WWW.EL.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн документы
 


«Д.Е. Тутаев Карагандинский государственный технический университет Научный руководитель – к.т.н., доцент О.П. Муравьев, к.т.н., ст. преп. Т.Ю. Никонова. В статье рассмотрены ...»

УДК 621.9.07

НАДЕЖНОСТЬ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ППД

Д.Е. Тутаев

Карагандинский государственный технический университет

Научный руководитель – к.т.н., доцент О.П. Муравьев, к.т.н., ст. преп. Т.Ю. Никонова.

В статье рассмотрены некоторые принципы надежности, применимые к инструменту для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием. Рассматриваются методы отделочно-упрочняющей обработки с использованием ППД. Определяются достоинства и недостатки методов обработки ППД. С точки зрения простоты конструкции и ремонтопригодности элементов системы, рассматривается инструмент для обкатки. Анализируются принципы надежности присущие методу обкатки. Ведется изучение основных представлений о контактных явлениях в инструментах для обработки ППД. Анализируются условия, способствующие долговечности инструмента для ППД.

Маалада беттік пластикалы деформацияланумен блшектерді деу шін ралдара пайдаланатын кейбір сенімділік негіздері арастырылды. Беттік пластикалы деформациялануды пайдалануымен деу-мытаулы деуіді дістері арастырылады. Беттік пластикалы деформациялану деу дістеріні артышылытары мен кемшіліктері аныталады. Жйе элементіні жндеу жарайтындыы жне рылымыны оайлыына кз арасынан домалау шін ралы арастырылады. Домалау дісіне тн сенімділік негіздері талданылады. Беттік пластикалы деформацияланумен деу шін ралдарда ласан оиалары туралы негізгі тсініктеріні зерделеуі ткізіледі. Беттік пластикалы деформациялануы шін ралды за уаыттылыына жадай жасайтын шарттар талданылады.

In the article some principles of reliability applicable to the tool for processing of details by superficial plastic deformation are considered. Methods of the finishing strengthening processing by using the SPD are considered. The merits and demerits of SPD processing methods are defined. In terms of a design simplicity and maintainability of the system elements the tool for a running in is considered. The principles of reliability inherent in the methods of running in are analyzed. Studying of the main ideas of the contact phenomena in the tools for SPD processing is conducted. The conditions promoting durability of the tool for SPD processing are analyzed.

Ключевые слова: производство, машиностроение, инструмент, оснастка, деформирование, надежность, принципы, анализ, деформация, поверхность, анализ.ППД применяется с целью упрочнения поверхности металла и создания в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений, и для получения нужного профиля шероховатости поверхности. Метод весьма эффективен для повышения усталостного сопротивления, особенно для деталей из высокопрочных материалов, которые имеют повышенную чувствительность к концентраторам напряжения. Наличие в поверхности сжимающих остаточных напряжений снижает скорость распространения усталостных трещин. Поверхность с низкой шероховатостью, с большим радиусом впадин, также приводит к снижению концентрации напряжений на поверхности изделия. Повышение износостойкости деталей методами ППД связано с формированием нужного профиля шероховатости, который сочетает хорошую опорную способность с достаточной маслоемкостью поверхности. ППД позволяет также увеличить коррозионную стойкость материалов, герметичность стыков, надежность и прочность посадок, точность формы поверхностей, уменьшить время приработки и степень износа при приработке. [1]

Нужно брать во внимание, что обработка, основанная на пластическом деформировании поверхностного слоя, имеет по сравнению с обработкой шлифованием, полированием, точением, доводкой преимущества, такие как:

сохраняется целостность волокон металла и образуется мелкозернистая структура-текстура в поверхностном слое металла;

отсутствует шаржирование поверхности, подвергаемой обработке частичками шлифовальных инструментов, полировочных паст;

отсутствие термических дефектов;

стабильность процессов обработки, обеспечивающих высокое качество поверхности;

возможность достичь минимальные параметры шероховатости поверхности (Ra = 0.1... 0,05 мкм и меньше) как на термически необработанных сталях, металлах из цветных сплавов, так и на высокопрочных металлах, не меняя исходную форму заготовок;

можно в несколько раз уменьшить шероховатость за один рабочий ход;

создается оптимальная форма микронеровностей с большой долей опорной площади;

можно настроить режим обработки для получения микрорельефа с заданной площадью углублений для задержания на поверхности смазочного материала;

создаются благоприятные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое;

повышается микротвердость поверхности.

