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


«В.М. Сорокин1, д.т.н., проф.; С.С. Танчук1, инж.; Н.М. Тудакова2,к.т.н., доц.; В.А. Зотова3,к.т.н., доц.; А.В. Михеев2, к.т.н., доц.; ...»

УДК 621.787.4

СПОСОБ СОВМЕЩЕННОЙ РЕЖУЩЕ-ДЕФОРМИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ВАЛОВ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАПОРНЫХ СТРУЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

В.М. Сорокин1, д.т.н., проф.; С.С. Танчук1, инж.; Н.М. Тудакова2,к.т.н., доц.; В.А. Зотова3,к.т.н., доц.; А.В. Михеев2, к.т.н., доц.; В.В.Берглезов4, инж.

1Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия

2Нижегородский государственный технический университет

3Нижегородский государственный педагогический университет

4ПК ООО «Спектр-Б», г. Павлово на Оке.

Аннотация: Приводится конструктивная схема устройства для совмещенной обработки (СКО) цилиндрических поверхностей валов и результаты выполненных исследований.

Ключевые слова: Устройство, совмещенная режуще-деформирующая обработка, изделие-вал, технологические жидкости: СОЖ, раствор антифрикционной смеси.

Совмещение процессов режуще-деформирующей обработки валов осуществляется различными инструментами (устройствами), конструкции которых содержат резцы (от одного до трех) и деформирующие элементы (шарик, алмазный индентор). Для повышения качества и производительности применяют так же инструменты с виброприводом для получения регулярного микрорельефа (РМР), комбинированные ротационные инструменты (КРИ) и др. [1, 2]. Применение КРИ позволяет значительно повысить производительность совмещенной обработки за счет увеличения минутных подач (скорость вращения детали 150-180 м/мин, подача 0,3-0,5 мм/об); шероховатость обработанной поверхности обеспечивается в пределах Ra=0,32-0,63 мкм при точности обработки 7-8 квалитет [1].

В то же время производительность, стойкость инструментов и качество обработки (шероховатость, напряженное состояние и т.п.) в значительной степени будет зависеть от подачи в зону обработки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), либо раствора антифрикционной смеси (РАС) в случае нанесения на рабочую поверхность антифрикционного покрытия, которые, как правило, подаются открытым способом (поливом). Примерами такой совмещенной комбинированной обработки (СКО) могут служить способы и устройства (инструменты), реализуемые с помощью а.с. №977139, Б. №44, 1982; №1682147, Б. №37, 1991 и др. Данные устройства содержат резцовые блоки, сепаратор с деформирующими роликами (шариками), камеру для приема и распределения с помощью канавок (каналов) в сепараторе (втулках) СОЖ к режущим и деформирующим инструментам. Такой способ подачи СОЖ или РАС, а иногда того и другого одновременно, не всегда обеспечивает требуемое качество обработки, эффективное охлаждение одновременно обрабатывающих двух и более инструментов и направленный отвод стружки из зоны резания, что снижает стойкость инструментов и производительность обработки. Все это свидетельствует о необходимости совершенствования совмещенных способов комбинированной обработки, позволяющих повысить стойкость инструментов, показатели качества обрабатываемой поверхности и производительность обработки.

В связи с этим предложен новый способ СКО, включающий процессы режуще-деформирующей обработки с одновременным раздельным воздействием на зоны резания и ППД напорных струй СОЖ и РАС соответственно, обеспечивающий получение антифрикционного покрытия из элементов MoS2, Сu, Sn, Pb и др. из РАС, уплотнения его и формирование регулярного микрорельефа в соответствии с ГОСТ 24773-81 на обрабатываемой заготовке. Реализация способа СКО может быть осуществлена с помощью устройства (патент РФ №122055, Б. №32 от 20.11.12 г.), разработанного нами на базе комбинированного инструмента (КИ) (а.с. №1252146, Б. №31, 1986). Устройство (рис. 1) состоит из режуще-деформационного инструмента, на корпусе 1 которого с помощью шлицевого соединения и трех резьбовых штифтов 2 установлено приспособление-кронштейн 3 с хвостовиком 4, служащее соединительным звеном в системе раздельного подвода технологических жидкостей (СОЖ и РАС) к обрабатывающим элементам и звеном для крепления в суппорте станка [3].

