КЛАССИФИКАЦИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Авторы: Таровик А.Б., Михайлов А.Н.
Источник: Таровик А.Б., Михайлов А.Н. Классификация комбинированных методов обработки тонкостенных цилиндрических изделий // Прогресивні технології і системи машинобудування: Міжнародний зб. наукових праць. — Донецьк: ДонНТУ, 2012.
Решение проблемы снижения металлоемкости изделий привело к появлению всевозрастающего числа входящих в эти изделия деталей, характеризующихся как нежесткие, одну из основных групп которых составляют тонкостенные цилиндрические детали.
В настоящее временя в мировой практике металлообработки разработано большое количество методов обработки. По своей сущности они усложнились. Интенсивность протекания процессов разрушения, деформирования, преобразования материала деталей значительно возросла. В разработке и совершенствовании методов обработки имеет место тенденция одновременного воздействия на обрабатываемые заготовки и детали механических нагрузок и химических веществ, теплового или магнитного полей, электрической и лучевой энергии, энергии элементарных частиц и т.д. в различном их сочетании.
Накопленный опыт показывает, что не существует универсальных методов обработки деталей из различных конструкционных материалов, так как каждый имеет свою конкретную область рационального применения. Технолог и конструктор должны выбрать высокоэффективный метод обработки из большого числа возможных или создать на основе их совмещения комбинированный метод изготовления детали.
В настоящее время во всех ведущих отраслях машиностроения все в больших масштабах применяют высокоэнергетические и комбинированные методы обработки материалов. Эти методы развиваются быстрыми темпами не только в силу своей отно¬сительной молодости, наличия задела еще не реализованных идей и возможностей, универсальности используемых энергоносителей, но и главным образом благодаря развитию современного машиностроения.
Под методом обработки понимают комплекс условий, характеризующих взаимодействие обрабатывающей среды или инструмента и обрабатываемой заготовки (детали), используемых для решения одной или совокупности технологических задач: изменения формы, размеров и взаимного расположения элементов детали, состояния и свойств ее материала, поверхности и поверхностного слоя. Метод обработки определяется видом затрачиваемой энергии, классом производительности и сущностью процесса формообразования, типом применяемого инструмента или обрабатывающей среды и их характеристикой, кинематикой процесса и его схемой.
Классификация методов обработки может осуществляться по ряду признаков: по виду применяемой энергии, физической сущности процесса обработки, по технологическому назначению, производительности формообразования, виду применяемого инструмента, оборудования и др. [1].
На рис. 1 представлена классификация методов обработки изделий по виду затрачиваемой энергии.
По виду применяемой энергии различают следующие методы обработки: механической обработки (М), химической (Х), электрической (Э), термической (Т), магнитной (Мг), лучевой (Л), акустической (Ак), комбинированные методы обработки (К).
В настоящее время особый интерес для практики изготовления изделий в машиностроении представляет комбинированные методы обработки. Это связано с тем, что традиционные методы исчерпали свои возможности и не позволяют существенно повышать параметры свойств изделий. Это особенно остро стоит для обработки тонкостенных цилиндрических изделий.
Методами комбинированной обработки называют методы, в которых процесс преобразования, нанесения или удаления обрабатываемого материала происходит в результате протекания двух и более воздействий, осуществляемых по своему механизму [2].
Рисунок 1 – Классификация методов обработки по виду затрачиваемой энергии
На рис. 2 представлена классификация комбинированных методов обработки изделий по виду затрачиваемой энергии.
Рисунок 2 – Классификация комбинированных методов обработки по виду применяемой энергии
К комбинированным методам обработки относят следующие методы [1,3]:
— методы механохимической обработки (МХ);
— электрохимическая обработка (ЭХ);
— механотермическая обработка (МТ);
— методы электромеханической обработки (ЭМ);
— механомагнитная обработка (ММг);
— методы механоакустической обработки (МАк);
— химико-термическая обработка (ХТ);
— методы механохимико-термической обработки (МХТ) и др.
На рис. 3 представлена классификация комбинированных методов обработки изделий.
Рисунок 3 – Классификация комбинированных методов обработки изделий
Комбинированные методы обработки подразделяются:
1. По количеству методов (два метода, три метода, …, семь методов).
2. По количеству операций в каждом методе (одна операция, две операции, …, n-операций).
3. По сущности процесса.