Эти и прочие достоинства ППД обеспечивают повышение износостойкости, сопротивления усталости, контактной выносливости и других эксплуатационных характеристик обрабатываемых изделий на 20—50 %, а в некоторых случаях - в 2 - 3 раза (при правильном выборе в каждом конкретном случае более рационального подхода, и назначения оптимальных режимов обработки).

Необходимо также учитывать следующие особенности методов ППД:

большее количество методов ППД не повышает геометрической точности поверхности детали, в больших случаях сохраняется степень точности, достигнутая на предыдущих операциях;

с созданием необходимых сжимающих остаточных напряжений в обрабатываемом слое при обработке тонкостенных и неравножестких изделий (толщиной 3-5 мм) могут происходить деформации поверхности на 5-10 мкм и более;

в связи с пластическим течением металла при использовании некоторых методов обработки ППД на кромках обрабатываемых поверхностей образуются равномерные наплывы металла толщиной 0,03—0,3 мм. [1]

Рисунок 1 – Методы отделочно-упрочняющей обработки с использованием ППД [1]

По характеру упрочняющего воздействия способы ППД разделяют на статические и динамические (ударные). Статические способы (обкатывание, раскатывание и др.) предполагают воздействие на зону деформации неизменным во времени потоком энергии в условиях непрерывного контакта инструмента с деталью. При реализации динамических способов (центробежной, дробеструйной обработкой, вибронакатыванием и др.) осуществляется ударное деформационное воздействие на обрабатываемую поверхность рабочих тел или инструмента в условиях прерывистого контакта.

Рисунок 2 – Схема методов поверхностного пластического деформирования

Таблица 1

Методы обработки ППД, их достоинства и недостатки, с точки зрения показателей надежности инструментов

Метод упрочнения Достоинства Недостатки

1 2 3

Дорнование (рисунок 2, д) Высокопроизводительный процесс, несущий в себе возможности упрочняющей, чистовой, калибрующей и формообразующей обработки. Простота конструкции дорнов и отладки самого процесса, а также его надежность позволяют осуществлять процесс дорнования в условиях практически любого производства. Небольшая глубина упрочняемого слоя и значение остаточных напряжений сжатия

Выглаживание (рисунок 2, в) Простота конструкции выглаживателей. Создание высоких контактных давлений при небольших нормальных силах. Выглаживают детали жестким или нежестким (подпружиненным) инструментом Малая производительность и стойкость инструмента. Сложный монтаж выглаживателей на опору. Трение скольжения создает дополнительные нагрузки. Высокая температура, несущая за собой интенсивное окисление поверхности в зоне трения

Дробеструйный наклеп (рисунок 2, е) Простота установки системы сжатого воздуха. Простота обращения с рабочим телом (дробью) Быстрая изнашиваемость дроби вследствие сухого трения, которое приводит к видимому уменьшению диаметра дроби уже после одной смены непрерывной работы установки (для чугунной дроби — в большой степени, для стальной — в малой), что значительно снижает стабильность процесса обработки потому что энергия удара прямо пропорциональна диаметру дроби третьей степени; а также значительным допуском на давление воздуха в пневмодробеструйныхПродолжение таблицы 1

1 2 3

установках, который составляет не менее ±10 % номинального значения (в дробеметных установках на изменение режима влияет износ элементов ротора).

Вибронакатывание–обкатывание (рисунок 2, г) Простота конструкции Большие нагрузки на инструмент, при ударных воздействиях. Несохраняемость свойств и параметров инструмента с течением времени

Обкатывание шариком и роликом (рисунок 2, а, б) Простота конструкции и малогабаритность державки, ремонтопригодность всех элементов системы. Отсутствие скольжения, и как следствие, дополнительных нагрузок на конструкцию. Общим недостатком державок с сепараторами, предотвращающими выпадение шара и ограничивающими его движение относительно корпуса державки в направлении подачи, является увеличение зазора между шаром и стенками рабочего отверстия сепаратора вследствие изнашивания его и опоры шара. Необходимость в жестком закреплении [3].

Далее, с точки зрения простоты конструкции и ремонтопригодности элементов системы, рассматривается инструмент для обкатки.

Обкатывание и раскатывание поверхностей являются наиболее широко применяемыми способами поверхностного пластического деформирования деталей машин. Обкатыванием и раскатыванием отделывают и упрочняют цилиндрические, конические, плоские, фасонные наружные и внутренние поверхности. В качестве станочного оборудования обычно применяются станки токарной группы, строгальные или специальные станки. В качестве рабочих элементов инструмента применяют шарики и ролики. При этом в зависимости от решаемой задачи инструмент может быть оснащен одним рабочим элементом или несколькими.

