Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей пр

–для стали 16Х16Н3МАД Kсгл 2,2920L–м0,1391;

–для латуни ЛС59-1Т Kсгл 3,2477L–м0,2348 ;

–для дюралюминия Д1Т Kсгл 4,9843L–м0,2253 .

Коэффициенты данных уравнений приведены в табл. 12.

Таблица 12 Коэффициенты уравнений основных параметров качества

алмазных микровыглаживателей

Результаты исследований показывают, что при обработке более твердых материалов – конструкционных и легированных сталей – наиболее высокий коэффициент сглаживания наблюдается до 6–7 км пути трения. На этом участке наблюдается его снижение. Это вызвано тем, что на данном отрезке пути происходит износ алмазного микровыглаживателя, который в дальнейшем, достигнув некоторой величины, замедляется. Соответственно, как следует из графика, стабилизируется и падение величины коэффициента сглаживания. Некоторая стабилизация процесса наблюдается до достижения величины пути 18–20 км. Далее происходит падение коэффициента сглаживания и его приближение к значению 1,0, т.е. инструмент утрачивает микровыглаживающие свойства.

При обработке более мягких материалов – цветных сплавов – наиболее высокий коэффициент сглаживания наблюдается у дюралюминия

111

Д1Т до 12–15 км пути трения. На этом участке наблюдается плавное его снижение. Это вызвано тем, что на данном отрезке пути происходит износ алмазного микровыглаживателя, который в дальнейшем не стабилизируется. Соответственно, как следует из графика, наблюдается постоянное падение величины коэффициента сглаживания. Утрата микровыглаживающих свойств микровыглаживателя наблюдается по достижении величины пути 24–25 км. Достаточно высокий коэффициент сглаживания наблюдается и у латуни ЛС59-1Т. Однако данные свойства отмечаются только на отрезке до 5–6 км. После 8 км пути качество обработкистановитсянеудовлетворительным приKсгл 2,0.

Из полученных результатов можно заключить, что при микровыглаживании сталей на режимах, установленных с учетом комплексного технологического критерия, наилучшее качество обработки (Kсгл = 3,4…2,0) алмазный микровыглаживатель обеспечивает до достижения им суммарного пройденного пути 6–7 км, удовлетворительное качество обработки (Kсгл = 2,0) – до 18–20 км. Дальнейшее использование микровыглаживателя нецелесообразно, и он должен быть переточен. При обработке цветных сплавов алмазный микровыглаживатель сохраняет работоспособность и обеспечивает хорошее качество поверхностей (Kсгл = 4,2…2,0) до 18–20 км пути.

Зависимость упрочнения поверхности от длины пути трения алмазного микровыглаживателя. Коэффициент упрочнения харак-

теризует упрочняющую способность алмазного микровыглаживателя и определяется по формуле

где HV20исх – микротвердость исходной поверхности перед алмазным микровыглаживанием, ГПа; HV20мик – микротвердость поверхности после алмазного микровыглаживания, ГПа.

По приведенной выше формуле рассчитаны численные значения коэффициента упрочнения Kупр на различных участках рабочего пути микровыглаживанияLм, которыеприведенывтабл. 5–8. Изменениякоэффициента упрочнения Kупр по длине рабочего пути трения Lм алмазных микро-

112

выглаживателей для сталей 20 и 16Х16Н3МАД показаны на рис. 38, а, для цветныхсплавовлатуниЛС59-1ТидюралюминияД1Т– нарис. 38, б.

Рис. 38. Зависимость коэффициента упрочнения Kупр от длины пути трения Lм примикровыглаживании: а– сталей: 1 – сталь20; 2 – сталь16Х16Н3МАД;

б– цветных сплавов: 1 – латунь ЛС59-1Т; 2 – дюралюминий Д1Т; ▲, ■ – опытные данные; ▬ – кривые зависимости Kупр = f5(Lм)

Как следует из вида полученных уравнений коэффициента упрочнения, кривые зависимостей для всех материалов имеют параболический характер. Уравнения коэффициента упрочнения для каждого микровыглаживаемого материала получены в следующем виде:

–для стали 20 Kупр 1,3009L–м0,0531;

–для стали 16Х16Н3МАД Kупр 1,8693L–м0,1424 ;

–для латуни ЛС59-1Т Kупр 1,2927L–м0,0644 ;

–для дюралюминия Д1Т Kупр 1,3607L–м0,0458 .

