Вибрационная обработка материалов

Принцип работы. Колебательный процесс. Конструктивно должно реализоваться все 4е силы.

1 – реализуется с помощью вибратора

2 – в результате вращения вибратора возникает колебательный процесс, в результате возникает два движения

3 – вращательное движение

4 – имеет относительное движение детали и рабочей среды. Шлифование, полирование.

Вибрационная обработка

        метод механической или химико-механической обработкидеталей и заготовок путём сглаживания микронеровностей и съёма частиц материала с обрабатываемойповерхности частицами абразивной среды, совершающей колебания (в диапазоне частот 10 мгц—10 кгц)под действием вибрации камеры, в которой находятся обрабатываемые детали и рабочая среда. Обработкуосуществляют в сухой среде или в растворе, в состав которого могут вводиться различные химическиедобавки.

         В. о. применяют для очистки литья, удаления окалины и продуктов коррозии с поверхности заготовок идеталей, снятия заусенцев и скругления острых кромок, удаления облоя с литых, штампованных ипрессованных деталей, повышения класса чистоты поверхности (например, виброшлифование), а также дляподготовки поверхности под гальванические и лакокрасочные покрытия, декоративное полирование и др.виды отделки. В процессе В. о. происходят также выравнивание напряжений в поверхностных слоях металлаи упрочение их путём наклёпа.

         Лит.: Политов И. В., Кузнецов Н. А., Вибрационная обработка деталей машин и приборов, Л., 1965;Бабичев А. П., Вибрационная обработка деталей в абразивной среде, М., 1968.

ДОРН

Выбор оптимальной конструкции дорна

 

Рабочим инструментом процесса дорнования отверстий являются дорны. По конструктивному оформлению дорны бывают самых различных типов (рисунок 1).

а – однозубый с хвостовиком для работы на протяжном станке; б – однозубый без хвостовика для работы на прессе; в – однозубый без хвостовика с направляющим пояском; г – многозубый дорн с направляющим пояском; д – наборный дорн; е – режущая протяжка с дорнующими зубьями

Рисунок 1 – Виды дорнов

Можно выделить две основные категории – однозубые и многозубые дорны. Для анализа влияния тех или иных условий дорнования на процесс в целом и на результат, как уже отмечалось ранее, целесообразнее классифицировать все основные характеристики на 4 условные группы и рассмотреть их влияние на процесс дорнования в отдельности [1]. Угол заборного конуса α, ширина цилиндрической ленточки b, угол обратного конуса α₁, число дорнующих элементов z – это параметры, которые относятся к геометрической группе показателей процесса дорнования.

Вышеперечисленные показатели напрямую характеризуют конструкцию применяемого инструмента. Задача заключается в том, чтобы определить оптимальную форму дорна с точки зрения влияния его на весь процесс дорнования, качественные и эксплуатационные свойства отверстия после дорнования.

Важную роль в конструкции дорна имеет угол заборного конуса, т.к. на него приходиться основная часть деформации в начальный момент соприкосновения инструмента с заготовкой (рисунок 2).

α – угол заборного конуса; α₁ – угол обратного конуса; b – ширина цилиндрической ленточки

1 – заборная часть; 2 – калибрующая часть (цилиндрическая ленточка);

3 – задняя часть

Рисунок 2 – Элементы дорна

Т.к. от угла α напрямую зависит величина прилагаемого тягового усилия и последующая чистота поверхности необходимо выбирать его с особой тщательностью. При неудачном выборе этого угла в сторону уменьшения необходимо приложить большую силу дорнования, что вызывает значительный сдвиг поверхностных слоев металла, разрывает масляную подушку и создает царапины и надиры на обрабатываемой поверхности. Значительное увеличение угла может привести к тому, что заборная часть дорна проскользнет в отверстии и ею не будет выполнена основная часть работы, которая приходиться на рабочий конус. В результате чего дорн может повести в отверстии, т.к. вся деформация будет происходить в зоне цилиндрической ленточки и как следствие выход инструмента из строя.

