Regularities of vibration finishing and grinding processing and directions of improvement of its intensity and quality

Abstract

The data on the labor intensity of manufacturing engineering products and the share of finishing and grinding operations in the total labor costs of their manufacture are presented. The list and the degree of mastering the technological operations of finishing and grinding processing, performed in the conditions of machine-building industries during the last years are given. The grounds are given for highlighting the method of vibration processing as the most promising for ensuring complete mechanization of the process of finishing and cleaning, as well as achieving high technological characteristics of the surface roughness of parts. An assessment was made of the influence of modes, the trajectory of the movement of the reservoir and the grain size of the granules of the abrasive medium on metal removal. It is indicated that the intensity and quality of vibration treatment is estimated quantitatively by the weight removal of metal and qualitatively by the roughness of the processed surface. It is indicated that the determining factor in this case is the speed of the oscillating movement of granules and parts, the difference of which represents the speed of vibration processing, depending on the speed of the oscillating movement of the medium. It is noted that in order to increase the productivity of the process, it is necessary to increase the speed of the medium by increasing the frequency and amplitude of the reservoir oscillations. The layer-by-layer transmission of a force impulse from the bottom of the reservoir to the bulk medium is considered. The physical meaning of increasing productivity by increasing the amplitude of the reservoir oscillations is indicated. The conditions for obtaining metal removal are indicated, which provide increased efforts for the interaction of granules with parts at high micro-cutting speeds. Experimental studies are described to determine the influence of the amplitude and frequency of oscillations on the results of vibration finishing and grinding. Graphic dependences of metal removal were obtained for various ratios of the sample weight to the weight of the medium granule. The dependence of metal removal on the ellipticity coefficient and the amplitude of the reservoir oscillations was obtained in a similar way. It is noted that the vertical component of the amplitude during in-plane oscillations of the reservoir is the determining factor of the complex influence of the parameters of the ellipse coefficient of the trajectory of the reservoir and its amplitude of oscillations. It has been established that when using a coarse-grained abrasive, the penetration of grains into the metal of the part occurs to a greater depth and larger metal chips are removed with a large metal removal. With a small grain size of the abrasive, small chips are removed with a small metal removal and a decrease in the height of micro-roughness.Наведено дані трудомісткості виготовлення виробів машинобудування та частки оздоблювально-зачищувальних операцій у загальних трудовитратах їх виготовлення. Дано перелік та ступінь освоєння технологічних операцій оздоблювально-зачищувальної обробки, що виконуються в умовах машинобудівних виробництв за останній період. Наведено підстави для виділення методу вібраційної обробки як найбільш перспективного для забезпечення повної механізації процесу оздоблювально-зачищувальної обробки, а також досягнення високих технологічних характеристик шорсткості поверхні деталей. Здійснено оцінку впливу режимів, траєкторії руху резервуара та зернистості гранул абразивного середовища на зйом металу. Вказано, що інтенсивність та якість вібраційної обробки оцінюється кількісно за ваговим зйомом металу і якісно за шорсткістю оброблюваної поверхні. Вказано, що визначальним фактором при цьому є швидкість осциляційного руху гранул і деталей, різниця яких представляє швидкість вібраційної обробки, яка залежить від швидкості осциляційного руху середовища. Відзначено, що підвищення продуктивності процесу слід шляхом збільшення частоти та амплітуди коливань резервуара збільшити швидкість руху середовища. Розглянуто пошарову передачу силового імпульсу від днища резервуара до насипного середовища. Вказано фізичне значення підвищення продуктивності шляхом збільшення амплітуди коливань резервуара. Вказано умови отримання зйому металу, що забезпечують підвищені зусилля взаємодії гранул з деталями на високих швидкостях мікрорізання. Описано проведення експериментальних досліджень щодо визначення впливу амплітуди та частоти коливань на результати вібраційної оздоблювально-зачищувальної обробки. Отримано графічні залежності зйому металу при різному співвідношенні ваги зразка до ваги гранули середовища. Аналогічним чином отримана залежність зйому металу від коефіцієнта еліпсності та амплітуди коливань резервуара. Зазначено, що вертикальна складова амплітуди при площинних коливаннях резервуара є визначальним фактором комплексного впливу параметрів коефіцієнта еліпсності траєкторії руху резервуара та його амплітуди коливань. Встановлено, що при використаннікрупнозернистого абразиву проникнення зерен у метал деталі відбувається на велику глибину та видаляється більша металева стружка з великим зйомом металу. При малій зернистості абразиву відбувається видалення дрібної стружки з малим зйомом металу та зменшенням висоти мікронерівностей.