Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1327 вузов, 5479 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Санкт-Петербургский государственный университет
Предмет:
Детали машин и основы конструирования
Файл:

Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
06.09.2013
Размер:
33 Мб
Скачать
☆

820 Глава 5.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАЛОЙ ЖЕСТКОСТИ

Траектория

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

^ S

z '

 

 

 

 

 

 

0'

\f

 

 

 

Лц1

 

 

^ \ У ^ ^ \

.

' - > .

1

1 ^

i i

1,0

0,8

0,6

0,if

0,2

0

 

дс ^ Г/

где А^ - максимальная пофешность формы детали в продольном сечении без преднаме­ ренного смещения; 1^ - длина участка от зад­ него центра, обработанного с преднамерен­

ным смещением.

Преднамеренное смещение может осу­ ществляться:

1) при черновом и чистовом проходе; 2) только при чистовом проходе; 3) только при черновом проходе.

В первом случае погрешность формы де­ тали в продольном сечении, отнесенная к диаметру, определяется выражением:

2

4 [

^j

где У\, У2 ' упругие деформации заготовки в случае равномерного припуска при черновом

и чистовом проходах соответственно; ty -

//; о,в qff o,f о,г о

f)

Рис. 5.5.2. Схема повышения точности обработки смещением задней опоры:

а- при однопроходной обработке;

б- при черновом и чистовом проходах;

в- только при чистовом проходе;

Ад JJ - отклонение радиуса вала в результате неравномерности припуска при чистовой обработке; Ь.^^— А^б , где А^ - отклонение

(деформация) вала при черновой обработке; 6 - коэффициент копирования погрешности

при чистовой обработке; Ау2 - упругая деформация вала при равномерном припуске (без смещения), Ау2 - отклонение профиля вала

при чистовой обработке с равномерным припуском и смещением

2) длина обрабатываемого участка боль­ ше половины длины вала (/^ > 0,51):

2;2

УсмО,51-1

Максимальная погрешность формы де­ тали с преднамеренным смещением

глубина резания при чистовом проходе (рис. 5.5.2, б). Второй член в формуле учитывает влияние неравномерности припуска при чис­ товом проходе. Величина смещения при чис­

товом

проходе у^^^^ = 2у2 ,

при черновом

проходе

у^^2л = ^У\ •

 

При смещении только при чистовом

проходе на величину у^ = 2у2

(рис. 5.5.2, в)

Adl=^{l-.y,/y,).

преднамеренное смещение при черно­ вом проходе наименее эффективно уменьшает погрешности от упругих деформаций заготов-

при смещении на величину з^Р = 2у^ +

+ 2(/2 - ^0 5/ Распределение припуска по дли­

не заготовки на чистовой проход (^2) будет

неравномерным (максимальный - у торцов, О - в середине); упругие деформации выравни­ ваются по длине; деталь приобретает практи­ чески правильную цилиндрическую форму.

Дополнительный припуск t^ ^ на сред­

нюю часть детали определяется выражением

RZ; < /,0,5//+1 < - ^ А7+1

Уг

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ УПРУГИМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ

821

где Rz^-

-

высота

неровностей

(щероховато-

 

 

 

^''f/i-i

 

 

 

 

сти) при

черновом

проходе (со

смещением);

 

 

 

8л-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t- - глубина резания при

/ -м проходе;

у-

-

где индексы «/ - 1 ,

/ ,

/ +1 » означают: пре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

упругие деформации при

/ -м проходе;

А^°"

 

дыдущий, рассматриваемый

и

последующий

- допустимое

отклонение

профиля

продоль­

проходы.

 

 

 

 

 

 

 

С учетом припуска

/Q 5

чистовую обра­

ного сечения при чистовом проходе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ботку можно выполнять за один установ (без

Величину

преднамеренного

смещения

переворота заготовки).

