в технологических процессах обработки материалов до недавнего времени преобладало и еще имеет место применение различных абразивов в свободном состоянии. Поскольку обработка свободным абразивом имеет ряд недостатков, и в первую очередь – низкая производительность и большая глубина нарушенного слоя, то основной целью данной работы было подбор оптимального типа связанного алмазного инструмента и режимов обработки различных материалов.
В пояснительной записке подробно проанализированы существующие типы связанного алмазного инструмента. В конструкторском разделе описано оборудование, а также алгоритм расположения алмазных таблеток на инструменте традиционным и новым способом. В технологическом разделе описана технология изготовления алмазного инструмента. Учитывая, повышенную опасность процесса изготовления связанного алмазного инструмента большое внимание уделено вопросам обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе реализации разрабатываемого технологического процесса. В организационно-экономическом разделе приведен расчет технико-экономических показателей разработанного технологического процесса, рассчитана экономическая эффективность от его внедрения. В дипломном проекте проведено исследование по оптимизации режимов прессования и подбору оптимальных составов связки алмазного инструмента.
Актуальность темы
Работа посвящена решению важной проблемы в области производства современных приборов микро - и оптоэлектроники, связанной с эффективной прецизионной обработкой материалов. Существующие традиционные технологии с применением свободного абразива и последующего химико-механического полирования достигли пределов своих возможностей с точки зрения повышения качества и точности обработки.
Технологические процессы финишной обработки деталей и материалов характеризуется тем, что в них до недавнего времени преобладало и еще имеет место применение различных абразивов в свободном состоянии (в виде суспензий). В связи с этим данные процессы выполняются со сравнительно низкой производительностью, при большом расходе абразивных порошков, большой глубине нарушенного слоя, для удаления которого требуется длительное полирование; в неудовлетворительных условиях труда с низкой культурой производства. Кроме того, они не стабильны и малоуправляемы, что исключает возможность их автоматизации.
Применение инструмента со связанными алмазными зернами взамен абразивных суспензий при тонком шлифовании материалов обеспечивает достижение следующих преимуществ:
повышение производительности шлифования при съеме равных
припусков материала на один-два порядка;
снижение глубины нарушенного при обработке слоя материала,
в первую очередь, глубины трещиноватого слоя;
снижение более чем на порядок шероховатости поверхности
при обработке связанным алмазным инструментом и свободным
абразивом равной зернистости;
снижение относительного объемного износа связанного абразива.
В силу своих упруго-пластических свойств наиболее высокие результаты удается достичь при использовании в алмазном инструменте органической связки для тонкого и доводочного шлифования.
Таким образом, актуальность данной работы определяется необходимостью разработки принципиально новой высокоэффективной технологии прецизионной механической обработки материалов с помощью связанного алмазно-абразивного инструмента.
Важным этапом в разработке, развитии и расширении областей применения новых технологических процессов алмазно-абразивной инструментальной обработки явилось создание в 1961 г. отечественной техники и технологии, а также организация промышленного производства синтетических алмазов. До этого времени использование эффективных процессов алмазной обработки сдерживалось дефицитом в технических алмазах. Только создание инструментов с закрепленными зернами синтетических алмазов и абразивов вместо свободных абразивов, и в дополнение к инструменту из природных алмазов, а также новых процессов алмазной обработки, позволило интенсифицировать режимы обработки, на несколько порядков повысить производительность, а также износостойкость инструмента, подготовив условия для автоматизации, коренным образом улучшив условия труда и культуру производства. Поэтому появление и внедрение инструмента из синтетических алмазов произвели переворот в технологии обработки различных неметаллических материалов, и, прежде всего, на заготовительных операциях (грубом и тонком шлифовании). Однако для его эффективного применения на операциях тонкого и доводочного шлифования, полирования неметаллических материалов потребовались фундаментальные экспериментальные и теоретические исследования, так как основы финишной алмазно-абразивной обработки деталей из неметаллических материалов практически не разработаны.
Не менее важным является исследование состояния поверхностей неметаллических материалов после финишной обработки с помощью современных методов и средств рентгеновской спектроскопии, электронной микроскопии, профилометрии.
Дальнейшая разработка основ финишной алмазно-абразтвной обработки потребовало теоретических и экспериментальных исследований основных закономерностей процессов износа инструмента и формообразования обрабатываемых поверхностей неметаллических материалов, к которым предъявляются особенно высокие требования по точности. На основе много-численных источников современной научной, технической и патентной литературы в дипломном проекте обобщен и систематизирован материал, дающий достаточно полное представление о рассматриваемых проблемах.
Цель работы: исследовать различные и подобрать оптимальные типы связок алмазного инструмента, провести их испытание на различных материалах: металлах (СТ-45; сталь 4Х18Н2М; титан) и стекле БК -7. Оптимизировать режимы прессования связанного алмазного инструмента.
В данной дипломной работе на тему «Исследование и подбор оптимального состава связанного алмазного инструмента» для различных материалов были выбраны оптимальные связанные алмазные инструменты с содержанием новых типов алмазных порошков, а также выбраны оптимальные режимы обработки материалов. Были оптимизированы процессы прессования связанного алмазного инструмента. Проведено исследование и сравнительный анализ полировального инструмента на основе двуокиси церия. В процессе исследований были подобраны оптимальные режимы прессования различных типов связанного алмазного инструмента. Проведен сравнительный анализ полировального инструмента на стали 4Х18Н2М и стекле БК-7.
По результатам исследований можно сделать выводы:
- чем мягче обрабатываемый материал, тем больше износ алмазного инструмента;
- для более твердых материалов можно получить лучшие показатели Ra,мкм.
- чем больше концентрация алмаза в инструменте, тем он менее склонен к засаливанию.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» дипломного проекта проведен анализ опасных и вредных факторов и чрезвычайных ситуаций, возникающих при проведении процессов полирования. Наиболее опасными и вредными факторами являются: высокое значение напряжения в электрической цепи; движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования; загрязнение окружающей среды вследствие утилизации отходов, попадание в атмосферу и систему сточных вод. Но, с учетом мероприятий и определенных средств, воздействие опасных и вредных факторов на человека и окружающую среду, существенно снижается. Проведен расчет естественного освещения.
Приведенное технико-экономическое обоснование подтверждает экономическую эффективность внедрения предлагаемой технологии изготовления связанного алмазного инструмента. Экономический эффект, составил 31335,9 рублей.
По результатам исследований можно сделать выводы:
- чем мягче обрабатываемый материал, тем больше износ алмазного инструмента;
- для более твердых материалов можно получить лучшие показатели Ra,мкм.
- чем больше концентрация алмаза в инструменте, тем он менее склонен к засаливанию.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» дипломного проекта проведен анализ опасных и вредных факторов и чрезвычайных ситуаций, возникающих при проведении процессов полирования. Наиболее опасными и вредными факторами являются: высокое значение напряжения в электрической цепи; движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования; загрязнение окружающей среды вследствие утилизации отходов, попадание в атмосферу и систему сточных вод. Но, с учетом мероприятий и определенных средств, воздействие опасных и вредных факторов на человека и окружающую среду, существенно снижается. Проведен расчет естественного освещения.
Приведенное технико-экономическое обоснование подтверждает экономическую эффективность внедрения предлагаемой технологии изготовления связанного алмазного инструмента. Экономический эффект, составил 31335,9 рублей.
Подобные работы
- Анализ закономерности шероховатости при обработке блока цилиндров хонинговальными головками
Магистерская диссертация, технология машиностроения. Язык работы: Русский. Цена: 4870 р. Год сдачи: 2017