ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Особенностью эксплуатации шлифовальных станков в условиях плавучей мастерской является наличие вибраций, снижающих точность и повышающих шероховатость обрабатываемых поверхностей. Разброс выходных показателей качества объясняется возмущающими воздействиями, часть из которых не контролируется в процессе обработки и приводит к нестабильности свойств выпускаемой продукции. Поэтому снижение уровня вынужденных колебаний станка за счет эффективности виброизоляции с учетом особенностей обработки является актуальной задачей, решение которой обеспечит повышение технологических показателей процесса. Цель работы: изыскание путей повышения надежности систем виброизоляции шлифовального станка, работающего в условиях плавучей мастерской. В работе исследованы структурные варианты виброизолирующих устройств станка для определения их эксплуатационной надежности и выявления наименее надежных элементов путем определения вероятности их отказов для уменьшения влияния вибрационных воздействий от внешней среды и внутренних факторов на качество обработки. Методами исследования являются морфологический анализ, структурно-компоновочный и параметрический синтез на основе оценки надежности элементов с использованием однородных цепей Маркова. Результаты и обсуждение. Выявлено, что на этапах анализа и синтеза на уровне структурно-компоновочной оптимизации виброизолирующих устройств возможно по укрупненным качественным показателям получение рациональных структурных вариантов для шлифовальных станков плавучей мастерской. Установлено, что путем параметрического синтеза и проведения дополнительных теоретических и практических исследований реальных конструкций виброизолирующих устройств возможно создание новых конструкций виброизолирующего устройства металлорежущего станка плавучей мастерской. Исследование эксплуатационной надежности нового устройства с учетом потоков отказов и восстановлений подсистем с использованием размеченного графа состояний и уравнений финальных вероятностей позволили с помощью машинного эксперимента определить эксплуатационную надежность (вероятность безотказной работы, P₀ = 0,96) виброизолирующего устройства, а также вероятности отказов его подсистем. Подтверждено, что созданные в результате параметрического синтеза новые конструкции опоры и виброизолирующего устройства повышают надежность виброзащиты станка. Представленные результаты и последующие испытания показали повышение качества шлифованных деталей с использованием новых устройств при внешних вибрационных воздействиях от оборудования, а также от морского волнения на плавучее основание мастерской (в статье не рассматривается). Представленные результаты подтверждают перспективность развиваемого подхода для модернизации станочного оборудования плавучих мастерских, выполняющих сложные работы по изготовлению высокоточных деталей в морских и прибрежных акваториях.

1. Siddique A.N., Khan Z.A, Mallick Z. Grey relational analysis coupled with principal component analysis for optimization design of the process parameters in in-feed centerless cylindrical grinding. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2010. – Vol. 46, iss. 9–12. – P. 983–992. – doi: 10.1007/s00170-009-2159-8.

2. Li G.F., Wang L.S., Yang L.B. Multi parameter optimization and control of the cylindrical grinding process // Journal of Material Processing Technology. – 2002. – Vol. 129, iss. 1. – P. 232–236. – doi: S0924-0136(02)00607-6.

3. Kumar S., Dhanabalan S. A review of cylindrical grinding process parameters by using various optimization techniques and their effects on the surface integrity, wear rate and MRR // International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD). – 2018. – Vol. 5, iss. 01. – P. 719–729. – doi: 10.13140/RG.2.2.30801.43368.

4. Kumar S., Bhatia O. Review of analysis and optimization of cylindrical grinding process parameters on material removal rate of En15AM steel // IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. – 2015. – Vol. 12, iss. 4, ver. 2. – P. 35–43.

5. Subsurface damage in high-speed grinding of brittle materials considering kinematic characteristics of the grinding process / C. Wang, Q. Fang, J. Chen, Y. Liu, T. Jin // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2016. – Vol. 83, iss. 5–8. – P. 937–948. – doi: 10.1007/s00170-015-7627-8.

6. Kumar P., Kumar S., Kumar Dev D. Grinding processes, a review // International Journal of Engineering Technology, Management and Applied Sciences. – 2016. – Vol. 4, iss. 9. – P. 68–72.

7. Kumar P., Kumar A., Singh B. Optimization of process parameters in surface grinding using response surface methodology // International Journal of Research in Mechanical Engineering & Technology (IJRMET). – 2013. – Vol. 3, iss. 2. – P. 245–252.

8. Vinay P.V., Rao C.S. Grinding mechanics and advances – a review // International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD). – 2013. – Vol. 5, no. 2. – P. 41–74.

9. Srinivasan K. Grinding chatter and vibrations // King R.I., Hahn R.S. Handbook of modern grinding technology. – New York; London: Chapman and Hall, 1986. – P. 119–169.

10. Kumar S., Bhatia O.S. Experimental analysis and optimization of cylindrical grinding process parameters on surface roughness of En15AM steel // International Journal of Engineering Research and Applications. – 2015. – Vol. 5, iss. 7, pt. 2. – P. 01–08.

11. Optimization of grinding parameters for minimum surface roughness by Taguchi parametric optimization technique / D. Pal, A. Bangar, R. Sharma, A. Yadav // International Journal of Mechanical and Industrial Engineering (IJMIE). – 2012. – Vol. 1, iss. 3. – P. 74–78.

12. Лобанов Д.В., Мулюхин Н.В. Методика прогнозирования поврежденности твердого сплава при затачивании инструмента для обработки неметаллических композитов // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2018. – Т. 5, № 1–2. – С. 78–84.

13. Солер Я.И., Хоанг Н.А. Влияние глубины резания на высотные шероховатости инструментов из стали У10А при плоском шлифовании кругами из кубического нитрида бора // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сборник статей IX Всероссийской научно-практической конференции / Иркутский национальный исследовательский технический университет. – Иркутск, 2017. – С. 250–254.

14. Soler Y.I., Van Le N., Dinh Si M. Influence of rigidity of the hardened parts on forming the shape accuracy during flat grinding // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 129. – P 01076. – doi: 10.1051/matecconf/201712901076.

15. Солер Я.И., Нгуен В.К., Хоанг Н.А. Прогнозирование режимов чистового шлифования быстрорежущих пластин переменной податливости при многопараметрической оптимизации шероховатости // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2017. – № 4 (685). – С. 35–46.

16. Fomin A.A., Gusev V.G. Vibrational displacement of a spindle with static disequilibrium of the cutting tool // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33, N 7. – P. 412–415. – doi: 10.3103/S1068798X1307006X.

17. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. – М.: Машиностроение, 1980. – 276 с.

18. Владецкая Е.А. Моделирование вибрационных воздействий от внешних источников при шлифовании деталей в лабораторных условиях / Е.А. Владецкая // Вестник современных технологий. – 2016. – Вып. 4. – С. 25–34.

19. Повышение качества деталей при шлифовании в условиях плавучих мастерских / С.М. Братан, Е.А. Владецкая, Д.О. Владецкий, А.О. Харченко. – М.: Вузовский учебник: Инфра-М, 2018. – 154 с. – ISBN 978-5-9558-0598-6.

20. Патент 158629 Российская Федерация, МПК B 23 Q 1/25, B 23 Q 1/44, F 16 F 9/14. Устройство автоматической виброзащиты металлорежущего станка / Е.А. Владецкая, А.О. Харченко, С.М. Братан. – № 2015125213/02; заявл. 25.06.2015, опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2. – 5 с.