 

 

 

 

задней опоры у^^ и образующуюся погреш­

 

 

 

 

Преднамеренное смещение технологиче­

ность в продольном сечении Adf

с

учетом

ской

системы осуществляется

посредством

неравномерности припуска для

/ -го прохода

смещения задней бабки или с помощью регу­

лируемого заднего

центра. Путем смещения

определяют по формулам (рис. 5.5.3):

 

 

 

 

 

 

 

 

задней бабки трудно осуществить малые точ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ус, = 2 У1 1 , Чч

-(',41-'0,5)

 

 

 

 

ные перемещения в поперечном направлении;

 

 

 

 

необходимо

также

учитывать

деформации

 

 

 

 

It,

 

 

 

 

 

 

 

корпуса задней бабки и пиноли при их закре­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плении после смещения.

 

 

 

 

30 У

г^о

 

 

 

 

 

 

 

чт,Ч/

 

 

 

 

^5}

 

 

 

 

150

 

V/

 

 

 

4о\

 

М1;мт

udbycMi мнм yi

 

 

 

130 170

90

80 70 бИ 60

55 SO

 

35 V 280

 

 

 

7п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

/

/

 

 

 

 

 

 

 

 

25 У 200

 

 

 

1

 

 

 

 

 

/

^

 

 

35\

 

 

 

 

 

 

f /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20 у 160

 

1111

/

/

 

i

 

 

У/

 

 

 

 

зг\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25\

 

15 у 120

 

 

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" ^ / j 41 ////

 

 

/У

 

-/

у^-

^/^\

\

 

 

 

 

20\

 

 

 

 

^ "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j/y"

 

 

 

 

 

 

15\

 

10 \у-

 

80

 

V/jvy^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г ^°\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

/7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1,0

-0,6

-0,2

О 0,2

0,6

/,0

Г,^

 

Mi.i/^U)

Рис. 5.5.3. Номограмма для определения величины преднамеренного смещения ( у ^ ) и ожидаемой погрешно­ сти формы детали в продольном сечении ( b.d^^ ):

^^i ~ Усы i ' погрешность формы детали без смещения

822 Глава 5.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАЛОЙ ЖЕСТКОСТИ

При обработке маложестких длинных валов с использованием неподвижных люне­ тов их число выбирается из условия

где /^ - расстояние между опорами люнетов; d - диаметр вала; 6 - допуск на обрабаты­ ваемый диаметр вала; Р - радиальная со­

ставляющая силы резания.

Типы приспособлений для закрепления тонкостенных цилиндрических деталей:

1) с концентрированными силами зажи­ ма, нормальными к базовым поверхностям (оправки и патроны кулачковые, клиновые, клиноплунжерные, мембранные, цанговые и др.);

2)с распределенными силами зажима (по периметру базовой поверхности), нор­ мальными к базовым поверхностям (патроны

иоправки гидропластовые, с тарельчатыми пружинами, с гофрированными втулками, роликовые, с различными элементами посто­ янного и переменного сечения);

3)с зажимными силами по торцу (вдоль оси детали).

Наиболее эффективны приспособления второй группы, особенно приспособления с зажимными элементами в виде разрезных колец переменного сечения.

Прогиб кольца, закрепленного в при­ способлении с концентрированными силами

зажима (Р):

5 , = .

РЛ^

1 .

2п

/1 .

2 тс

тс

2cos^-EJ.

— sin —

п

Sin

— + —

 

4

п

 

2

2п

 

п

^

 

 

 

 

 

где R -радиус кольца;

/

- момент

инерции

сечения кольца; п - число зажимных элемен­ тов приспособления; Е - модуль упругости.

Выпучивание кольца в местах между точками приложения силы Р :

69 =

PR^

Г1

.

2 тс

п .

2п

 

—sin

— + —sin

п

 

4 c o s ^ £ / / 2

 

 

'^

2^^

 

 

п

^ п

 

. пЛ

 

 

 

 

п

sin— .

 

 

 

 

 

nJ

 

 

Величина некруглости кольца АФ= 2|б|| +

+2|б2|.