Коэффициенты данных уравнений приведены в табл. 12. Результаты исследований показывают, что самый высокий коэф-

фициент упрочнения достигнут у легированной стали 16Х16Н3МАД (максимальное значение Kупр = 1,6…1,8). Высокое значение коэффициента сохраняется до величины пути трения микровыглаживателя 18–20 км. Затем ресурс инструмента исчерпывается, и он нуждается в переточке.

Несколько ниже коэффициент упрочнения конструкционной стали 20 (максимальное значение Kупр = 1,3). На участке пути трения

113

до 12 км значение коэффициента упрочнения падает до 1,1. На этом ресурс инструмента исчерпывается, и он нуждается в переточке.

У цветных сплавов – латуни ЛС59-1Т и дюралюминия Д1Т – характер изменения упрочнения примерно одинаков. Максимальное значение упрочнения для них составляет 1,3. При этом, несмотря на постепенное уменьшение, удовлетворительное значение коэффициента упрочнения у дюралюминия Д1Т сохраняется на всем пути микровыглаживания до 30 км. У латуни ЛС59-1Т наблюдается аналогичная картина при более низком значении коэффициента. При достижении значения пути трения24 кмзначение коэффициентаупрочнениястановится 1,1.

Результаты исследований показывают, что при обработке сталей сохраняется хорошее состояние инструмента на пути трения до 6–8 км. На этом участке он обеспечивает удовлетворительное сглаживание (от3,5 до 2,0) и упрочнение (от 1,6 до 1,2). При обработке цветных сплавов сохраняется хорошее состояние инструмента на пути трения до18–20 км. На этом участке он обеспечивает удовлетворительное сглаживание (от4,2 до2,0) иупрочнение(1,3).

Все установленные зависимости имеют нелинейный характер, описаны уравнениями корреляционной связи и могут быть использованы в технологической подготовке алмазного микровыглаживания миниатюрных деталей.

Контрольные вопросы

1.Как зависит шероховатость поверхности от силы микровыглаживания?

2.Как зависит шероховатость поверхности от подачи микровыглаживания?

3.Как зависит микротвердость поверхности от силы микровыглаживания?

4.Как зависит микротвердость поверхности от подачи микровыглаживания?

114

5.Охарактеризуйте изменение микротвердости по глубине упрочненного поверхностного слоя после микровыглаживания.

6.Как влияет на точность и волнистость поверхности алмазное микровыглаживание?

7.Какие виды износа алмазных микровыглаживателей возникают в процессе микровыглаживания?

8.Охарактеризуйте зависимость контактного давления от длины путитренияприалмазноммикровыглаживаниисталейицветныхсплавов.

9.Как влияют свойства обрабатываемых материалов на износ алмазных микровыглаживателей?

10. Охарактеризуйте зависимость площади пятна контакта от длины пути трения при алмазном микровыглаживании.

11.Что такое интенсивность износа алмазного микровыглаживателя? Как зависит интенсивность износа алмазных микровыглаживателей от длины пути трения?

12.Что такое износостойкость алмазного микровыглаживателя? Как зависит износостойкость алмазных микровыглаживателей от длины путитрения?

13.Как зависит сглаживание поверхности от длины пути трения алмазного микровыглаживателя?

14.Как зависит упрочнение поверхности от длины пути трения алмазного микровыглаживателя?

115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Процесс алмазного микровыглаживания – новое и перспективное направление поверхностного пластического деформирования. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя миниатюрных деталей является базой повышения производительности алмазного микровыглаживаниянаоснове динамическойстабилизации процесса.