В качестве рабочих элементов накатника, представленного на рисунке 3, применены ролики, на рисунке 4 – шарик. Для раскатывания внутренней цилиндрической поверхности по схеме в) применен один ролик, а по схеме г) – два ролика.

На рисунке 4 представлена простейшая схема обкатывания. Она состоит в следующем: к вращающейся цилиндрической заготовке подводят инструмент, на котором закреплен закаленный гладкий шарик [2].

Рисунок 3 – Наружное обкатывание и раскатывание внутренней цилиндрической поверхности

Рисунок 4 – Обкатывание одним шариком

Инструменты для метода обкатки изготавливаются из твердой стали или подшипниковой. Благодаря своей надежной и простой в обслуживании и работе конструкции, инструменты и оснастка для обкатки служат без отказов достаточно долго. Есть возможность демпфирования инструмента, это позволяет избежать нежелательных вибраций, которые отрицательно влияют на узлы

Основными деталями многороликовых ротационных инструментов, в том числе дифференциальных обкатников, как правило, являются опорный конус и деформирующие ролики. Опорный конус служит для передачи усилия деформирования на деформирующие ролики и для настройки на заданную глубину внедрения деформирующих элементов в обрабатываемую поверхность.

В ряде случаев, для обеспечения самозатягивания инструмента или уменьшения осевой силы, действующей на механизм подачи, деформирующие ролики поворачивают по отношению к оси детали на угол, называемый углом самозатягивания за счет чего он будет перемещаться по винтовой линии на обрабатываемой поверхности детали. Величина угла самозатягивания в зависимости от требуемой величины подачи определяется по формуле [4]:

,(1)

где So – подача инструмента; D – диаметр обрабатываемой поверхности; д - дополнительный угол, компенсирующий проскальзывание деформирующего ролика относительно обрабатываемой поверхности (д= 10’… 15’).

Рассмотрим отдельно взаимное расположение опорного конуса и деформирующего элемента, показанные на рисунке 5.

В случае когда = 0 и отсутствуeт осевая нагрузка, контакт между деформирующим элементом, например роликом, и опорным конусом будет линейным, так как оба тела соприкасаются по своим образующим (рис. 5, а).

При повороте деформирующего ролика на угол самозатягивания, когда 0, приводит к тому, что первоначальный линейный контакт преобразуется в точечный, расположенный посредине ролика (рисунок 5, б). После приложения нагрузки точечные контакты преобразуются в эллиптические с площадями, имеющими меньшие размеры, чем при линейном контакте. Это неизменно приведет к увеличению контактных напряжений между деформирующими роликами и опорным конусом.

а)

б)

Рисунок 5 – Особенности контактной зоны между деформирующим коническим роликом и опорным конусом: а) при параллельном расположении осей деформирующего ролика и опорного конуса; б) при установке деформирующего ролика на угол самозатягивания относительно оси

Следовательно, размеры упругого контакта между деформирующим элементом - роликом и опорным конусом меньше, чем размеры упруго-пластического контакта между деформирующими роликами и обрабатываемой поверхностью.

Установим эти соотношения для случая линейного контакта. Размеры пластического контакта образующегося между деформирующим роликом и деталью определяются по методике, приведенной в работе, а упругого контакта между роликом и опорным конусом - по общеизвестной формуле Герца.

На рисунке 6 изображено соотношение площадей пластического и упругого контакта при равных усилиях и предположении, что деформирующие ролики расположены параллельно оси опорного конуса.

30924501524000034925013398500

а) б)

Рисунок 6 – Зависимость ширины контактной зоны от глубины внедрения деформирующего ролика в поверхность обрабатываемой детали: а - при упругопластическом и упругом контактах; б - процентное соотношение между zуп – упругопластического контакта и zy – упругого контакта

Как видно из представленного рисунка площадь контакта между обрабатываемой поверхностью и роликом значительно больше, чем площадь контакта между роликами и опорным конусом. При равенстве сдавливающих деформирующий ролик сил, напряжения пропорциональны площадям контактов, поэтому, максимальное напряжении будет возникать на поверхности упругого контакта, между опорным конусом и роликом. Это и определяет более тяжелые условия работы - контакт между опорным конусом и деформирующим элементом и, соответственно, возможность возникновения их усталостного разрушения при эксплуатации.

Это подтверждается наблюдениями за работой дифференциального инструмента и производственной статистикой, а также при экспериментальных исследованиях [5].

Долговечность деформирующего ролика и опорного конуса в дифференциальных обкатниках или цилиндрических роликов и опорных катков центробежного рычажного раскатывающего инструмента, главным образом зависят от величины напряжений, распределенных по площади контактной зоны.