Деформация тонкостенных колец при за­ креплении:

1) в трехкулачковом приспособлении:

^1 : 0,016

РЯ^

-0,014

PR^

 

EJ^

2) в четырехкулачковом приспособле-

^1 : 0,006

PR^

PR^

EJ^

•• -0,005EJ,

 

z

^z

3) в шестикулачковом приспособлении:

6l = 0,0017 PR^

6o = -0,0016

PR^

EJ,

 

EJ^

При одной и той же силе зажима Р на кулачке погрешность крепления кольца в шестикулачковом приспособлении в 10 раз меньше, чем в трехкулачковом. Если размеры поперечного сечения кольца не малы по сравнению с /?, то деформации колец при закреплении:

1) в трехкулачковом приспособлении:

ЕЕPR 0,192Дг- +1,324

ЕЕPR 0,171бАг +0,011

где h - толщина кольца; F - площадь попе­ речного сечения кольца;

2) в четырехкулачковом приспособле­

нии:

5i = ЕЕPR 0,072 R^ + 1,212

ЕЕPR 0,064^--0,321

3) в шестикулачковом приспособлении:

6i =

PR

^

р2

ЕЕ

0,0204^:- +1,313

 

V

 

ЕЕPR 0,0108Аг-0,551

4) в восьмикулачковом приспособлении:

0,012Д- +1,533

^'-1Е

5) в десятикулачковом приспособлении:

6i = ЕЕPR 0,0124г- +2,084

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

823

При обработке тонкостенных цилиндри­ ческих деталей с креплением в трехкулачковом патроне с учетом допуска на круглость формы АФ необходимо соблюдать следующее условие:

(1 + а)

где Д - коэффициент трения скольжения между заготовкой и кулачками; р = 2Л / /) - безразмерный коэффициент; D = 2R; а - безразмерный коэффициент отношения внут­ реннего диаметра к наружному; Р - танген­ циальная составляющая силы резания.

Сила зажима на кулачке ^

AOEJ, Q = ^ 0fi6R^

5,5.3. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСГИ ОБРАБОТКИ ПУТЕМ

СНИЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСТАТОЧНЫХ

ДЕФОРМАЦИЙ

Под технологическими остаточными де­ формациями подразумеваются изменения формы, размеров и взаимного расположения поверхностей детали, которые возникают в результате изменения ее напряженного со­ стояния в ходе технологического процесса изготовления и полностью проявляются после освобождения детали от внешних связей и воздействий.

Ои(х)

Технологические остаточные деформации

(ТОД) возникают в результате нарушения равновесия остаточных напряжений в заго­ товке и образования неуравновешенных тех­ нологических начальных напряжений, под которыми понимаются напряжения в детали после обработки, но до ее деформации (рис. 5.5.4). После снятия внешних связей (раскрепления детали) начальные напряжения вызывают ТОД детаЛи и трансформируются в уравновешенные технологические остаточные напряжения, которые являются следствием ТОД (но не причиной). Интегральными ха­ рактеристиками эпюр начальных (нормальных

^н(х) ^ касательных т„/^ч) напряжений, по

которым оценивается их влияние на ТОД, являются площади эпюр Рн» а также приве­ денные к поверхности изгибающие и крутя­ щие моменты Л/„ , Л/„ :

I

1

ОО

М^ = j'^tiix)xdx,

где flj - глубина залегания начальных напря­ жений; X - текущая координата толщины

слоя (нулевое значение на его поверхности). ТОД зависят от конструкционных и тех­

нологических факторов, структурная схема которых приведена на рис. 5.5.5.

Рис. 5.5.4. Схема изменения напряженного состояния детали прямоугольного сечения в процессе односторонней обработки и технологических деформаций:

I - остаточные напряжения в заготовке; 2 - начальные напряжения от обработки; 3 - начальные напряжения после обработки (с учетом напряжений в заготовке);

4и 5- часть начальных напряжений, которые релаксируют в результате деформаций; 6 - остаточные напряжения после обработки

I

p

о

n

X

s

•e-

S

I

Физико-механическое состояние заготовки

и1эо>11эзж youvw yaiiviaff юнодуаао нээаПоаи аи:яэзьило1гонха1 s's «auifj ^zg

Рис. 5.5.6. Схема поперечного сечения детали сложной формы (турбинной лопатки)

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

 