В приспособлении 3 выполнены два сквозных отверстия 5 с резьбой со стороны обоих торцев, одно из которых расположено с противоположной стороны от хвостовика под углом 10-15° к его продольной оси, другое под углом ~70° относительно первого. В отверстия 5 сверху установлены изогнутые трубки 6 с дозированными соплами 7 на концах, подведенными к обрабатывающим инструментам; снизу в отверстия 5 установлены штуцеры с трубопроводами (не показаны) для подвода технологических жидкостей. В корпусе 1 на подшипниковых опорах 8, разделенных втулками и закрепленных гайками 9 и 10 установлена державка 11, на консоли которой закреплен круглый (чашечный) самовращающийся резец 12. Державка 11 имеет отверстие 13, в котором выполнен копир в виде эксцентричной окружности, обеспечивающей колебательные движения накатному элементу

(шарику). В отверстии 13 с зазором установлена грибовидная направляющая втулка 14, закрепленная в корпусе 1 инструмента. Внутри втулки 14 установлен стакан 15 па скользящей шпонке, в котором установлена опора 16 с шариком 17 и коническим роликом 18, постоянно прижимаемым к внутренней эксцентричной поверхности копира державки 11 пружиной 19. Опора 16 имеет возможность поперечного осциллирующего перемещения в стакане 15. Усилие поджатия шарика 17 к заготовке 20 регулируется посредством тарированной пружины 21 и винта 22, установленных во втулке 14.

Обработку предлагаемым устройством осуществляют следующим образом. Заготовку 20 закрепляют в центрах или патроне токарного станка и сообщают ей вращение. На торцевой поверхности заготовки резцом 12 комбинированного инструмента (или предварительно другим резцом на другом станке) выполняют фаску высотой h=tо+iдеф (где tо - глубина резания, установленный припуск на обработку; iдеф - статический натяг деформирования – разница между радиальными вылетами режущего 12 и деформирующего 17 элементов комбинированного инструмента перед обработкой). Затем, установив чашечный резец 12 на глубину резания to, под углом 16-35° к оси детали, включают осевую подачу его вдоль заготовки и одновременно подачу СОЖ на обрабатываемую поверхность. Затем в контакт с поверхностью оставшейся на заготовке фаски высотой iдеф входит деформирующий шарик 17, при выходе которого на цилиндрическую поверхность заготовки усилие деформирования возрастает до заданного номинального значения, одновременно включается подача РАС и производится процесс вибронакатывания обработанной, впереди идущим чашечным резцом, поверхности с нанесенными под давлением струи РАС антифрикционными элементами из раствора.

Поверхностный слой обрабатываемой детали подвергается одновременному воздействию режущего или деформирующего инструментов и импульсным струям ТЖ (СОЖ и РАС соответственно), сформированными дозирующими соплами 7, которые устанавливаются на расстоянии от вращающейся со скоростью Vg детали. В этом случае энергия струй ТЖ используется более эффективно, так как при ударе о поверхность наступает процесс поперечного растекания и жидкость движется со скоростью в 2-5 раз большей скорости удара. Используя этот эффект, можно резать или упрочнять обрабатываемый металл более эффективно, т.к. увеличение скорости позволяет получать в поверхностном слое (ПС) обрабатываемой детали требуемый уровень напряжений при воздействии резцом или шариком со значительно меньшими (на 60-70%) усилиями, прикладываемыми к соответствующим инструментам.

Для описания механизмов разрушения и деформации металла при формировании профиля реза чашечным резцом и последующей обработки шариком при вибронакатывании с одновременным воздействием ТЖ можно применять общий подход, заключающийся в определении параметров процессов данной комбинированной обработки при контакте инструментов (струй ТЖ, резца, шарика) с поверхностью материала детали. Для обоснования данной обработки могут быть использованы известные формулы гидроудара Н.Е.Жуковского, теорий резания и ППД.

