Главная » 2014 » Сентябрь » 4 » Скачать Обработка фасонных волнистых поверхностей электродов из бескислородной меди. Тимофеев, Александр Альбертович бесплатно
1:09 AM
Скачать Обработка фасонных волнистых поверхностей электродов из бескислородной меди. Тимофеев, Александр Альбертович бесплатно
Обработка фасонных волнистых поверхностей электродов из бескислородной меди
Диссертация
Автор: Тимофеев, Александр Альбертович
Название: Обработка фасонных волнистых поверхностей электродов из бескислородной меди
Справка: Тимофеев, Александр Альбертович. Обработка фасонных волнистых поверхностей электродов из бескислородной меди : диссертация кандидата технических наук : 05.03.01 / Тимофеев Александр Альбертович; [Место защиты: Тул. гос. ун-т] Тула, 2008 159 c. : 61 08-5/1570
Объем: 159 стр.
Информация: Тула, 2008
Содержание:
1 Конструктивные и технологические особенности ускоряющей структуры линейного ускорителя ионов с высокочастотной квадрупольной фокусировкой
11 Описание линейного ускорителя
111 Общее построение линейного ускорителя с ВЧК-фокусировкой
112 Ускоряющая структура
12 Электроды начальной части ускорителя
121 Электроды сборной конструкции
122 Электроды волнового типа
123 Состояние электродной поверхности
124 Погрешности параметров УС
Выводы
2 Анализ действующей технологии изготовления волнового [ электрода
21 Объект производства и функциональное назначение
22 Анализ базового варианта технологического процесса
221 Особенности технологического процесса
222 Обработка рабочей поверхности
23 Контроль рабочей поверхности электродов
24 Анализ геометрии фасонных фрез, используемых при обработке рабочей поверхности электрода
25 Анализ профиля зубьев фасонной фрезы
Выводы
3 Исследование процесса строгания рабочей поверхности волнового электрода
31 Технологические возможности строгания поверхностей из бескислородной меди
311 Характеристика процесса обработки резанием бескислородной меди
312 Расчётные параметры метода строгания
313 Инструмент и оборудование
32 Апробация процесса строгания медного образца
321 Применяемое оборудование и оснастка Методика эксперимента
322 Процесс строгания
323 Анализ процесса стружкообразования
324 Характеристика режущих пластин
325 Состояние обработанной поверхности
326 Дополнительный этап эксперимента
327 Определение шероховатости поверхности
33 Трансформация углов резания
34 Проектирование режущего инструмента
341 Выбор конструкции, основных размеров и геометрических параметров резца
342 Расчёт профиля режущего инструмента
35 Обработка рабочей поверхности волнового электрода методом строгания фасонным резцом
351 Подготовка заключительного этапа эксперимента
352 Процесс строгания ч
353 Анализ состояния обрабатываемой поверхности, режущего инструмента и стружки
354 Рекомендации по обработке фасонной поверхности заготовок из меди марки МОб
36 Анализ геометрических параметров инструмента ПО
361 Трансформация рабочих углов вдоль главного движения резания ПО
362 Рабочие углы в плоскости, перпендикулярной режущей кромке
37 Затраты основного времени на чистовое строгание
Выводы
4 Профилирование рабочей поверхности волнового электрода
4 Характеристика поверхности профилирования
42 Точки перегиба
43 Профилирование поверхности дисковой фасонной фрезой
44 Профилирование поверхности строгальным фасонным резцом
Выводы
Введение:
Высокие технологии находят применение в создании современной ускорительной техники, например в создании линейных ускорителей (ЛУ).Линейные ускорители ионов являются сложными электрофизическими установками, предназначенными для получения пучка ускоренных частиц с энергиями до сотен мегаэлектронвольт (МэВ). Траектория движения частиц в ЛУ имеет форму прямой линии. Такие ускорители применяются в составе больших ускорительных комплексов в качестве начального звена кольцевых ускорителей, например ускоритель «УРАЛ-30» в комплексе У-70 Института Физики Высоких Энергий (ИФВЭ, г. Протвино), кроме того, ЛУ используются как самостоятельные установки в научных (ИЛИ г. Троицк) и прикладных целях [10].Одной из основных систем ЛУ является ускоряющая структура (УС), предназначенная для ускорения и фокусировки пучка заряженных частиц. В ИФВЭ построены и проектируются ЛУ, имеющие УС с т. н. высокочастотной квадрупольной фокусировкой (ВЧК-фокусировка).Квадруполь - это система из четырёх элементов (электродов) с квадрупольной симметрией фокусирующего поля относительно оси ускорителя. В таких ускорителях фокусировка пучка заряженных частиц осуществляется с помощью высокочастотного электрического поля. ВЧК-фокусировка реализуется за счёт электродов специальной конструкции, создающих ВЧ-электрические поля с квадрупольной симметрией. Электроды должны удовлетворять очень жёстким требованиям в отношении точности формы, расположения поверхностей, степени шероховатости. Особое внимание уделяется рабочей поверхности волнового электрода. К процессу изготовления электродов предъявляются высокие требования в плане обеспечения технологичности конструкции.