825

В связи с большим многообразием кон­

суммарный изгибающий момент от дей­

струкционных форм маложестких деталей, их

ствия удаляемых вместе с припуском на обра­

размеров, материалов, видов заготовок, мето­

ботку остаточных напряжений и вносимых

дов обработки и вариантов технологических

самим процессом

обработки

дополнительных

процессов

изготовления, не

представляется

начальных напряжений с одной стороны дол­

возможным

дать универсальные

рекоменда­

жен быть равен аналогичному суммарному

ции по снижению ТОД для деталей всех ти­

изгибающему

моменту,

возникающему

при

пов. Однако некоторые общие закономерно­

обработке

противоположной

стороны. Значе­

сти ТОД позволяют сформулировать следую­

ние суммарного изгибающего момента на той

щие принципиальные методы снижения ТОД:

или иной криволинейной стороне обрабаты­

1) регулирование

остаточных напряже­

ваемой

детали

может

быть

определено по

формуле (рис. 5.5.6):

 

 

 

 

 

 

ний в заготовке с учетом технологического

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

процесса обработки;

 

 

 

 

 

 

^^2^

 

 

 

 

 

 

 

 

2) распределение припусков на обработ­

Af =

[ |CTQ(X)MJI +

—

dvdx +

 

 

ку с учетом остаточных напряжений в заго­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

товке и технологического процесса обработки;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.5.1)

3) выбор

методов

обработки,

структуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

технологического процесса, характеристик и

 

 

 

 

 

 

dvdx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

геометрии инструмента,

режимов

обработки,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v\

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смазочных

и

охлаждающих

технологических

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сред с учетом остаточных напряжений в заго­

где GQ(X) -

остаточные

напряжения

в заго­

товке и начальных напряжений от обработки;

товке;

ад(х)

-

дополнительные

начальные

4) корректировка

технологических или

конструкторских баз;

 

 

 

напря­

напряжения,

 

 

вносимые

 

обработкой;

5) применение предварительного

G^(x) =GQ(X)

- G^(x);

а

-

удаляемый

при­

жения заготовки путем упругого, упруго-

пластического

изгиба,

растяжения,

сжатия

пуск на обработку;

а^

- глубина слоя, в кото­

или кручения;

 

 

 

 

 

рый вносятся начальные напряжения.

 

 

6) придание заготовке формы, обратной

 

 

той, которую приобретает деталь в результате

Из

приведенной

 

формулы

вытекают

ТОД;

 

 

 

 

 

 

первые три метода снижения технологических

7) правка (рихтовка) деталей в холодном

остаточных деформаций маложестких деталей.

или нагретом состоянии:

 

 

 

 

Существующие

технологические

процессы,

а) упруго-пластическим изгибом или

как правило, включают в себя операции для

растяжением;

 

 

 

 

 

снижения уровня остаточных напряжений в

б) поверхностным

пластическим

дефор­

заготовке до минимально возможного, обес­

мированием (ППД);

 

 

 

 

печив требуемые свойства металла. Наиболее

в) термическим воздействием;

 

 

распространенным

методом

снижения

оста­

г) наложением вибраций.

 

 

точных напряжений является термообработка.

При двусторонней

обработке

маложест­

Значительно

реже

используется

виброобра­

ких деталей типа стержней, балок или пла­

ботка, многократный упруго-пластический

стин для исключения остаточных изгибных

изгиб или пластическое растяжение. Однако,

деформаций

необходимо, чтобы в каждом се­

исходя из условий бездеформационной обра­

чении детали соблюдалось следующее условие:

ботки с учетом влияния остаточные деформа­

 

 

 

 

 

 

 

ции последующей обработки, полное снятие

 

 

 

 

 

 

 

остаточных напряжений в заготовке в боль­

 

 

 

 

 

 

 

шинстве случаев нецелесообразно. Оно имеет

 

 

 

 

 

 

 

смысл только тогда, когда последующая обра­

 

 

 

 

 

 

 

ботка не вносит в поверхностный слой суще­

 

 

 

 

 

 

 

ственных начальных напряжений, что харак­

 

 

 

 

 

 

 

терно,

например,

для

электрохимической

 

 

 

 

 

 

 

обработки (ЭХО). В других случаях мини­

 

 

 

 

 

 

 

мальные

технологические

остаточные

дефор­

 

 

 

 

 

 

 

мации при двухсторонней обработке будут

 

 

 

 

 

 

 

обеспечиваться тогда, когда наиболее близко

 

 

 

 

 

 

 

будет соблюдаться условие равенства

суммар­

ных изгибающих моментов на противополож­ ных сторонах обрабатываемой детали.