Нагрузка на обрабатываемую поверхность со стороны деформирующего ролика при ППД определяет заданные показатели ее качества, поэтому не может быть изменена. При установке деформирующих роликов на угол самозатягивания площадь контакта будет уменьшаться, следовательно, пропорционально увеличатся и контактные напряжения между опорным конусом и деформирующим элементом.

Таким образом, для повышения долговечности обкатывающего инструмента, необходимо обеспечить максимальную площадь контакта между опорным конусом и деформирующим роликом.

При рассмотрении использования для ППД обкатывающего устройства, необходимо уменьшить возникающие максимальные напряжения в контакте между деформирующим элементом – цилиндрическим роликом и опорными катками. Один из вариантов решения этой задачи заключается в том, чтобы распределить нагрузку между двумя опорными катками.

Исходя из рассмотренных условий, путем изменения некоторых параметров обработки методом ППД, можно достичь требуемых условий надежности для обеспечения долговечности инструмента. Поэтому обработка наружных поверхностей обкатыванием, является оптимальным в плане настройки и наладки инструмента для задания параметров способствующих обеспечению надежности.

Список использованной литературы

Жетесова Г.С., Никонова Т.Ю. Классификация методов получения и обработки поверхностей деталей машин методами ППД. - Труды КарГТУ №3 – 2015 – с. 18-21

М. М. Кане. Технология машиностроения. Курсовое проектирование: учеб. пособие/ Минск: Выш. шк., 2013. – 311с.

Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. — М.:Машиностроение, 1987, 328 с., ил.

Ансеров М. А. Приспособления для металлорежущих станоков. – Л.: Машиностроение, 1975. – 656 с.

Горошин А. К. Приспособления для металлорежущих станков. – М. Машиностроение, 1973 – 304 с.

Похожие работы:

«Форма 2.12. Информация о порядке выполнения технологических, технических и других мероприятий, связанных с подключением к централизованной системе холодного водоснабжения ООО "Краснодар Водоканал" (2016 г) Форма заявки о подключении к централ...»

«РЕКОМЕНДОВАНО Инструктивно-методическим письмом Министерства образования Республики Беларусь 23.08.2013 Перечень объединений по интересам, направленных на развитие творческих способностей обучающихся и включение их в различные виды социально-значимой деятельности, обеспечиваемых бюджетным финансированием № п/пПрофил...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ"ВИДНОВСКИЙ ХУДОЖЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЛИЦЕЙ" Рабочая программа по литературе для 10 "Б" класса (базовый уровень) Составитель:Цепкова Мария Б...»

«Краевое государственное казенное Профессиональное образовательное учреждение № 6 УРОК ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБУЧЕНИЯ "Оштукатуривание четырехгранных колонн" ПМ.01 Выполнение штукатурных работ профессия СПО 08.01...»

«Тема 1. Информационная деятельность человека Тест 1.1. Роль информационной деятельности в современном обществе: экономической, социальной, культурной, образовательной сферахДисциплина, изучающая свойства информации, а также способы представления, накопления, обработ...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕНОВОЗЫБКОВСКИЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ Методическая разработка занятия по учебной практике ПМ. 04 Выполнение облицовочных ра...»

«Некоммерческое партнерство Саморегулируемая организация "Региональное Объединение Проектировщиков" (НП СРО "РОП") П р о т о к о л № 454 заседания Совета саморегулируемой организации Некоммерческого партнерства "Региональное Объединение Проектировщиков" 16.05.2016 г. Место проведения заседания: г. Москва, ул. Котляковская, д....»

«ПРИКАЗ 19.01.2017 № 40/пО закреплении территориальныхграниц микроучастков за общеобразовательными учреждениями (в редакции приказов от 25.01.2017 № 53/п, 27.04.2017 № 59/п, 31.01.2017 № 75/п, 01.02.2017 № 78/п, 09.02.2017 № 92/п, 21.02.2017 № 121/п, 07.03.2017 № 138/п, 14.03.2017 № 160/п, 1...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. N 1424-стМЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙВ УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАМЕНИ.СОХРАНЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧАСТЬ 31 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ...»

«15 июня 2015 г. № п/пФИО студента Группа Тема выпускной квалификационной работы Руководитель ВКР 1 Антипова Оксана Юрьевна 851 Маркетинговая политика предприятия на региональном рынке жилья (на примере ООО "Автострой",г.Воронеж ) Ст. преп. Анисимов С.М. 2 Бабкова Валерия Александровна 851 Совершенствован...»







 
2018 www.el.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.