4. По технологическому назначению все методы могут быть разделены на методы размерной и безразмерной обработки. В первом случае метод и условия обработки определяют форму и размеры обрабатываемой детали, во втором – имеют место лишь изменения качества поверхности (шероховатости и физико-механических свойств поверхностного слоя), а изменение размеров носит случайный характер и управляется параметрами процесса обработки. Размерная обработка также сопровождается изменением качества обработанной поверхности.
5. По виду применяемого инструмента и оборудования.
6. По структуре (ветвящаяся, иерархическая, мультипликативная, аддитивная, …, мультипликативно-аддитивная).
7. По характеру действия (последовательно, параллельно, смешанно).
8. По производительности (низкой, нормальной, высокой, сверхвысокой).
9. По эффективности.
10. По прецизионности (низкой, нормальной, высокой, особо высокой).
11. По возможности гибридизации.
12. По последовательности выполнения (1-й вариант, 2-й вариант, …, n-й вариант).
ВЫВОДЫ
Выполнена классификация методов обработки по виду применяемой энергии. Представлена классификация комбинированных методов обработки изделий. Эта классификация дает возможность технологу назначать необходимые виды комбинированной обработки тонкостенных цилиндрических изделий. Установили, что создание комбинированных методов обработки основывается на одновременном или последовательном использовании различных видов энергии и вызываемых ими соответствующих физико-химических эффектов. Использование комбинированных методов обработки приводит к повышению как производительности обработки, так и качества детали. В ряде случаев освоение комбинированных способов обработки позволяет достигнуть новых технических эффектов, например, значительно увеличить прочность, износостойкость и другие эксплуатационные параметры деталей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабичев А.П. Физико-технологические основы методов обработки. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 409 с.: ил.
2. Хейфец М.Л. Проектирование процессов комбинированной обработки. – М.: Машиностроение, 2005. – 272 с.: ил.
3. Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. – М.: Машиностроение, 1985. – 264 с.
4. Михайлов А.Н. Основы синтеза функционально-ориентированных технологий машиностроения. – Донецк: ДонНТУ, 2008. – 346 с.
Источник
Комбинированное, комплексное и сочетанное действие
Комбинированное действие вредных веществ – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути поступления.
Комбинированное действие веществ может приводить к нескольким случаям (рис.4)
Рис.4 Комбинированное действие веществ:
1 – суммация (аддитивность) – явление аддитивных эффектов, индуцированных комбинированным воздействием;
2 – потенцирование (синергизм) – усиление эффекта действия, эффект больше, чем суммация;
3 – антагонизм – эффект комбинированного воздействия, менее ожидаемого при простой суммации.
Комбинированное воздействие может происходить как при однократном (остром), так и при хроническом воздействии ядов. При однократном действии аддитивный эффект наблюдается у веществ наркотического действия и у раздражающих газов: хлора и оксидов азота, оксидов азота и сернистого газа, сернистого газа и аэрозолей серной кислоты.
Причиной синергизма может быть торможение одним веществом процессов биотрансформации или метаболизма другого вещества. Так, усиление токсического эффекта наблюдалось при комбинированном воздействии некоторых пар фосфорорганических препаратов (подавление холинэстеразы одним веществом и торможение вследствии этого детоксикации другого). Хлорофос и карбофос, хлорофос и метафос, карбофос и тиофос дают эффект потенцирования.
Антагонизм может иметь место при совместном воздействии однотипных по механизму действия вредных веществ. Так, высокие концентрации этилового спирта заметно снижают токсический эффект метилового за счет конкуренции этих спиртов при их метаболизме в организме. При этом в большей степени метаболизируется этиловый спирт, преимущественно расходуя окислитель и исключает возможность летального синтеза формальдегида и муравьиной кислоты из метанола.
Для вопросов охраны окружающей среды большое значение имеет комплексное воздействие веществ, когда они поступают в организм одновременно, но разными путями (через дыхательные пути с вдыхаемым воздухом, через желудок с пищей и водой, через кожные покровы).
При нормировании вредных веществ в случае их комбинированного действия предложена формула
Эта формула получила широкое распространение, хотя она отвечает лишь случаю аддитивности.
Одновременное или последовательное действие на организм факторов различной природы (химических, биологических, физических) называется сочетанным действием. Кратко рассмотрим влияние различных факторов на проявление токсического эффекта, вызванного воздействием химических соединений.
В общем случае повышение и понижение температуры усиливает токсический эффект воздействия веществ, хотя и не во всех случаях. В связи с этим высказывались рекомендации о введении поправок к ПДК, учитывающих изменения температуры.