826 Глава 5.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАЛОЙ ЖЕСТКОСТИ

При односторонней обработке для ми­

сжатия,

которые

повышают

сопротивление

нимальных остаточных деформаций как мож­

усталости деталей машин, работающих при

но ближе должно соблюдаться условие равен­

нормальных и повышенных температурах.

ства изгибающих моментов от удаляемых вме­

На рис. 5.5.7 приведена принципиальная

сте с припуском на обработку остаточных и

схема проектирования технологического

про­

вносимых обработкой

дополнительных

на­

цесса обработки профильной части турбин­

пряжений:

 

 

 

 

 

 

 

ных лопаток, которые являются типовым

 

 

^2о

 

I

г ^__\2

 

 

 

представителем деталей малой жесткости и

 

 

 

 

 

 

требуют учета влияния

ХОД на точность об­

 

 

 

 

 

1 + 1 ^ 1 dvdX:

 

 

работки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка

технологического

процесса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

должна

начинаться

с

анализа остаточного

 

 

v^u^

 

 

dUi

 

 

 

напряженного состояния заготовки и припус­

 

 

= Jbw«Ji-brH^^.

 

ков на обработку, которые являются базой

 

 

 

для выбора технологической системы и мар­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шрутов обработки на основании обобщенных

Для деталей прямоугольного сечения

данных по начальным направлениям и оста­

а

 

 

 

 

 

«1

 

 

 

точным деформациям, возникающим на раз­

 

 

 

 

 

 

a)dx.

личных

операциях механической

обработки

[ст5(х)(б + 2х - a)dx =

ГсТд(х)(б -2х-

пера турбинной лопатки.

схемой

обработки

О

 

 

 

 

 

О

 

 

 

Предпочтительной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

турбинных

лопаток

является

одновременная

Таким образом, путем регулирования ос­

двухсторонняя обработка, или такая обработ­

таточных напряжений в заготовке, распреде­

ка, когда технологические операции обработ­

лением припуска и выбором методов обра­

ки внутреннего и наружного профиля чере­

ботки с учетом остаточных и начальных на­

дуются.

Наилучшим

 

вариантом

обработки

пряжений на всех операциях обработки, а

является круговое фрезерование лопаток по­

также

корректировкой

технологических

баз

перечными

строчками

с

запрограммирован­

можно

добиться минимальных

технологиче­

ным изменением режимов резания при обра­

ских

остаточных

деформаций

маложестких

ботке внутреннего и наружного профиля в

деталей машин. Эти методы следует считать

каждом сечении лопатки. С учетом остаточ­

основными, но они не всегда приводят к же­

ных напряжений в заготовке режимы резания

лаемым результатам; тогда в технологический

должны обеспечить такие суммарные изги­

процесс

изготовления

маложестких

деталей

бающие моменты в каждом сечении при пол­

необходимо вводить операции правки. Однако

ной обработке профиля лопатки, чтобы тех­

правку в холодном или горячем состоянии

нологические

остаточные

деформации

на

следует использовать только в крайних случа­

каждой операции находились в пределах до­

ях, так как она связана со значительными

пусков на обработку.

 

 

 

 

 

 

 

 

технологическими трудностями, плохо подда­

Главной

интефальной

 

характеристикой

ется контролю, может снижать эксплуатаци­

эпюры начальных напряжений является ее

онные свойства деталей машин в связи с воз­

площадь. Математической обработкой резуль­

можным появлением трещин и изменением

татов экспериментов

установлены

расчетные

свойств

пластически деформированного

слоя

зависимости,

связывающие

площадь

эпюры

металла. Кроме того, правкой практически

начальных напряжений (в МПамм) с техно­

невозможно

устранить технологические

оста­

логическими факторами.

