Совершенствование процесса безразмерной обработки деталей в свободных абразивных средах

Формирование остаточных напряжений в поверхности...

Кургузое С.А., Сидоренко В.В., Волков А.А., Кургузое ВА.

поверхностном слое образца (14).

Подставив полученные данные в формулу (5), составив систему из трех уравнений и решив её, определили значения неизвестных А, у и 5:

А = 0,661, у = 0,048,

8 = 0,061.

Подставив найденные значения А, у и 5 в формулу (4), получим окончательный её вид

с

ост

0,661 'Од

R Г61 ( P 'j

S ) U В • S2 )

Данная формула позволяет определять величину остаточных напряжений в металле обработанной поверхности при выглаживании деталей и инструмента, изготовленных из закаленных сталей.

По результатам расчетов построили графики за-

Список литературы

1. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностоение, 1987. 328 с.

2. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. 3-е изд. М.: Наука, 1975. 435 с.

3. Методика определения величины остаточных напряжений после токарной обработки /Кургузов С.А., Сафиул-лина Г.М., Кургузов А.С., Петрожицкая Н.В. // Современные методы конструирования и технологии металлургического машиностроения: Сб. науч. трудов. Магнитогорск: МГТУ, 2004. С. 56-60.

4. Анурьев В.И. Справочник конструкгора-машинострои-теля: В 3-х т. Т. 1. М.: Машиностроение, 1980.

5. Зайдес С.А.Остаточные напряжения и качество калиброванного металла. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1992.

висимости остаточных напряжений, варьируя радиус скругления рабочей части инструмента R, величину подачи S и усилие на контакте P (рис. 4-6).

Анализ графиков (см. рис. 4-6) показывает, что остаточные напряжения, вызванные выглаживанием, обратно пропорциональны величине подачи и прямо пропорциональны усилию прижатия индентора к поверхности обрабатываемого инструмента и радиусу скругления этого индентора.

Таким образом, в работе с помощью размерного анализа определена зависимость влияния рассматриваемых факторов выглаживания на формирование остаточных напряжений в поверхности цилиндрического инструмента. Данные зависимости позволяют определить уровень оптимальных технологических параметров процесса выглаживания, а также определить их критические значения, которые могут привести к повреждению обрабатываемой поверхности инструмента.

List of literature

1. Odintsov L.G. Part hardening and dressing through the surface-plastic deformation: Reference book. M.: Mechanical engineering, 1987. 328 p.

2. Sedov L.I. Similarity and dimension methods in mechanics. 3d edition. M.: Science, 1975. 435 p.

3. Methods of residual tension parameters after the turn process / Kurguzov S.A., Safiullina G.M., Kurguzov A.S., Petozhinskaya N.V. // Modern ways of construction and technology in the metallurgical engineering: Collection of works. Magnitogorsk: MSTU, 2004. P. 56-60.

4. Anuryev V.I. Reference book for designer-constructor: 3 volumes. P. I. M.: Mechanical engineering, 1980.

5. Zaydes S.A. Residual tension and quality of calibrated metal. Irkutsk: Edition of Irkutsk University, 1992.

УДК 621.921-868 Сергеев C.B., Некрутов В.Г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕЗРАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ В СВОБОДНЫХ АБРАЗИВНЫХ СРЕДАХ*

Одной из основных задач промышленности является широкое развитие техники и технологии, обеспечивающих высокую производительность и качество изделий. Поэтому в науке и промышленности ведутся широкие исследования с целью совершенствования существующих методов обработки, изыскиваются и разрабатываются новые высокопроизводительные технологические процессы формообразования и финишной обработки деталей.

В машиностроении распространена безразмерная обработка (снятие заусенцев, облоя, полирования поверхности и т.д.), осуществляемая в большей части в

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 07-01-96052-р_урал_а и № 08-08-00517-а).

механических устройствах, основанных на методах обработки свободными абразивами, в которых взаимодействие деталей и абразива осуществляется со скольжением , с соударением и направленным потоком [1].

Виброабразивная обработка является наиболее перспективным и производительным методом отде-лочно-зачистной обработки деталей.

Разработка новых технологических процессов обработки деталей в свободных абразивных средах на основе изыскания рациональных законов движения технологической массы загрузки, обеспечивающих минимальную вероятность соударения деталей при одновременной интенсификации процесса обработки, сводится к созданию вибрационных машин, в которых рабочий орган (ротор) совершает вынужденные

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

55

ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

колебания по траектории, реализующей оптимальный закон перемещения частиц технологической загрузки.

Актуальность проблем управления процессом обработки деталей в свободных абразивных средах отмечается в работах Бабичева А.П., ТамаркинаМА., Самодумского Ю.М., Димова Ю.В., а также в работах других авторов.

Установлено, что существующие машины не могут удовлетворить всех требований по величине шерожва-тости, имеют недостаточно высокую производительность обработки, а также у них ограничена возможность гибкого регулирования параметрами колебаний.