Повышенная влажность воздуха усиливает эффект ряда веществ вследствие образования аэрозолей и гидролиза, способствует нарушению теплоотдачи, увеличивая чувствительность к воздействию вредных веществ.
Источник
Лекция №4 Методика построения комбинированных способов обработки
Комбинированные способы обработки совмещают воздействие нескольких физико-химических явлений и способов их подвода в зону резания. Простые методы обработки, в отличие от этого, используют один вид энергии, с одним способом подвода ее в зону резания. Так, например, широко распространенная механическая обработка применяет механическую энергию при равномерном относительном движении инструмента и заготовки.
Промышленное применение комбинированных методов обработки приводит к коренному повышению как производительности обработки, так и качества деталей. Кроме того, в ряде случаев освоение комбинированных способов обработки позволяет достигнуть новых технических эффектов, например, значительно увеличить прочность, износостойкость и достигнуть, других эксплуатационных параметров деталей.
Методика построения комбинированных способов обработки определяется закономерностями суммирования воздействий физических и химических явлений, определяющих процесс съема материала, они зависят от следующих факторов:
— числа и наименований подводимых физико-химических воздействий;
— способа подвода каждого воздействия (процесса) в зону обработки;
— характера размещения физико-химических воздействий между собой в пространстве и во времени; количественных характеристик, совмещаемых воздействий (прежде всего величины энергии каждого из них) и соотношения их значений между собой.
Рассмотрим их последовательно.
Первый признак — число и наименование подводимых физико-химических воздействий — делит комбинированные методы обработки на классы.
Первый класс — методы обработки, использующие один и тот же вид энергии, но два различных способа ее подвода (например, точение с наложением низкочастотных вибраций для дробления стружки).
Второй класс — методы обработки, совмещающие два вида энергии, подводимой в зону обработки (например, резание с пропусканием электрического тока по цепи заготовка — инструмент или с предварительным индукционным нагревом срезаемого слоя).
Третий класс — методы обработки, совмещающие три различных вида энергии или два различных вида энергии и два способа ее подвода. Примером комбинированного метода обработки третьего класса может быть глубокое сверление отверстий в труднообрабатываемых материалах с наложением низкочастотных осевых вибраций и активных смазочно-охлаждающих жидкостей.
Примером комбинированного метода обработки четвертого класса может быть сверление с использованием электрического и механического воздействия алмазными инструментами цилиндрических и фасонных отверстий в твердых сплавах, закаленных сталях, магнитных сплавах и других токопроводящих труднообрабатываемых материалах (рис. 1). Инструмент закрепляется в шпинделе станка специальной головкой, которая, кроме передачи равномерного вращения и подачи, обеспечивает также подачу электролита во внутреннюю полость инструмента. На эту схему обработки алмазным инструментом накладывают воздействие ультразвуковых колебаний, Помимо равномерного и вибрационного механических воздействий, при этом методе обработки действуют два вида электрического воздействия — электрохимическое и электроэрозионное.
Максимальную производительность обработки обеспечивает комбинированный метод обработки при преимущественном механическом воздействии; в этом случае абразивный съем должен осуществляться при весьма высоких давлениях (300—500 МПа). Если решающее значение при выполнении операции имеет обеспечение высокой стойкости инструмента, то основное значение в процессе съема заданного припуска должно иметь электрохимическое воздействие. При определенных режимах обработки существенное значение может иметь электроэрозионное воздействие, которое обусловлено интенсивными электроэрозионными разрядами, происходящими вследствие контактирования токопроводящей связки алмазоносного слоя инструмента с обрабатываемой поверхностью заготовки. Электроэрозионный процесс обработки рекомендуется при выполнении операций шлифования отверстий.
Второй признак — способ и характер, подвода совмещаемых физико-химических воздействий — делит комбинированные способы на методы с параллельным или последовательным подводом энергии. К первому методу относится, например, механическая обработка с пропусканием через зону резания электрического тока, ко второму — резание с предварительным подогревом слоя материала, снимаемого с заготовки индуктором токов высокой частоты, размещаемым на суппорте станка, впереди резца.
Эффективность совмещения одних и тех же видов энергии при последовательном подводе зависит также и от порядка их следования. Например, в промышленности используются два комбинированных метода протягивания, в которых совмещены обычный процесс резания и пластическое деформирование материала. Первый метод выполняется протяжками, у которых режущие зубья располагаются впереди выглаживающих. Обработка деформирующе-режущими протяжками обеспечивает обратную схему последовательной комбинированной обработки; они работают по схеме опережающего пластического деформирования обрабатываемой поверхности.