 

 

 

 

 

 

точные деформации кручения, которые воз­

1. При круговом фрезеровании стали

никают в случае, когда главные остаточные

15X11МФ угловой фрезой диаметром 112 мм из

или начальные напряжения не совпадают с

стали Р18:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

осями детали и кроме нормальных имеются

 

/> = 101te-0'48e0,i6,0,047 _ 100

 

 

еще касательные напряжения в этих направ­

 

 

 

лениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Холодная

правка

упругопластическим

где V - скорость резания, м/мин;

S

- пода­

изгибом или растяжением не снижает сопро­

ча на зуб, мм;

/

- глубина резания, мм.

 

тивления усталости деталей, если она

выпол­

 

Диапазон

изменения

 

технологических

няется при строго регламентированных режи­

 

параметров:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мах (степени пластической деформации, ко­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30 < г; < 140

м/мин;

 

0,1 < -5'^ < 0,6

мм;

личестве нагружений). Правка ППД более

 

технологична,

легко

поддается

контролю,

1 < / < 6 мм;

Лз < 0,4

мм

-

износ

по

задней

исключает появление трещин, создает в по­

поверхности зуба фрезы.

 

 

 

 

 

 

верхностном

слое

остаточные

напряжения

 

 

 

 

 

 

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ

827

Заготовка

на спинке

на спинке

на спинке

на спинке

Определение остаточных напряжений а^(д), с^(а)

в заготовке, их регулирование

............^

Распределение припуска на обработку с учетом остаточных

напряжений о^{а) у су (а)

И

Разработка технологической схемы и маршрута обработки

Выбор технологического оборудования, инструмента, условий обработки

Определение остаточных напряжений Сту(с), о^,{а)

по операциям технологического процесса

Определение начальных

напряжений (У"(А), СУ" (Л)

л у

по операциям технологического процесса

Расчет остаточных деформаций по операциям технологического процесса

Корректировка технологического маршрута и условий обработки

Лна корыте

Ана корьгге

оа

X о f2" о.

к

лна корьгге

Ана корыте

сравнение

Рис. 5.5.7. Принципиальная схема проектирования технологического процесса обработки турбинных лопаток с учетом влияния остаточных деформаций на точность обработки

828 Глава 5.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ МАЛОЙ ЖЕСТКОСТИ

2. При фрезеровании стали 20X13 цилин-

При использовании

шлифовальных

дрической фрезой диаметром

43 мм из стали

кругов других характеристик Р^

необходимо

Р18 со спиральным зубом (о = 40 °) с охлаж-

у^^^^^^ „^ следующие коэффициенты:

дением эмульсией

 

 

 

 

^ ^ ^ ^^^^ ^,

 

 

 

Р - 7030гг0'96оО,49А39ь1,03

'

для круга 24A40CTiK

 

к *^=1 '06

^н - ^^^^

^z

^

^3

для круга 24А40СМ2К

 

К

=0,9

 

 

 

 

 

 

 

 

кр

 

Диапазон

изменения

технологических

ддя круга 24A25CMi-CM2K....

к

=0,6

параметров:

 

 

 

 

 

 

 

^^

 

15 < г; < 70

м/мин;

0,09 uS^< 0,9 мм;

Д ^ ^руга 24А25МзК

 

^ ^

=0,8

I <t^5 мм* Л ^05

мм.

 

 

 

^' ^Р** плоском шлифовании титановых

^

'

 

 

 

 

сплавов периферией круга

63С16СМгСМ2К

3. При фрезеровании титановых сплавов

без охлаждения:

 

 

 

цилиндрической

фрезой диаметром

40 мм со

для сплава ТС5

 

 

 

спиральным зубом (ю = 40 °) с твердым сила-

i>„=78,7t;^%0>^V'91;

 

 

вомВКЗ:

 

 

 

 

 

 

 

для сплава ТС5

 

 

 

 

для сплава ВТЗ-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о_^- -0,12 сО,093А171.0,91 .

для сплава ВТЗ-1

 

 

 

 

пт-с

 

 

 

 

 

 

ля сплава ВТ5

 

 

ДЛЯ сплава BID

 

 

Диапазон изменения

технологических

Р = 143г;-^'^^5'^'2.0,29;^1,02

 

параметров:

 

 

 

и

Z

3

•

0,01 < / < 0,1 мм;

0,05 <S^< 1,0 мм/ход;

Диапазон

изменения

технологических

^ ^

. ^ .