Для обоснования стабильного технологического обеспечения качества поверхностного слоя миниатюрных деталей при наибольшей производительности алмазного микровыглаживания на основе динамической стабилизации процесса был выполнен анализ особенностей технологии алмазного микровыглаживания миниатюрных деталей, определены условия возникновения колебаний, условия динамической устойчивости алмазного микровыглаживания и разработан комплексный технологический критерий стабильного обеспечения качества поверхностного слоя миниатюрных деталей при наибольшей производительности алмазного микровыглаживания.

Применение динамической стабилизации процесса решает задачу технологического обеспечения заданного качества поверхностного слоя миниатюрных деталей и повышения производительности алмазного микровыглаживания не только для внедренных, но и для других типов миниатюрных деталей как авиационного приборостроения, так и химического машиностроения.

Технологическое обеспечение заданного качества поверхностного слоя миниатюрных деталей при наибольшей производительности алмазного микровыглаживания – это эффективный путь совершенствования технологических процессов, являющийся основой для дальнейшего изучения и развития следующих направлений:

– создания новых технологий отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием, например с применением плосковершинного микровыглаживания;

116

–управления качеством поверхностного слоя обрабатываемых деталей за счет регулирования кривизны рабочего профиля деформирующего инструмента;

–контроля качества поверхностного слоя миниатюрных деталей при алмазном микровыглаживании, например, с применением экс- пресс-метода контроля остаточных напряжений и других предметных областей.

117

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.ЯценкоВ. К. Оценка эффективности алмазного выглаживания деталейГТД/ В. К. Яценко// Проблемыпрочности. – 1983. – №6. – С. 115–119.

2.Одинцов Л. Г. Финишная обработка деталей алмазным выглаживанием и вибровыглаживанием / Л. Г. Одинцов. – М.: Машино-

строение, 1981. – 90 с.

3.Хворостухин Л. А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л. А. Хворостухин. – М.: Машиностроение, 1988. – 65 с.

4.Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием : справочник / Л. Г. Одинцов. – М.: Машиностроение, 1987. – 327 с.

5.Торбило В. М. Алмазное выглаживание / В. М. Торбило. – М.: Машиностроение, 1972. – 86 с.

6.КудрявцевИ. В. Повышение прочности стальных деталей обкаткойроликами / И. В. Кудрявцев. – М.: Машиностроение, 1948. – 52 с.

7.Папшев Д. Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием / Д. Д. Папшев. – М.: Машино-

строение, 1978. – 152 с.

8.Балтер М. А. Упрочнение деталей машин / М. А. Балтер. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1978. – 184 с.

9.Чепа П. А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием / П. А. Чепа. – Минск: Наука и техника, 1981. – 128 с.

10.Горохов В. А. Обработка деталей пластическим деформированием / В. А. Горохов. – Киев: Технiка, 1978. – 191 с.

11. Папшев Д. Д. Упрочнение деталей обкаткой шариками / Д. Д. Папшев. – М.: Машиностроение, 1968. – 47 с.

12. Теоретические основы процессов поверхностного пластического деформирования / под ред. В. И. Беляева. – Минск: Наука и техника, 1988. – 194 с.

118

13.Ляндон Ю. Н. Функциональная взаимозаменяемость в машиностроении / Ю. Н. Ляндон. – М.: Машиностроение, 1967. – 300 с.

14.Кудинов В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. – М.: Машиностроение, 1967. – 359 с.

15.Алмазное микровыглаживание поверхностей маложестких миниатюрных деталей : информационный листок № 92–94 / Перм. центр науч.-техн. информации. – Пермь, 1994. – С. 1–2.

16.Плотников А. А. Плосковершинное микровыглаживание многоэлементным инструментом / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова // Химическое и нефтяное машиностроение. – 1988. – № 1. – С. 29.

17.Плотников А. А. Экспресс-метод контроля остаточных напряжений при микровыглаживании / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова // Повышение качества изготовления и эксплуатационных характеристик деталей машин технологическими методами: тез. докл. 28-й науч.-техн. конф. ПГТУ (Пермь, 24–30 апр. 1995 г.) / Перм. гос.