Третий признак — количественное соотношение совмещаемых процессов — определяет степень взаимодействия различных видов физического и химического воздействия, они могут приводить только к количественному изменению процесса резания или вызыватьегокачественное изменение. По третьему признаку комбинированные методы разделяются на два типа.
1. Методы с преимущественным влиянием одного воздействия, .например механического; дополнительное воздействие, например тепловое, снижая механические характеристики материала срезаемого слоя, повышает эффективность механического воздействия, качественно не изменяя обычного процесса механической обработки. Для комбинированных процессов этого типа различают базовые и дополнительные процессы.
2. Методы, у которых нельзя разделить физико-химические воздействия на основные и дополнительные (см. способ ультразвукового алмазно-электрического сверления); в этом случае процесс обработки может быть описан специфическими закономерностями, не совпадающими с составляющими их обычными процессами резания.
При комбинированных методах обработки, прежде всего второго типа, воздействие двух физических или химических процессов нельзя принимать как простую арифметическую сумму, так как иногда совмещение двух физических воздействий может дать новые технические эффекты, обеспечивающие коренное повышение производительности обработки, стойкости инструмента и качества изготовления деталей. Для этого перечень совмещаемых процессов, их количественные характеристики, а также последовательность действия должны подбираться таким образом, чтобы они взаимно активизировали друг друга. Так, например, электроэрозионный процесс (помимо обычного воздействия) должен создавать зону предразрушения для последующего механического воздействия, и, напротив, механическое воздействие вследствие обусловленных им вибраций и образования мелких частиц стружки, заполняющих рабочий зазор между электродами, повышает эффективность электроэрозионного разрушения. Таким образом, критерием совместимости физико-химических процессов с вводимыми энергиями Е1, Е2 является снимаемый в единицу времени комбинированным процессом резания суммарный объем обрабатываемого материала; он должен быть больше арифметической суммы снимаемых объемов каждым процессом отдельно
,
где i — число совмещаемых процессов.
Производительность операционного технологического процесса оценивается площадью обработанной поверхности в единицу времени:
Следует отметить, что многие сочетания рабочих процессов с точки зрения построения эффективного комбинированного метода обработки могут быть и несовместимыми, т. е. взаимно затруднять протекание комбинированного процесса обработки. Например, известно, что такой эффективный метод обработки для особо твердых сталей, как плазменно-механическое резание, нельзя применять при большинстве режимов резания вязких материалов типа коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, так как в этом случае интенсивный нагрев плазменной дугой еще более повышает пластичность обрабатываемого материала и тем самым затрудняет его механическое деформирование.
Коэффициент взаимного влияния kv комбинированного метода обработки определяет количественные характеристики взаимодействия разнородных видов энергии и способов их подвода. Так, для методов обработки первого класса, например совмещения механического и теплового воздействия, объемная производительность комбинированного метода VМТ>VM+VT, где VM, VT — производительность механического и теплового резания при использовании их отдельно на тех же режимах обработки
При значениях коэффициента kv > 1 эффективность комбинированного процесса выше составляющих его обычных процессов резания, и наоборот.
Значения коэффициента взаимного влияния могут характеризовать комбинированный метод обработки по объемной kv или поверхностной kп производительности, степени изменения точности kт, и шероховатости kш поверхности и другим- показателям, например величине остаточных внутренних напряжений kо.
Любой комбинированный способ обработки имеет единый физико-химический механизм резания, его обобщенные характеристики определяют значения коэффициентов взаимного влияния. Они являются количественными показателями выходных характеристик данного процесса резания; при их расчете следует использовать методы динамического программирования. Это позволяет перейти к пошаговой (последовательной) оптимизации любого метода резания, в том числе комбинированного. Эти методы созданы специально для многоэтапных способов проектирования. Проектируемый для заданной операции комбинированный метод обработки состоит из совокупности оптимальных шаговых решений
где х1 * — соответствует совокупности наименований вводимых процессов; х2 * — способы их подвода; х3 * — значение энергии каждого процесса. Оптимальный комбинированный метод обработки
Следовательно, решая задачу проектирования необходимого метода обработки, его оптимизацию на каждом шаге следует осуществлять с учетом будущих последствий на предстоящих шагах. Таким образом, при анализе этим методом на каждом шаге улучшение не должно быть максимальным, а таким, чтобы сумма выигрышей на всех оставшихся до конца шагах плюс данный была наибольшей.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Источник