^ ^

,

параметров:

 

 

 

2,5 < i;^ < 15

м/мин;

г;^ =35 м/с.

10 < у < 100

м/мин; 0,03<^

<0,15 мм;

7.

Я/7«

гидродробеструйном упрочнении

^(ГДУ, г =2 мин):

1 < / < 5 мм; Лз < 0,5 мм.

 

 

 

 

 

 

для сплава ВТ5

 

 

4. При строгании стали 20X13 резцом из

 

 

_ .^^ ,о,92рО,9

 

стали Р18 (у=20°) с охлаждением эмульсией

 

 

н ~ ^°'-^"ш ^ж'

'

 

 

 

л7

nsns'?

ns9

 

 

 

для стали 15X11МФ

 

 

 

Р„ = 373г;^^'2750'5^0,53^0,52;^ ^

 

 

 

 

 

 

 

где S

- подача на двойной ход, мм; R

- ра­

 

 

 

 

 

диус при вершине резца, мм.

 

 

 

 

 

где cf^

- диаметр шариков, мм; Р^

- давле-

Диапазон изменения

технологических

 

.,>..

 

 

параметров:

 

 

 

 

 

 

 

 

ние жидкости, МПа.

 

 

 

 

^

 

о

 

 

 

rt

 

изменения технологических

^

^

м/мин;

 

 

 

мм;

Диапазон

7 < г; < 40

0,1 < S^^ < 1,2

параметров:

 

 

 

0,5 </ < 3,5 мм; 1 < 7? < 6 мм,

h^ < 0,8

мм.

 

 

1,6 <d^<3

мм; 0,2 < Р^ < 0,8

МПа.

5. При плоском шлифовании стали 20X13

 

Наиболее эффективно управлять на-

периферией круга 24А40СТ1Б без охлаждения

чальными напряжениями и остаточными де-

 

 

7 ^ ^^7 о0,6 0,39

 

 

 

 

формациями при круговом и цилиндрическом

 

^н ^ '^^ст ^и

^ '

'

 

 

 

 

фрезеровании путем изменения скорости ре­

где v^

' скорость подачи, м/мин;

S^

- по-

зания и подачи на зуб фрезы. ТОД при обра-

ботке внутреннего профиля крупных турбин-

перечная подача, мм/ход.

 

 

 

 

 

 

ных лопаток в 2-3 раза большие, чем при

Диапазонтехнологическихпараметров:

 

обработке наружного профиля в тех же уело-

^^, ^ ^ ^

 

л л ^ о

 

ло

/

 

ВИЯХ. Так как с увеличением

скорости реза-

0,01 < Г < 0,2 мм;

0,05 <S„<

 

0,8 мм/ход;

 

 

\

F

к

'

>

,

»

 

п

 

'

/

^'

ния остаточные деформации уменьшаются, то

2,5<о„5 15 м/мин;

с- =35 м/с - скорость

« f f «

назначаются режимы

резания для

^т

 

*^

 

 

 

 

 

 

обработки внутреннего профиля обычными

резания.

 

 

 

 

 

 

 

 

методами, исходя из условий заданной стой-

 

 

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ ДЕФОРМАЦИИ

 

829

кости инструмента и параметров шероховато­

верхностей, которые изменили свое положе­

сти поверхности. Для обработки наружного

ние по отношению к другим поверхностям

профиля эти режимы должны бьггь скоррек­

детали в результате ТОД.

 

 

 

 

тированы в сторону уменьшения скорости

 

Расчетные методы определения техноло­

резания и увеличения подачи до таких значе­

гических остаточных деформаций маложестких

ний, чтобы в каждом сечении лопатки соблю­

деталей. В общем виде задача ставится сле­

далось условие равенства изгибающих момен­

дующим образом: зная эпюру распределения

тов при обработке внутреннего и наружного

остаточных напряжений в заготовке (в при­

профиля, а параметр шероховатости обрабо­

пуске на обработку), величину снимаемого

танной поверхности не превышал заданной

припуска, эпюру начальных напряжений по­

величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сле обработки, а также геометрические харак­

Большое влияние на остаточные дефор­

теристики детали и механические свойства

мации при фрезеровании оказывает износ

материала, необходимо определить ее техно­

фрезы. Износ по задней поверхности не дол­

логические

остаточные

деформации.