При осуществлении процессов резания или упрочнения ПС металла детали, необходимо, чтобы напряжения, возникающие в нем были равны или превышали предел текучести (т0,85в), т.е. на поверхности детали следует создать давление P, равное или превышающее предел текучести материала. Так как взаимодействие струи жидкости и обрабатываемых инструментов (резец, шарик) с поверхностью детали можно рассматривать как создание распределенной нагрузки величиной P =P1+qcp; где P1 - давление от струи жидкости, qcp - средняя контактная нагрузка (давление) от инструмента, то данное условие можно записать в виде

P =P1+qcpт*KT.

Давление P1, создаваемое импульсной струей ТЖ, на поверхности материала детали определяется зависимостью, основанной на формуле гидроудара Н.Е.Жуковского:

P1=K1*ж*Cж*V

где K1- коэффициент, учитывающий свойства ТЖ;

ж – плотность ТЖ;

Сж – скорость звука в жидкостях;

V - суммарная скорость импульсных струй ТЖ (СОЖ и РАС).

Контактную нагрузку qcpр при резании чашечным резцом определяем по формуле:

qcpр= вKе+11+tg2(+)

где Kе-усадка стружки в продольном направлении; - угол трения скольжения; - угол наклона режущей кромки резца к оси детали.

Среднюю контактную нагрузку при вибронакатывании шариком радиусом Rш определяем по выражению:

qcp.ш.= Rш2*HVCK1S0

где =h/Rш - относительная глубина внедрения шарика при вибронакатывании (вдавливании шарика); HV - твердость по Виккерсу, кГс/мм2; Ск - коэффициент, учитывающий виброколебания шарика (Ск= 0,6-0,8); S0- площадь отпечатка шарика, мм2.

По данным И.В. Крагельского, В.М. Торбило и др. следует считать, что при =0,0001-0,0004 происходит переход упругой деформации в пластическую и начинается процесс вибронакатывания при минимальном усилии прижима шарика к поверхности детали.

Эффективность и качество процесса СКО с воздействием напорных струй ТЖ зависят от конструктивно-технологических параметров процесса, условий обработки, геометрических параметров инструмента и физико-механических характеристик контактирующих тел. Для оценки влияния ТЖ, необходимо проводить эксперименты по определению зависимости интенсивности воздействия напорных струй на процесс перехода металла из упругого состояния в упругопластическое. Эксперимент позволяет определить влияние на процессы резания и упрочнения инструментом воздействия напорных струй ТЖ, а также и без них.

Для оценки эффективности данной обработки проводили комплекс исследований на цилиндрических образцах-валах с наружным диаметром 30-60 мм; 80-100 мм, длиной 600-700 мм из сталей 45, 40Х, 30ХГСА, получивших распространение при изготовлении штоков различных пневмо-гидроагрегатов. Обработку проводили на металлорежущем станке мод. 1А616 при следующих условиях и режимах, полученных расчетно-экспериментальным путем, исходная точность заготовки - 10-11 квалитет, чашечный резец 60 мм с режущим элементом из материала Т15К6, деформирующий элемент – шарик диаметром 5-6 мм (ШХ15, НRC 60), скорость вращения заготовки 130-150 м/мин, осевая подача инструмента 0,08-0,15 мм/об, усилие деформирования 50-150 Н, амплитуда колебаний шарика 1-1,5 мм, глубина резания 1,5-2 мм, фаска на торце заготовки, выполненная предварительно высотой 4 мм, статический натяг деформирования 1,5-2 мм, площадь сечения сопла 1-1,5 мм; V=10-20 м/с), СОЖ - эмульсия под давлением 15-20*105 Па, раствор антифрикционной смеси – состав масс %: медь хлорная – 10, олово двухлористое – 3-4, стеариновая кислота – 0,5, уксусная кислота – 8-10, мочевина (карбомид) – 1, дисульфид молибдена – 4, вода – 10, глицерин (динамитный) – остальное, давление подачи РАС – 20-25*105Па.