Изготовление рабочей поверхности электродов является сложной технологической задачей, для решения которой применялись различные методы токарной и фрезерной обработки в зависимости от конструкции электродов.Монтаж электродов типа тела вращения, полученных способом токарной обработки, представляет значительные трудности, связанные с необходимостью обеспечения точности установки и долговременной позиционной стабильности. Такая конструкция электродов и метод их обработки на сегодняшний день не применяются.Обработка электродов методом фасонного фрезерования приводит к возникновению неустранимых систематических погрешностей сложного профиля электродов из-за невозможности выполнения оптимальной конструкции режущего инструмента, что не позволяет обеспечить требуемые точность формы и шероховатость рабочей поверхности.Технологический процесс изготовления электродов должен обеспечивать на выходе продукцию, полностью соответствующую всем требованиям как к точности изготовления, так и к состоянию поверхности.Объектом исследования является процесс изготовления волнового электрода ускоряюще-фокусирующего канала (УФК). Наиболее серьёзной проблемой является обработка рабочей поверхности электрода. Процесс обработки рабочей поверхности электрода с обеспечением требуемых точности формы и шероховатости - предмет исследования настоящей диссертационной работы.Актуальность темы В различных отраслях науки и техники существует задача достижения требуемых геометрических и физико-механических параметров [24].Создание новой ускорительной техники сопровождается постоянным повышением требований к качеству изготовления её конструктивных элементов.Качество изготовления электродов определяется точностью выполнения геометрических размеров в заданных допусках и минимальной шероховатостью поверхностей.Возможность выполнения обоснованных требований по точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей во многом зависит от нижеперечисленных условий производства [35]: - выбранного технологического метода обработки и контроля; - применяемого металлорежущего оборудования и технологической оснастки; - рационального выбора режущего инструмента.Существенное влияние на требуемый уровень качества изготовления электродов оказывают их конструктивно-технологические особенности.Сложность конфигурации рабочей поверхности, использование труднообрабатываемого материала, повышающиеся требования к надёжности и точности параметров электродов — всё это обуславливает потребность в более высоком техническом уровне их изготовления.Существенным негативным фактором при изготовлении электродов являются, главным образом, сложившиеся производственные условия.Поэтому первостепенное значение приобретают исследования, направленные на обеспечение требуемых точности и шероховатости рабочей поверхности электродов в ходе технологического процесса обработки.Актуальность конкретной работы определяется актуальностью проблемы в целом - повышение точности изготовления и сборки УС. Эта задача на сегодняшний день полностью не решена.Предварительный конструкторско-технологической анализ показывает, что существуют следующие недостатки в процессе обработки электродов: - несовершенство конструкций используемого специального режущего инструмента; - применяемые режимы резания на операции формообразования рабочих поверхностей электродов, изготавливаемых из бескислородной меди.В рамках настоящей диссертационной работы предлагается решение задач, относящихся к изготовлению рабочей поверхности электродов с помощью специально разрабатываемого режущего инструмента и технологии обработки сложной поверхности электрода.Цель работы Разработка процесса обработки электродов из меди марки МОб, обеспечивающего заданную точность профиля рабочей поверхности в контролируемых плоскостях и шероховатость поверхности не более Ra 0,5 мкм в продольном и поперечном направлениях.В соответствии с этой целью можно сформулировать задачи научных исследований: 1. Провести конструкторско-технологический анализ конструкции изделия и обоснование выбора материала электрода.2. Проанализировать действующую технологию изготовления электрода, конструкцию режущего инструмента и параметры процесса фрезерования.3. Обосновать метод обработки рабочей поверхности электрода строганием и провести экспериментальное исследование этого метода.4. Разработать инструмент для обработки рабочей поверхности волнового электрода и экспериментально проверить его работоспособность.5. Провести экспериментальное и теоретическое исследование погрешностей профиля рабочей поверхности, возникающих при изготовлении рабочей поверхности электрода.