Теоретические и экспериментальные исследования показали [2], что при дорновании сталей и чугуна наиболее целесообразно применять дорны с конусообразным профилем заборной и задней части. Они просты в изготовлении и позволяют на  всех участках заборной части подобрать единый оптимальный угол α.. На рисунке 3 представлены зависимости величины оптимального заборного конуса от относительного натяга.

При конструировании и изготовлении дорна необходимо соблюдать следующие условия:

- угол заборного конуса дорна для конкретных условий должен определятся по формуле:

        ,                 (1)

где αопт – оптимальный угол заборного конуса дорна, радиан;

 - относительный натяг при дорновании;

D –  наружний диаметр заготовки, мм;

 d -  диаметр отверстия, мм;

 μ – коэффициент трения;

   - величина, характеризующая зону металла, в которой происходят дополнительные сдвиги металла;

 р – истинное сопротивление деформированию, определяемое для заданной степени деформации по диаграмме истинных напряжений;

 Dм - модуль упрочнения, определяемый отдельно для каждого материала на основании диаграмм истинных напряжений.

Рисунок 3 – Зависимость величины оптимального угла заборного  конуса от относительного натяга

Анализ графиков показывает, что в зависимости от изменения некоторых параметров процесса дорнования оптимальный угол заборного конуса дорна будет изменяться в довольно широких пределах. Значительное увеличение этого угла вызывается увеличением коэффициента трения и относительного натяга. На его величину большое влияние также оказывают механические свойства материала обрабатываемой детали. В зоне очень маленьких относительных натягов (до 0,003 мм) перед точкой перегиба кривой угол ά  увеличивается. Это объясняется тем, что исходные расчетные формулы тягового усилия были выведены для условий упруго-пластического деформирования. В зоне же очень малых относительных натягов деформации чисто упругие, в пределах которых формулы не дают достаточно точных результатов. Однако режим упругого формоизменения при дорновании применять нецелесообразно, так как при этом не будет обеспечена эффективная обработка отверстий.

- угол обратного конуса α₁ при дорновании сталей целесообразно принимать равным 4-50;

- при выборе ширины цилиндрической ленточки b рекомендуется пользоваться следующей формулой:

                                           ,                                                           (2)

где d – диаметр дорна по цилиндрической ленточке, мм.

- при дорновании образцов из конструкционных углеродистых сталей (типа 35, 45, 50), некоторых легированных сталей средней пластичности особенно эффективно применение дорнов с двойной заточкой заборного конуса, обеспечивающих понижение тягового усилия и значительное улучшение чистоты обрабатываемой поверхности. Для этих дорнов рекомендуется принимать α=4-50 и α₁=10. Величину b₁ (определяющую длину участка по конусу α₁=10) можно рассчитать по следующей эмпирической формуле:

                                                            ,                                                 (3)

где i – натяг при дорновании.

- рабочая поверхность дорна должна быть обработана с чистотой не ниже Rz 0,63;

- особое внимание при разработке процессов дорнования следует уделять подбору смазочных материалов. До последнего времени считалось, что активированные (т. е. с добавками поверхностно-активных веществ) смазки лишь предотвращают непосредственный контакт и уменьшают внешнее трение между металлом и инструментом. Работами академика П. А. Ребидера [3] доказано, что такие смазки не только уменьшают внешнее трение, но и значительно облегчают упругие и пластические деформации металла. Это особое, как бы смягчающее влияние смазки на металл обуславливается проникновением адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ в поры и микротрещины металла.

Для повышения стойкости дорнов, кроме того, рекомендуется:

- в месте перехода конической части дорна в цилиндрическую образующийся острый угол плавно скруглять до R=0,1-0,2 мм при помощи притира;

- применять для изготовления дорнов износостойкие материалы (твердые сплавы, металлокерамику и т.п.);

- производить дорнование деталей с возможно малыми натягами.