С целью устранения указанных недостатков в машинах для гидровиброабразивной обработки деталей предлагается применить роторные инерционные вибровозбудители [2], разработанные в ЮжноУральском государственном университете (филиал в г. Златоусте), в которых параметрами колебаний можно управлять как за счет изменения геометрических размеров элементов, так и путем изменения динамических параметров системы, что позволяет повы-

сить эффективность управления параметрами технологических процессов.

В рекомендуемых инерционных роторных вибровозбудителях вращаемое тело 1 (ротор) и контртело 2 (рис. 1) сопрягаются с тарированной силой прижима Р0с так, чтобы область контакта имела замкнутую форму с поворотной симметрией.

Одно из сопрягаемых тел приводят во вращение с частотой wep вокруг оси поворотной симметрии области контакта, при этом частотой колебательных движений й и их амплитудой р управляют по соотношениям :

P

P

ш

21ш(я

' 412 m2ш2

ер

J

---, Р =

m

D&

ш

Рис. 2. Кинематическая схема

Рис. 3. Диски ротора

где Рос - величина осевой тарированной силы прижима вращаемого тела (ротора) к контртелу; wep - частота вращения ротора; m - приведенная масса вращаемого тела; l - вылет вращаемого тела; J - жесткость ротора; D - диаметр вращаемого тела в зоне его сопряжения с контртелом.

Кинематическая схема данной установки для гидровиброабразивной обработки деталей с использованием данного вибро возбудителя представлена на рис. 2. Вращение несущего вала (ротора) 1 осуществляется непосредственно от электродвигателя 3 посредством ременной передачи. Крутящий момент со шкива 2 передается через ременную передачу, подшипниковый узел 4 и карданный шарнир 5 несущему валу, на котором крепятся конические диски 6 (рис. 3), каждый из которых имеет 40 конических отверстий. Диски расположены так, чтобы больший диаметр конического отверстия верхнего диска наждался под большим диаметром конического отверстия нижнего диска. Такое расположение конических отверстий необждамо для интенсивного перемешивания технологической среды. Верхняя часть ротора 1 сопрягается с контртелом, а вместе они являются инерционным планетарным вибровозбудателем, использование которого позволяет изменять частоту и амплитуду колебаний.

Для интенсификации процесса обработки деталей свободным абразивом, только используя данный роторный инерционный вибровозбудитель, можно одновременно реализовать три физических эффекта [3]: псевдоожижения рабочей жидкости (турбулентность), активного перемешивания жидкости (виброструйный эффект), эффект вибрационного поддержания вращения ротора машины. А именно:

Вибрация ротора увеличивает динамическую вязкость рабочей жидкости и её ламинарное течение переждат в турбулентное. При этом число Рейнольдса Re будет больше критического Re*. Такой режим ха-

56

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

Совершенствование процесса безразмерной обработки деталей в свободных...

Сергеев С.В., Некрутое В.Г.

растеризуется весьма сложными пульсациями рабочей жидкости (она как бы густеет), а это способствует резкому увеличению её давления на обрабатываемую поверхность деталей и соответственно способствует увеличению производительности обработки.

Радиально-осевые колебания конических дисков, закрепленных на роторе, при своей максимальной амплитуде создают виброструйный эффект. То есть скорость движения многочисленных затопленных струй рабочей жидкости на выходе из сужающихся конических отверстий увеличивается, создавая повышенное давление на обрабатываемые детали и интенсифицируя процесс. При этом также усиливается турбулентность пульпы, препятствующая образованию

Список литературы

1. Тамаркин М.А., Азарова А.И. Оптимизация технологических процессов обработки деталей свободными абразивами // Вестник ДГТУ. 2001. Т. 1. № 1 (7). С. 47-55.

2. А.с. 1664412. Способ возбуждения круговых колебаний и устройство для его осуществления / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, С.В. Сергеев.

3. Блехман И.И. Что может вибрация? О вибрационной механике и вибрационной технике. М.: Наука, 1988. 208 с.

«осадка» на дне сосуда.

Вибрирующая рабочая жидкость помогает вращению ротора вибровозбудителя (она как бы раскручивает его). При этом на вращение ротора требуется гораздо меньшая мощность привода.

Одновременная реализация указанных эффектов позволяет получить метод обработки, в котором происходит комплексное взаимодействие детали и абразива. Поэтому при настройке установки необждимо выбрать такие частоту и амплитуду колебаний ротора, при которых будут иметь место все три эффекта. А это позволит интенсифицировать технологические процессы и повысить качественные показатели обработки деталей.

List of literature

1. Tamarkin N.A., Azarov A.I. Technological processes of the part machining through the loose abrasives // Vestnik DSTU. 2001. P.I № 1(7). P. 47-55.

2. A.s. 1664412. The way of the circular vibration excitation and device for its realization / S.G. Lakirev, Y.M. Khilkevich,

S.V. Sergeev.

3. Blekhman I.I. What can vibration do? About the vibration mechanics and vibration engineering. M.:Science, 1988. 208 p.

Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2009. № 1.

57