Научная новизна. Предложен и обоснован процесс обработки и профилирования волновых электродов из бескислородной меди для ускоряющей структуры линейного ускорителя ионов, отличающийся от ранее используемого заменой фасонного фрезерования на более точное строгание на станках с ЧПУ с низкими (до 0,1 м/мин) скоростями резания, что позволяет устранить при резании налипание обрабатываемого материала на инструмент и повысить параметры точности и шероховатости фасонной поверхности электродов.Практическая ценность данной работы заключается в разработке технологии обработки и профилирования рабочей поверхности волнового электрода из бескислородной меди, обеспечивающей необходимые точность размеров и шероховатость обработанной поверхности.Разработан и экспериментально проверен фасонный режущий инструмент для профилирования сложной поверхности электрода методом строгания.Разработана методика определения систематических погрешностей профиля рабочей поверхности электрода при обработке методом фрезерования и методом строгания. Методика позволяет минимизировать величины погрешностей в заданных сечениях.Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения.В первой главе даётся краткое описание и структурная схема линейного ускорителя.Проводится конструкторско-технологический анализ электродов, обосновывается выбор материала, рассматривается ранее применяемая конструкция и её недостатки. В качестве материала для изготовления электродов использована бескислородная медь марки МОб, наиболее полно удовлетворяющая предъявляемым требованиям по условиям вакуумной гигиены и электропрочности.Во второй главе проводится анализ базового технологического процесса изготовления волнового электрода, основанного на техническом принципе построения процесса механической обработки. Главным критерием при изготовлении электрода является обеспечение заданных чертежом размеров детали в пределах допусков, формы и расположения поверхностей и достижение необходимых параметров шероховатости.Рассмотрена операция обработки рабочей поверхности электрода методом фасонного фрезерования и определяются факторы процесса обработки, влияющие на искажение профиля и ухудшение состояния этой поверхности.Делается вывод о том, что специальный режущий инструмент — дисковая фасонная затылованная фреза, — применяемый на операции обработки рабочей поверхности по действующей технологии, не удовлетворяет условиям нормального процесса резания.Определено, что метод фасонного фрезерования требует замены на более совершенный метод в плане обеспечения требуемых параметров точности и шероховатости сложной поверхности электрода.В третьей главе обосновывается способ обработки рабочей поверхности электрода из бескислородной меди марки МОб, основанный на процессе строгания.Экспериментально проверена и подтверждена возможность обработки сложной поверхности электрода методом строгания. Определены параметры процесса резания, необходимые для качественного изготовления сложного профиля рабочей поверхности электрода.Установлено появление такого фактора, как трансформация рабочих углов режущего инструмента, что ограничивает геометрические параметры обрабатываемой поверхности.Разработана конструкция фасонного резца для операции профилирования и определены марки инструментальных сталей для режущего инструмента. Даны рекомендации по выбору режимов резания при фасонном строгании образцов из меди МОб.В четвёртой главе разработана методика определения систематических погрешностей профиля рабочей поверхности электрода при обработке методами фрезерования и строгания.Рабочая поверхность волновых электродов, имеющая сложную форму, относится к поверхностям, не допускающим движения «самих по себе».Особенностью таких поверхностей является непостоянство (трансформация) профилей в различных сечениях.Профилирование рабочей поверхности электрода представляет сложную научную задачу, и её цель - минимизировать погрешности профилей в различных поперечных сечениях электрода.Разработана методика расчёта величин трансформации профилей при использовании двух способов обработки рабочей поверхности электрода: - фрезеровании дисковой фасонной фрезой; - строгании фасонным резцом.Такие расчёты для волновых электродов выполнены впервые и получена информация для анализа влияния погрешностей на точность фокусировки пучка заряженных частиц.Для обоих случаев также получены базовые зависимости для разработки управляющих программ, поскольку обработка ведётся с использованием станка с ЧПУ. Автор выражает благодарность за неоценимую помощь в подготовке настоящей работы научному руководителю д.т.н., профессору кафедры ИМС ТулГУ Виктору Борисовичу Протасьеву, а также сотрудникам ИФВЭ за помощь и поддержку в работе: начальнику ОЛУ, к.т.н. O.K. Беляеву и вне, д.ф.-мат.н. А.П. Мальцеву.