техн. ун-т. – Пермь, 1995. – С. 60–61.

18.Плотников А. А. Расчет частоты вынужденных колебаний алмазного микровыглаживателя / А. А. Плотников, А. А. Плотникова // Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструк-

ций. – Пермь, 2004. – № 8. – С. 218–236.

19.Плотников А. А. Многоэлементное плосковершинное микровыглаживание / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова // Рекламный реферативный сборник завершенных научных разработок / Перм. гос.

техн. ун-т. – Пермь, 1993. – С. 127.

20.Плотников А. А. Алмазное микровыглаживание галтельных переходов / А. А. Плотников // Вестник ПГТУ. Механика и технология материалов и конструкций. – Пермь, 2000. –№ 3. – С. 94–97.

21.А. с. 1201117 СССР, МКИ4 B 24 D 17/00/ /B 24 B 39/00. Спо-

соб изготовления абразивного инструмента / А. А. Плотников, В. М. Торбило, Е. Д. Мокроносов (СССР). – № 3740317/25–08; заявл. 16.05.84; опубл. 30.12.85. Бюл. № 48. – 2 с.

22.А. с. 1530421 СССР, МКИ4 B 24 B 39/00, 39/04. Устройство для чистовой и упрочняющей обработки цилиндрических поверхно-

119

стей / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова (СССР). – № 4333236/23– 27; заявл. 25.11.87; опубл. 23.12.89. Бюл. № 47. – 3 с.

23.А. с. 1393603 СССР, МКИ4 B 24 B 39/04. Инструмент для чистовой упрочняющей обработки деталей выглаживанием / А. А. Плотников, В. М. Торбило, Е. Д. Мокроносов (СССР). – № 3740218/25–27;

заявл. 08.05.84; опубл. 07.05.88. Бюл. № 17. – 2 с.

24.А. с. 1397270 СССР, МКИ4 B 24 D 17/00. Способ овализации абразивного зерна / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова (СССР). –

№4087237/23–08; заявл. 09.07.86; опубл. 23.05.88. Бюл. № 19. – 3 с.

25.А. с. 1423361 СССР, МКИ4 B 24 D 18/00. Способ изготовления абразивного инструмента / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова (СССР). –

№4113364/30–08; заявл. 27.08.86; опубл. 15.09.88. Бюл. №34. – 4 с.

26.А. с. 1454667 СССР МКИ4 B 24 B 39/00. Способ комбинированной обработки деталей / А. Г. Вилесова, А. А. Плотников, В. Г. Ев-

сина (CCCР). – № 4278178/25–27; заявл. 06.07.87; опубл. 30.01.89. Бюл. № 4. – 3 с.

27.А. с. 1670527 А1 СССР МКИ5 G 01 N 3/58. Способ определения пятна контакта выглаживающего инструмента с деталью / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова (СССР). – № 4432734/28; заявл. 21.03.88; опубл. 15.08.91. Бюл. № 30. – 3 с.

28.А. с. 1699761 А1 СССР МКИ5 B 24 B 39/04. Инструмент для поверхностного деформирования / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова

(СССР). – №4714308/27; заявл. 31.05.89; опубл. 23.12.91. Бюл. №47. – 6 с.

29.Пат. 2014985 Российская Федерация, МПК5 B 24 B 39/00, 39/04. Инструмент для выглаживания / А. А. Плотников, Г. В. Плотникова; заявитель и патентообладатель Перм. гос. техн. ун-т. –

№4906725/27; заявл. 31.01.91; опубл. 30.06.94. Бюл. № 12. – 7 с.

30.Кудрявцев И.В. Влияние структурных факторов и наклепа на чувствительность сталей и концентраций при циклических нагрузках / И. В. Кудрявцев, Е. В. Рымынова // Сборник ЦНИИТМАШ. – 1965. – № 5. – С. 30–35.

31.Горохов В.А. Способы отделочно-упрочняющей обработки материалов / В. А. Горохов, Н. В. Спиридонов. – Минск: Технопринт, 2003. – 21c.

120