Способы и инструменты для отделочно-упрочняющей обработке деталей типа дисков

     где r – приведенный радиус.

      По данным литературных источников [3], отношение максимального шага ударов к минимальному обычно достигает 4. При введении коэффициента k_S = 1…4, определяющего, во сколько раз расчетный шаг меньше максимального, в числитель уравнения (8) оно получает вид

     m =

     В общем случае энергия единичного удара Еу определяется по зависимости

     Еу = k_Э Ек,

     где Ек – кинетическая энергия самого инструмента или бойка (в зависимости от схемы формирования удара), зависящая от его массы M и скорости V, Ек = M V²/2; k_Э – доля кинетической энергии, затраченная на процесс пластического деформирования.

     Выполнив  подстановки и приравняв правые части уравнений (6) и (5), получим зависимость, связывающую параметры обрабатываемой поверхности, инструмента и режимы обработки:

     9

      = tp(y)dy × c’  k s_T /100.     (9)

     Величина  контактного сближения y_к, необходимая для обеспечения заданной шероховатости, определяется исходя из шероховатости, полученной при предшествующей обработке [1; 2; 4; 5].

     Учитывая  наличие параметров, оказывающих  существенное влияние друг на друга, уравнение (9) целесообразно решать с помощью ЭВМ. Кроме того, достаточно сложно учесть различные дополнительные факторы, влияющие на значение того или иного параметра, поэтому при решении уравнения необходим диалог с пользователем.

     При упрочняющих режимах обработки  шероховатость получаемой поверхности имеет второстепенное значение, а основными параметрами являются глубина и степень упрочнения. Взаимосвязь режимов обработки, параметров обрабатываемой поверхности и инструмента рассмотрена в работе [6].

     Для определения степени упрочнения при отделочной и отделочно-упрочняющей обработке можно воспользоваться зависимостью Мейера, имеющей вид

     10

                                      Р = m d_oⁿ (R/R₀)^n-2,            (10)

     где m – константа Мейера, определяемая свойствами материала и имеющая размерность напряжения (МПа); n – коэффициент, зависящий от пластических свойств материала; d₀ – диаметр отпечатка; R – радиус шарика при испытаниях; R₀ – приведенный радиус сферической части инструмента, для которого определяется степень упрочнения.

     Усилие  деформирования в соответствии с  теорией контактного взаимодействия [1] определяется следующим равенством:

     11

     Р = c' k s_T A_ф,      (11)

     где A_ф – фактическая площадь контакта [1]; k – степень упрочнения.

     Выразив диаметр d_o через площадь отпечатка, а фактическую площадь контакта через характеристики шероховатости и контактное сближение, подставляем их, а также равенство (11) в зависимость (10). Выразив из полученного уравнения степень упрочнения, получаем

      .   

     В табл. 2 приведены рассчитанные в соответствии с предлагаемой методологией режимы статической обработки ППД различных поверхностей деталей с HB 950 МПа и исходной шероховатостью Rz = 6,25 мкм.

     Таблица 2

     Рабочее усилие, соответствующее различным режимам ППД, Н

     Как видно из табл. 2, при обработке по мере увеличения подачи растет и усилие, что вызвано увеличением общей ширины следа инструмента. Однако при чрезмерном увеличении подачи при заданном значении радиуса следы могут перестать перекрываться, и на поверхности возникнет спиральная канавка. Очевидно, что такие режимы не пригодны для ОУО ППД, поэтому в табл. 2 значения для них не определялись.

     Для приведения любой расчетной схемы  к виду «шарик - плоская поверхность» необходимо определить средний приведенный радиус r_пр , который, в свою очередь, зависит от приведенных радиусов контакта в продольном (r_{пр_прод}) и поперечном (r_{пр_поп}) направлениях (относительно скорости обработки). Эти направления обычно совпадают с плоскостями главных кривизн инструмента и обрабатываемой поверхности.

     Величина  приведенного радиуса r_{пр_прод} (r_{пр_поп}) по соответствующим направлениям определяется геометрией обрабатываемой поверхности и рабочей части инструмента в этих плоскостях:

      ,    

     откуда

      ,    

     где знак «+» используется, если обрабатываемая поверхность выпуклая (вал, наружная поверхность сферы), «-» – если вогнутая (отверстие); r_{д_прод(поп)}, r_{инс_прод(поп)} – радиусы кривизны обрабатываемой поверхности детали и инструмента соответственно в продольном и поперечном направлениях. Если поверхность детали имеет прямолинейный профиль в продольном или поперечном направлении, то приведенный радиус равен фактическому радиусу инструмента в соответствующем направлении.

     Средний приведенный радиус определяется по зависимости

     r_пр = ,     

     где r_{пр_прод} , r _{пр_поп} – продольный и поперечный приведенные радиусы соответственно.

     Таким образом, предлагаемая методология  позволяет проектировать операции ОУО ППД от выбора предшествующего ППД метода до определения режимов обработки и параметров рабочей части инструментов, охватывая как статические, так и динамические (ударные) методы обработки при всех видах ОУО ППД – от отделочных до упрочняющих. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин/ А.Г.Суслов. – М.:Машиностроение, 2000. – 320 с.
2. Инженерия поверхности деталей / под ред. А.Г.Суслова. – М.:Машиностроение, 2008. – 320 с.
3. Смелянский, В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием/ В.М.Смелянский. – М.:Машиностроение, 2002. – 300 с.
4. Гуров, Р.В. Взаимосвязь режимов обработки и геометрических параметров инструмента с параметрами качества поверхностного слоя при отделочных и отделочно-упрочняющих режимах ОУО ППД/ Р.В.Гуров// Упрочняющие технологии и покрытия. – 2010. – №8.
5. Суслов, А.Г. Проектирование операций отделочно-упрочняющей обработки поверхностно-пластическим деформированием / А.Г.Суслов, Р.В.Гуров // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2010. – №3.
6. Подольский, М.А. Оценка эффективности упрочнения деталей динамическими методами ППД на основе энергетического критерия: автореф. дис…. канд.техн.наук/ М.А. Подольский. – Ростов н/Д, 2005. – 19 с.