Параметры качества поверхностного слоя: характеристики микрорельефа, микротвердость Н и твердость по Виккерсу НV, микроструктуру, прочность сцепления антифрикционного покрытия с основой и др., а также эксплуатационные характеристики: износо- и задиростойкость, коэффициент трения, коррозионную стойкость, изучали с помощью известных стандартных методик и приборов, приведенных в работах И.В.Крагельского, А.М.Сулимы, а также наших исследованиях [7-7] и др.

В результате исследований, после такого комплексного воздействия на заготовку выявлено, что при СКО на указанных выше режимах обеспечивается устойчивое резание и упрочнение вибронакатыванием металла, сплошное равномерное покрытие пленкой толщиной 1-1,5 мкм на микровыступах неровностей обработанной поверхности с шероховатостью после обработки резцом 0,6<Ra<5 мкм.

При этом в зависимости от режима обработки и исходной шероховатости на поверхности возможно образование как полностью регулярного микрорельефа с высотой неровностей R=1-2 мкм (ГОСТ 24773-81), так и регулярных синусоидальных канавок глубиной 2-6 мкм, радиусы скругления вершин и впадин неровностей увеличиваются до 1500-2000 мкм, по сравнению с 30-60 мкм для поверхностей, обработанных резанием. Одновременно с улучшением микрорельефа происходит упрочнение (наклеп) поверхностного слоя деталей: покрытия на 30-30%, металла основы на 10-20%, изменяется структура пленочного покрытия, которое в процессе эксплуатации при трении способно к самовосстановлению. Данные изменения приводят к значительному уменьшению контактного давления между деталями и коэффициентов трения, что резко снижает вероятность задиров рабочей поверхности и теоретически (в некоторых случаях практически) исключает изнашивание основных металлов трущихся деталей. Для подтверждения указанного, проводились сравнительные испытания на специальных установках типа 77МТ, СМЦ-2 [5,6]. Результаты испытаний приведены в таблице.

Таблица. Результаты сравнительных испытаний образцов.

Показатели качества обработки Обработка КИ, СОЖ поливом

(без давления) Обработка КИ с подачей СОЖ и РАС под давлением 20-25*105Па

Шероховатость поверхности, Ra мкм 0,63-0,45 0,30-0,16

Радиус скругления микронеровностей,

r, мм 0,8-1,2 1,7-2,0

Величина остаточных напряжения сжатия, сж, МПа 400-500 550-700

Глубина упрочнения, мм 0,14 0,2

Квалитет точности 8-9 7-8

Стойкость резца, мин 36 65

Износ обработанной поверхности, мГ, в условиях (Рнаг=6МПа, t=10час, v=800 мин-1) 116,7 38,4

Коэффициент трения 0,11-0,12 0,065-0,07

Задиростойкость, сек 71-73 172-225

Коррозионная стойкость в условиях влажного воздуха и морской воды, в % 100 350-450

Данные таблицы свидетельствуют, что новый способ СКО (патент №122055), [3] обеспечивает более высокие показатели качества поверхностного слоя и точности обработки, стойкости резца (шара), износо- и задиростойкости и др. по сравнению с обработкой данным КИ в обычных традиционных технологических условиях, когда СОЖ в зону обработки резцом подавали способом полива (без давления), а в зону обработки шариком РАС не подавали.

Литература

1. Чистосердов П.С., Комбинированные инструменты для отделочно-упрочняющей обработки. Минск: «Беларусь», 1977. 127 с.

2. Шнейдер Ю.Г., Технология финишной обработки давлением. СПб.: Политехника. 1998. 414 с.

3. Сорокин В.М., Тудакова Н.М., Михеев А.В. и др. Многофункциональное устройство для режуще-деформирующей обработки с нанесением антифрикционных покрытий. / Вопросы вибрационной технологии. Межвуз. сб. науч. статей. Ростов- на-Дону: ДГТУ, 2012. с. 116-119.

4. Сорокин В.М., Комбинированная антифрикционно-упрочняющая обработка деталей машин. Горький: Всесоюз. совет научн.-техн. обществ. 1985. 91 с.

5. Сорокин В.М., Танчук С.С., Михеев А.В. и др. Упрочнение поверхностей валов совмещенным натиранием антифрикционных покрытий и ППД, Ж. Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. №2. с. 38-43.

6. Сорокин В.М., Зотова В.А., Михеев А.В. и др. Методика и результаты сравнительных испытаний на износо- и задиростойкость гильз и цилиндров после комбинированной обработки. / Технология упрочнения, нанесения покрытия и ремонта: теория и практика, ч.2, материалы междун. науч.-практ. конф, СПб.: изд. Политехн. ун-та, 2012, с. 311-316.

7. Сорокин В.М., Тудакова Н.М., Михеев А.В. Повышение качества поверхности и эксплуатационных свойств изделий технологическими методами. / Монография. Н.Новгород: Изд. НГТУ, 2012, 227 с.

UDC 621.787.4

THE METHOD TO COMBINED CUTTING-DEFORMATED WORKING SHAFTS ON SIMULTANEOUS TO INFLUENCE PRESSURE STREAMS TECNOLOGICAL FLUIDS

V.M.Sorokin1, St.S.Tanchuk1, N.M.Tudakova2, V.A.Zotova3, Micheev A.V.2, V.V.Berglezov4

1Nizhniy Novgorod State Agricultural Academi

2Nizhniy Novgorod State Technical University

3Nizhniy Novgorod State Pedagogical University

4PK OOO «Spektor-B» Pavlov on Oke state

There are presented of structural chart arrangement for to combined working (SKO) cylinders surface shafts and results fulfillments of discoveries

Key words: arrangement, to combined cutting-deformated working, make-shaft, technological fluids: SOF, solution antifriction bland.

Подрисуночные надписи

Рис. 1. Устройство для совмещенной комбинированной обработки валов.

Похожие работы:

«Договор№_ энергоснабжения с гражданином-потребителем, проживающим в многоквартирном доме г. Владикавказ""_201г. АО "Севкавказэнерго", именуемое в дальнейшем Гарантирующий поставщик, в лице, действующего на основании доверенности от "_" №, с одной ст...»

«-128460534290УТВЕРЖДАЮ Директор АНО "Центр развития Саровского инновационного кластера" _ А.Г.Свеженцев ПРОТОКОЛ № 07/16 заседания Комиссии по размещению заказа по вопросу вскрытия конвертов с заявками участников открытого запроса цен на право заключения договора на поставку поставка окрасочно-сушильной комнаты "Эксперт 32 Dw" для инжи...»

«Правила дорожного движения РФ в редакции от 29 ноября 2014 года Настоящие правила утверждены постановлением Совета Министров Правительства РФ № 1090 от 23.10.1993 со всеми изменениями до 14 ноября 2014 года включительно (Постановление Правите...»

«VolkswagenPolo Comfortline Мощность двигателя Объем двигателя Максимальный крутящий момент Трансмиссия Максимальная скорость Время разгона от 0 до 100 км/чРасход топлива в смешанном цикле Объём багажника Цвет 110 л.с. 1,598 cm3 153 Нм,...»

«Муниципальное образование Гулькевичский район Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 4 Методическая разработка родительского собрания на тему "Формирование жизнестойкости обучающихся". Подготовила Натальная Ксения Вячеславовна кла...»

«Структура программы учебного предмета I. Пояснительная записка1.1.Характеристика учебного предмета, его место и роль в образовательном процессе;1.2. Срок реализации учебного предмета;1.3. Объём учебного времен...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования"НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" УТВЕРЖДАЮ Директор ИСГТ _ Д.В. Чайковский "_"2014 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА...»

«Резюме Ерман Глназ ажмуханкызы Дата рождения: 27.06.1995 Адрес проживания: г. Караганда, Жамбыла 111 кв 12 Контактная информация: 8-778-182-23-33 Ermanova33395@mail.ru Национальность: Казашка Семейное положение: Не замужем Цель:  По...»

«XIX Международная научно-техническая конференция   "Приоритетные направления развития науки и технологий" в сети Internet с изданием сборника научных трудов   (Работы, опубликованные в материалах международных и общероссийских конференций, засчитываются...»







 
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.