Разра­

жен превышать 0,4 мм.

 

 

 

 

 

 

ботка расчетных зависимостей должна выпол­

Глубина резания не оказывает большого

няться применительно к конкретным типо­

самостоятельного

влияния

на

остаточные

размерам деталей, однако в основу принци­

деформации. Она действует через износ фре­

пиального подхода может быть положена схе­

зы, жесткость детали и вибрации, которые

ма расчета остаточных деформаций лопаток

резко

увеличивают остаточные деформации.

турбомашин.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для устранения вибрации необходимо приме­

 

В общем случае лопатка рассматривается

нять жесткие станки, приспособления и соот­

как пространственный естественно-закручен­

ветствующие режимы резания.

 

 

 

 

ный брус или пластина переменного попе­

Для

уменьшения

остаточных

деформа­

речного сечения (рис. 5.5.8), закрепленная

ций при обработке лезвийным инструментом

консольно в корневом сечении. Под действи­

более

целесообразно

применять

жидкости,

ем

начальных или

остаточных

напряжений

обладающие смазочными свойствами.

 

 

 

 

лопатка

находится

в

одноосном

или двухос­

При шлифовании

и полировании боль­

ном

напряженном

состоянии. Дифференци­

шое влияние

на

начальные

напряжения

и

альное

уравнение

проекции упругой

линии

остаточные

деформации

оказывает

глубина

естественно-закрученного стержня на плоско­

резания

и

величина

снимаемого

припуска.

сти

ху

и yz

неподвижной системы коорди­

Припуск под шлифование не должен превы­

нат

Jf,y,Z,

выраженные

через

моменты в

шать 0,3 мм, под полирование - 0,1 мм.

 

 

подвижной

системе

координат

M,V,Z,

имеет

С

целью

уменьшения

остаточных

де­

вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формаций необходимо проводить абразивную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обработку в поперечном направлении, при­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менять круги на бакелитовой связке (при

 

 

 

 

—i^sinw + —^со8ф ;

 

 

обработке стальных деталей), не работать за­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

саленным кругом. При шлифовании титано­

 

 

 

 

M„

 

 

M,.

 

 

 

вых сплавов

эффективно

применение высо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

копористых

кругов, особенно кругов,

пропи­

 

 

dz'

 

 

-С05ф +

— ^ С 0 5 ф

 

 

танных специальным составом на основе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стеарина. Остаточные деформации снижаются

где

М^и,

МI

- изгибающие моменты; / „ ,

с уменьшением твердости круга, зернистости,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

скорости

шлифования,

глубины резания, по­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/^ - моменты инерции относительно главных

перечной

подачи

и скорости детали. Приме­

центральных

 

осей

и,

v

текущего

сечения;

нение СОТС с хорошими охлаждающими

 

Ф - угол между положительным направлением

свойствами (2%-ный содовый раствор, жид­

кий СО2) приводит к уменьшению остаточ­

X

и

и;

 

при

 

равномерной

закрутке

ных деформаций по сравнению с СОТС сма­

Ф = Ф^^(l-г//'),

Z

-

координата

текущего

зочного действия и тем более уменьшает де­

 

 

 

 

длина лопатки; ф

угол пово­

формации по сравнению с работой без СОТС.

 

 

 

 

При наличии в заготовке больших оста­

рота корневого сечения по отношению к тор­

точных напряжений для уменьшения ТОД

цовому.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обработку

заготовок

маложестких

деталей

 

Для расчета технологических остаточных

целесообразно разделить на черновую и чис­

деформаций

турбинных лопаток

переменного

товую. На черновой операции необходимо

сечения с закруткой может быть использована

удалить часть припуска с большими остаточ­

кусочно-линейная аппроксимация. Лопатка

ными напряжениями. Перед чистовой обра­

схематизируется

ступенчатым

естественно

боткой

провести

корректировку базовых по­

закрученным брусом, каждый из

п

участков
Соседние файлы в предмете Детали машин и основы конструирования
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности