Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ технологических и кинематических возможностей прцесса алмазного хонингования внутренних цилиндрических поверхностей 11
1.1. Сущность процесса хонингования и области его применения 11
1.2.Механика контактного взаимодействия при алмазном хонинговании 14
1.3. Влияние технологических параметров на качественные показатели процесса алмазного хонингования 21
1.4. Анализ кинематики существующих методов хонингования 25
1.5. Выводы 36
Глава 2. Исследование свойств траектории рабочего движения при растровом хонинговании 38
2.1. Схема образования растровых траекторий при хонинговании цилиндрических поверхностей 38
2.2. Периодичность растровых траекторий, размеры кадра 42
2.3. Анализ кинематических параметров растрового движения 47
2.4. Управляемые параметры растровых траекторий— угол и плотность сетки 52
2.5. Выводы 56
Глава 3. Оборудование с растровой кинематикой и методики проведения исследований 58
3.1. Экспериментальная установка «РХ-7» 58
3.2. Опытный хонинговально-доводочного станок «Растр-Ц20» 60
3.3. Исследуемые материалы и образцы 68
3.4. Технологическая оснастка и номенклатура хонинговальных брусков 69
3.5. Методики измерения шероховатости поверхностей и размеров микрозаусенцев 74
3.6. Методика измерения отклонений геометрической формы отверстий 75
3.7. Методики оценки производительности обработки и износа абразивных брусков 83
3.8. Выводы 85
Глава 4. Экспериментальные исследования растрового метода хонингования 86
4.1. Сравнительные исследования методов хонингования отличающихся траекторией рабочего движения 86
4.2. Исследование влияние технологических факторов на основные показатели процесса хонингования отверстий в деталях топливной аппаратуры 91
4.3. Исследование влияния технологических факторов процесса хонингования на образование микрозаусенцев 99
4.4. Исследование влияние технологических факторов на основные показатели процесса хонингования контрольных колец 106
4.5. Выводы 118
Глав 5. Исследование влияния параметров растровой кинематики на качественные показатели процесса хонингования 120
5.1. Исследование возможности управления отклонениями геометрической формы обрабатываемых отверстий 120
5.2. Технологический метод повышения точности геометрической формы обрабатываемых отверстий 127
5.3. Влияние параметров растровой траектории на формирование микрорельефа поверхности 134
5.4. Выводы 136
Заключение 138
Список использованных источников 140
Приложение 150
- Влияние технологических параметров на качественные показатели процесса алмазного хонингования
- Управляемые параметры растровых траекторий— угол и плотность сетки
- Методики измерения шероховатости поверхностей и размеров микрозаусенцев
- Исследование влияние технологических факторов на основные показатели процесса хонингования отверстий в деталях топливной аппаратуры
Введение к работе
Долговечность и надежность современных машин и механизмов, работающих в условиях высоких скоростей и интенсивных нагрузок, в большей мере обусловлены точностью и качеством изготовления отдельных узлов и деталей. В связи с этим существенно возрастает роль финишных операций, завершающих технологический процесс обработки детали.
Эксплуатационные свойства деталей машин, такие как контактная жесткость, усталостная прочность, герметичность и др., в значительной мере зависят от характера микрорельефа обработанной поверхности, точности геометрической формы и физико-механических свойств поверхностного слоя. Эти параметры обработанной поверхности полностью определяются операциями окончательной механической обработки. Поэтому технологическое обеспечение оптимального микрорельефа и требуемой точности геометрической формы поверхности на финишной операции — важная научно-техническая задача, решение которой позволит повысить надежность и долговечность деталей и узлов машин.
К числу прогрессивных методов финишной обработки цилиндрических
поверхностей как внутренних, так и наружных относится хонингование.
Процессы хонингования и доводки точных цилиндрических поверхностей, в
частности отверстий, получили широкое применение во многих отраслях
машиностроения благодаря теоретическим и экспериментальным работам
З.И.Кременя, М.М.Хрущева, Е.Н.Маслова, Б.Г.Левина, Г.И.Панина,
М.С.Наермана, П.Н.Орлова, ЮИ.Е.Фрагина, И.Х.Чеповецкого,
Ю.Б.Серебренника, Р.Г.Кудоярова, П.И.Ящерицина и других ученых. В отличие от других видов резания лезвийным или абразивным инструментом, где зона резания сконцентрирована на малой поверхности режущей кромки, при хонинговании имеет место распределенное резание из-за большой площади контакта брусков с обрабатываемой поверхностью. Поэтому, учитывая относительно небольшие скорости резания, силовые и
5 температурные напряжения, возникающие в процессе хонингования, незначительны. Следствие этого — сравнительно малые остаточные напряжения поверхностного слоя и отсутствие фазовых и структурных превращений. В результате в поверхностный слой не вносятся дефекты, как при шлифовании и обеспечиваются более высокие эксплуатационные качества обработанной поверхности.
Возможности процесса хонингования резко возросли с появлением брусков из сверхтвердых абразивных материалов(СТМ) на основе синтетического алмаза и кубического нитрида бора (КНБ), которые в большинстве случаев полностью вытеснили абразивные бруски. Огромные преимущества алмаза и кубического нитрида бора по своим физико-механическим свойствам, особенно твердости, прочности и абразивной способности, позволили существенно расширить технологические возможности процесса хонингования. Высокие режущие свойства и стойкость алмазных и кубанитовых брусков обеспечивают по сравнению с абразивными брусками более высокую производительность и стабильность технологического процесса, а также повышение точности размеров и геометрической формы обработанных поверхностей. Перечисленные выше свойства брусков из СТМ создают условия для построения управляемой технологии хонингования с использованием оборудования с ЧПУ и программно-адаптивным управлением, обеспечивающие точность геометрической формы обработанных отверстий с отклонением 0.004 - 0,005 мм и значительным увеличение периода стойкости брусков в условиях автоматизированного производства.
Однако окончательная обработка методом хонингования прецизионных отверстий в деталях топливной, гидравлической и контрольно-измерительной аппаратуры с отклонением геометрической формы не более 0,002 мм до настоящего времени представляет большую технологическую сложность. Кроме того одной из причин, ограничивающих применение хонингования на операциях окончательной обработки отверстий
в деталях топливной аппаратуры, является образование микрозаусенцев на
кромках пересечений обрабатываемой поверхности и радиальных отверстий,
которые по техническим условиям не допускаются. Процесс алмазного
хонингования отверстий в подобных деталях применяется главным образом
на предварительных операциях. В результате на многих предприятиях
окончательная обработка подобных деталей осуществляется путем
многократной машинно-ручной доводки свободным абразивом,
характеризующейся высокой трудоемкостью и нестабильностью качества обработанной поверхности. Поэтому изыскание новых методов и совершенствования технологии процесса хонингования, направленной на обеспечение высокой и стабильной точности геометрической формы и требуемого микрорельефа обработанной поверхности является актуальным и имеет большое научное и практическое значение.
Методы управления геометрической формой и микрогеометрией обрабатываемой поверхности изучены недостаточно, однако, установлено, что на параметры макро и микрорельефа большое влияние оказывает кинематика процесса хонингования, определяющая траекторию рабочего движения режущих зерен при обработке. Сложное рабочее движение при хонинговании отверстий создает благоприятные условия для более полного использования режущей способности брусков и равномерного износа инструмента, что положительно влияет на производительность обработки и точность геометрической формы поверхности. Известны различные модификации процесса хонингования, характеризующиеся наложением колебательного движения на основные рабочие движения. Эти методы хонингования (виброхонингования) позволяют интенсифицировать процесс резания, повысить производительность обработки, но недостаточно совершенны для того, чтобы управлять формированием геометрической формой и параметрами микрорельефа обрабатываемой поверхности, так как не располагают необходимым комплексом эффективных управляющих воздействий на процесс обработки.
7 Определенную долю в решение этой проблемы и совершенствование технологии финишной абразивной обработки точных отверстий вносит исследуемый в данной работе метод хонингования, получивший название растрового. В основе данного метода хонингования лежит растровый способ абразивной обработки, разработанный В.П. Некрасовым и получивший широкое применение при доводке прецизионных плоскостей. Отличительной особенностью растрового метода хонингования является весьма сложная и абсолютно неповторяющаяся траектория рабочего движения режущих зерен, параметры которой можно тонко регулировать в широких пределах. Для реализации растрового метода хонингования в ПГТУ под руководством В.П. Некрасова были разработаны экспериментальная установка и опытный хонинговально-доводочный станок. Однако до настоящего времени данный метод хонингования цилиндрических поверхностей не изучен. Поэтому исследование технологических и кинематических возможностей растрового метода хонингования точных отверстий является актуальным.
Цель работы - повышение эффективности и технологическое обеспечение требуемых параметров качества внутренних цилиндрических поверхностей при алмазном хонинговании с растровой кинематикой рабочего движения. Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Методами компьютерного моделирования выполнить теоретические
исследования свойств растровых траекторий рабочего движения, провести
кинематический анализ и разработать методики расчета основных
параметров траектории.
2. Экспериментально исследовать технологические возможности растрового
хонингования отверстий и установить количественные и качественные
зависимости основных показателей процесса хонингования от
технологических условий обработки.
3. Исследовать возможность управления параметрами микрорельефа и
отклонениями геометрической формы обрабатываемой поверхности путем
8 регулирования кинематических параметров растрового движения, разработать технологические рекомендации по промышленному использованию растрового хонингования точных отверстий.
Научная новизна. 1. На основе компьютерного моделирования получены математические модели и проведены теоретические исследования технологических и кинематических свойств растрового рабочего движения при хонингования внутренних цилиндрических поверхностей.
2. Показано, что оборудование с растровой кинематикой позволяет
реализовать различные методы хонингования, путем регулирования
параметров элементарных движений (традиционное хонингование,
виброхонингование, растровое хонингование).
3. Установлено, что при растровом хонинговании путем
целенаправленного регулирования соотношениями параметров
колебательных движений и движений подач можно управлять
формированием точности геометрической формы и параметрами
микрорельефа обрабатываемых поверхностей.
Практическая ценность работы.
1. Предложенные технологии хонингования отверстий с
использованием станков с растровой кинематикой рабочего движения
позволили достичь высокой точности геометрической формы (отклонение
менее 0,002 мм), требуемых параметров шероховатости обработанных
поверхностей и повысить производительность обработки.
2. Разработанные на основе проведенных исследований рекомендации
были использованы при разработке технологий хонингования деталей
топливной и контрольно-измерительной аппаратуры.
Общая логика проведенных в работе исследований такова. В первой главе представлен анализ существующих в настоящее время методов хонингования и доводки прецизионных отверстий и их технологические возможности в свете современных требований производства и выявлены сильные стороны и «белые пятна» алмазного хонингования точных
9 отверстий. На основе проведенного анализа и сделанных обобщений, с целью повышения эффективности и расширения технологических возможностей финишной обработки точных отверстий, предлагается растровый метод хонингования. В заключение сформулированы цель работы и задачи исследования.
Во второй главе представлены результаты теоретических
исследований кинематики растрового метода хонингования и технологических свойств растровых траекторий, принципиально отличающихся от траекторий рабочего движения известных методов хонингования. Приведены математические зависимости, позволяющие рассчитывать основные параметры растрового рабочего движения.
В третьей главе даны краткое описание и техническая характеристика
экспериментального оборудования, реализующего растровый метод
хонингования, технологической оснастки и номенклатура исследуемых
брусков. Представлены типы приборов для измерения параметров
геометрической формы и шероховатости обработанных поверхностей.
Приведены общие и частные методики оценки результатов
экспериментальных исследований процесса хонингования с растровой кинематикой.
В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований растрового хонингования деталей топливной и контрольно-измерительной аппаратуры. Исследования преследовали цель определить влияния траектории растрового рабочего движения инструмента на выходные технологические показатели процесса хонингования по шероховатости поверхности, скорости съема материала, абсолютному и относительному износу брусков и высоту образующихся микрозаусенцев.
Пятая глава посвящена исследованию технологических и кинематических возможностей растрового метода хонингования по управлению процессом формирования геометрической формы и
технологическому обеспечению требуемых параметров микрорельефа обработанной поверхности.
Исследования, результаты которых изложены в диссертации, проводились в рамках научно-исследовательских работ на лабораторной базе Пермского государственного технического университета.
Основные положения диссертации докладывались в 2005-2009 г.г. на международных, республиканских, межвузовских конференциях и семинарах. Основные результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах.
Влияние технологических параметров на качественные показатели процесса алмазного хонингования
Формообразование отверстия, как при доводке, так и при хонинговании происходит в результате съема металла при действии комплекса технологических, кинематических, силовых и динамических факторов. Установив связь величины съема в каждой точке обрабатываемого отверстия с различными факторами, можно прогнозировать и управлять формообразованием. Это особенно актуально при окончательной обработке отверстий в деталях топ ливной аппаратуры, характеризующихся высокими требованиями по точности геометрической формы: отклонения профиля продольного сечения не более 2 мкм, отклонение от круглости 0,5-1 мкм, шероховатость Ra 0,025-0,04 мкм.
В настоящее время процесс алмазного хонингования подобных деталей применяется главным образом на предварительных операциях [77]. Причины, ограничивающие применение хонингования при окончательной обработке, являются трудности в стабильном обеспечении требуемой точности геометрической формы, а также образование заусенцев на кромках пересечения обрабатываемой поверхности и радиальных отверстий, которые по техническим условиям не допускаются. Для снятия заусенцев применяют инструмент в виде абразивно-полимерных щеток [45, 113]. Однако щетки сильно закругляют кромки и стойкость их не велика. Другой способ удаления заусенцев - кинематический [68], когда режущие зерна при хонинговании двигаются по криволинейной траектории вдоль кромки пересечения. Такие условия можно обеспечить при растровом хонинговании.
По теории и практике формообразования при хонинговании и доводке точных отверстий накоплен обширный фактический материал [2, 3, 17, 21, 34, 104, 111] и даны рекомендации по конструкции инструмента, схеме хонингования, соотношению размеров брусков и обрабатываемого отверстия, величине перебега брусков и режимам обработки. Согласно рекомендациям [33, 37, 105] ширину брусков следует определять с учетом диаметра обрабатываемого отверстия и количества брусков в хонинговальной головке. Суммарная ширина комплекта должна составлять 17-35% от длины окружности обрабатываемого отверстия. Для лучшего исправления овальности рекомендуется четное количество брусков в хонинговальной головке.
Длину брусков следует назначать с учетом длины обрабатываемого отверстия в пределе Ьбр=(0,5-0,75)L0TB [37]. При меньших соотношениях Ьбр/Ьотв обеспечивается более равномерный износ брусков и съем металла по длине отверстия, однако чрезмерное уменьшение длины брусков может при вести к сохранению волнистости отверстия. При повышенных требованиях к прямолинейности оси отверстия, а также при хонинговании относительно коротких отверстий длину брусков выбирают в пределах L6p = (0,8-l)Lora [2,103]. Длина перебега брусков по рекомендации [37,56] назначается в зависимости от длины брусков /я = (0,25-0,5)ф. При традиционном хонинговании и доводки направление и скорость вращения за цикл обработки постоянны, а направление и скорость поступательного движения изменяется в точках реверсирования каждого хода инструмента или обрабатываемой детали. Такой характер движений приводит к неравенству пути перемещения и длительности контактирования точек режущей поверхности инструмента и обрабатываемой поверхности за время одного поступательного хода [3, 21, 55, 75, 111]. Неравномерность контактирования зависит от кинематических факторов, так и от масштабно-геометрических: соотношения длины отверстия и инструмента, величины осевого хода и перебега брусков.
В ряде работ [9, 33, 37, 103] отмечено повышение эффективности исправления исходной погрешности геометрической формы при алмазном хонинговании. Это объясняется тем, что всякое отклонение вызывает локальное изменение скорости съема металла, направленное на ликвидацию этого отклонения. В начальной стадии обработки взаимодействие поверхностей брусков и детали происходит лишь по отдельным пятнам касания, на которых возникает контактное давление, значительно превышающее номинальное. Для исправления местных отклонений формы отверстия в продольном сечении рекомендуется изменять положение и длину хода инструмента, осуществлять его задержку с осевой осцилляцией, а также изменение давления и скорости вращения [33, 49, 56, 69, 71, 81]. В целях повышения производительности исправления исходной погрешности формы целесообразно повышение жесткости инструмента и механизма разжима, а также управление процессом хонингования с учетом силы резания или крутящего момента [2, 3, 3, 45, 70, 96].
В последние годы выполнены комплексные теоретические и экспериментальные исследования с целью повышения точности и качества обработки и создания управляемого процесса алмазного хонингования. В работах [17, 33, 34, 35, 69, 72] отмечается, что в процессе хонингования с уменьшением исходных отклонений формы могут возникать новые отклонения, определяющие точность обработанных отверстий. Причиной появления новых отклонений геометрической формы могут быть неточность станка и его наладки, параметры кинематики и неравномерный износ брусков по длине. Достижение повышенных показателей точности алмазного хонингования возможно путем автоматического управления элементами режима и наладки с учетом реальных условий обработки, при этом важная роль принадлежит сохранению точной формы хонинговальных брусков. В работах [33, 34] показано, что при равномерном распределении следов брусков относительно обрабатываемой поверхности обеспечивается однородная шероховатость, повышается стойкость формы брусков на 50% и точность обработки. Распределение следов зависит от параметров кинематики процесса хонингования, количества и размеров брусков и размеров обрабатываемой поверхности. Для повышения точности формы отверстий разработаны принципы и рекомендации по построению управляемой технологии алмазного хонингования с использованием станков с ЧПУ [67] и программно-адаптивным управлением обеспечивающих согласованное регулирование параметров кинематики и давление брусков на этапах цикла хонингования.
Управляемые параметры растровых траекторий— угол и плотность сетки
Важными параметрами, характеризующими траекторию рабочего движения, являются плотность q и угол у сетки. Угол сетки определяется направлением вектора скорости резания, который зависит от соотношения параметров элементарных движений. Установлено, что изменение угла сетки существенно влияет на съем металла, износ брусков и параметры шероховатости обработанной поверхности [31, 54, 56, 98]. Направление вектора скорости резания определяется углом наклона касательной к траектории движения точки, а диапазон изменения угла зависит от сложности траектории. Выражение угла наклона произвольной касательной к растровой траектории запишем, используя параметрические уравнения движения (2.1). За период кадра «растровой циклоиды» угол касательной относительно оси X изменяется от 0 до 180. Однако доминирующее влияние на угол у сетки оказывают участки траектории с максимальной скоростью движения точ ки, а именно в начале, середине и конце кадра (рис. 2.7.). Поэтому угол сетки у будет определяться углом между касательными к траектории в начале и середине кадра (рис. 2.5.). Угол касательной в начале кадра: Д = arctg —. Угол касательной в середине кадра: Д = arctg ф . При расчете угла касательной в середине кадра косинусы по модулю равны единице, но могут иметь различные знаки, которые необходимо учитывать при вычислениях. На рис. 2.11. представлены зависимости угла сетки от соотношений управляемых параметров элементарных движений.
Средняя плотность q сетки определим как число пересечений «растровой циклоиды» с условной осью (винтовой линией) приходящихся на единицу длины в направлении формирования траектории за период кадра. Точки пересечения траектории с винтовой линией можно найти в результате совместного решения параметрических уравнений (2.1) и уравнения винтовой ли у ний Y = -Q- X. После подстановки и не сложных преобразований получим результирующее уравнение: Аналогичные выражение получается из системы уравнений (2.3) в которых ось X] совпадает с винтовой линией. Точки пересечения траектории с осью X] могут быть найдены, если второе уравнение системы (2.3) приравнять к нулю, т.е. Yj = 0. Число пересечений траектории с винтовой линией равно числу корней результирующего уравнения (2.5.). Определение числа корней удобнее при записи результирующего уравнения через параметр ср = p(t) при (р0 = 0, т п. Использую формулы разложения sin imp в степенной тригонометрический ряд В. В. Добровольский [19] доказал, что уравнение (2.6.) может быть преобразовано в алгебраическое уравнение степени 2т. Следовательно, порядок «растровой циклоиды» равен удвоенному большему коэффициенту при аргументе р. Учитывая следствие из теоремы Безу, что всякое алгебраическое уравнение степени 2т имеет 2т корней, которые определяют число пересечений траектории с винтовой линией за период растра. Учитывая, что кадр составляет часть растра число пересечений N будет определяться В. П. Некрасов [62] показал, что средний шаг сетки Рк растровой траектории определяется формулой: При хонинговании длина кадра LK увеличивается за счет дополнительных движений VKP И VOC, ЧТО приводит к увеличению шага сетки на величину V ———. В результате выражение для определения среднего шага Р сетки «растровой циклоиды» имеет вид: Средняя плотность q сетки является обратной величиной среднего шага Р, и определяется как число пересечений траектории с условной осью, приходящих на единицу длины в направлении формирования траектории: Полученная формула отражает комплексное влияние на среднюю плотность сетки абсолютных значений и соотношений всех параметров элементарных движений (рис. 2.12), образующих «растровую циклоиду».
Методики измерения шероховатости поверхностей и размеров микрозаусенцев
Измерения проводились на профилометре — профилографе типа А1, модели 252, ГОСТ 19299-73, изготовитель завод «Калибр». Контрольные замеры практически по всем параметрам, включая и профилограммы осуществлялись на профилометре типа II, степень точности 2, по ГОСТ 19300-86, модели 170623, изготовитель «Калибр». Перед измерениями проводилась проверка приборов по эталонам шероховатости.
Шероховатость обработанной поверхности оценивается по параметрам Ra и Rz и среднему квадратическому отклонению GR0 [84], статистически учитывающее разброс значений Ra на разных участках обработанной поверхности. Величина aRa рассчитывалась по 50 значениям Ra. Для получения достоверных результатов в каждой серии опытов шероховатость измерялась на двух-трех деталях на различных участках обработанной поверхности. В некоторых опытах, для оценки характера микрорельефа обработанной поверхности записывались профилограммы.
Высота микрозаусенцев на пересечениях радиальных и центрального отверстий определялась путем записи профилограмм на профилографе-профилометре модели 252 типа А1 по схеме на рис. 3.9. и рассчитывалась действительная высота микрозаусенцев h, мкм, с учетом установленного увеличения.
Прочность микрозаусенцев определялась путем срезания их пуансоном диаметром 2 мм. Усилие среза определялось по величине деформации тарированной пружины, удерживающей пуансон. Величина деформации фиксировалась с помощью индикатора часового типа с ценой деления 0,1 мм.
Для контроля параметров геометрической формы использовались кругломер модели ВЕ-20А, Вильнюсского филиала ЭНИМС.
С целью расширения функциональных возможностей кругломера модели ВЕ-20А была проведена его модернизация, в результате которой стало возможным контролировать следующие параметры геометрической формы цилиндрических поверхностей: отклонение от круглости и отклонение профиля продольного сечения.
Кругломер модели ВЕ-20А предназначен для измерения некруглости или неконцентричности цилиндрических поверхностей в сечении перпендикулярном их оси. Принцип действия кругломера основан на ощупывании измерительным наконечником вращающегося датчика контролируемой поверхности детали, неподвижно установленной на центрирующем столике. Регистрация результатов измерения осуществляется с помощью универсального самописца на круглограмме в полярной системе координат или на диаграммной ленте в прямоугольных координатах.
Кинематическая схема модернизированного варианта кругломера представлена на рис.3.10. Прибор имеет вертикальную компоновку и включает в себя станину 1, на которой смонтирован на шариковых опорах 2, центрирующий столик 3 и жестко закреплена стойка 4. На направляющих стойки 4 установлена измерительная головка 5, которая может перемещаться по направляющим с помощью реечной передачи 6. В измерительной головке смонтирован привод вращения датчика 7 с измерительным щупом 8. Привод содержит электродвигатель 9, вращение от которого через зубчатую передачу 10 и упругую муфту сообщается прецизионному шпинделю 11 и датчику 7. Центрирование контролируемой детали относительно оси вращения датчика осуществляется путем перемещения центрирующего столика 3, в горизонтальной плоскости во взаимноперпендикулярных направлениях при помощи двух микровинтов 12. Такую кинематику имеет серийный прибор, предназначенный для измерения некруглости.
Модернизация прибора заключается в том, что введен дополнительный узел точных осевых перемещений контролируемой детали. Основными элементами узла являются высокоточный шток 13 перемещающийся в направляющей втулке 14, которая неподвижно закреплена в центральной расточке центрирующего столика 3. Выборка зазора в контакте шток-направляющая втулка осуществляется при помощи пластинчатой пружины 15 и винта 16. На верхнем торце штока установлен юстировочный столик 17, с помощью которого ось контролируемой детали устанавливают параллельно оси штока. Привод осевых перемещений штока 13 неподвижно смонтирован в станине 1 и содержит реверсивный электродвигатель 18, связанный через муфту с ходовым винтом 19, работающей в паре, с гайкой зафиксированной от вращения с помощью скользящей шпонки (на схеме не показана).
Исследование влияние технологических факторов на основные показатели процесса хонингования отверстий в деталях топливной аппаратуры
При этом наибольшее адгезионное разрушение алмаза наблюдается при обработке титана и хрома, а также сталей с большим содержанием данных элементов.
Сталь 95X18 относиться к высоколегированным сталям с большим содержанием углерода и образует при термообработке твердые карбиды. Такие свойства обрабатываемого материала приводят к весьма быстрому (1-5 мин) образованию больших площадок износа на режущих зернах в результате одновременного диффузионного растворения и адгезионного среза микрочастиц алмаза. Это подтверждается фотографиями режущих зерен рис.4.5. сделанных на электронном микроскопе. Поэтому процесс резания быстро пре кращается и бруски работают в режиме выглаживания, осуществляя съем металла лишь в пределах исходной шероховатости.
Таким образом, в связи с непригодностью алмазных брусков для хонингования закаленной стали 95X18, все дальнейшие экспериментальные исследования проводились брусками из КНБ. В отличии от алмаза кубический
Результаты экспериментов показали, что хонингование брусками из КНБ обеспечивают высокую производительность обработки стали 95X18, обладают достаточно высокой износостойкостью и длительно сохраняют высокие режущие свойства.
Результаты исследования влияния зернистости и связки брусков из КНБ на показатели процесса хонингования представлены в таблице 4.6. объясняется более мягкой связкой по сравнению со связкой М5-22 и пониженной концентрацией абразивных зерен. Поэтому бруски на связке МД (деформируемый прокат) не целесообразно использовать на операциях предварительного хонингования при высокой исходной шероховатости.
Для операции предварительного хонингования, могут быть рекомендованы бруски следующей характеристики: КМ80/63-М5-22-100% или КМ60/40-М5-22-100%, обеспечивающие достаточно производительный съем припуска и требуемую шероховатость Ra 0,18-0,30 мкм. На операции окончательного размерного хонингования с целью обеспечения исходной шероховатости для отделочного хонингования рекомендуются бруски КМ 40/28-М5-22-50%.
Для отделочного хонингования деталей из стали 95X18, были использованы бруски в диапазоне каучукосодержащих связок Р11 — Р18Т. Исходная шероховатость во всех опытах поддерживалась постоянной Ra =0,19-0,21мкм. Время хонингования 60 сек. Результаты представлены в таблице 4.7. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что исследуемый диапазон связок обеспечивает практически одинаковую интенсивность снижения шероховатости и однородность обработанной поверхности. Однако, при исходной шероховатости Ra = 0,190 - 0,210 мкм, бруски зернистостью АСМ 40/28 не обеспечивают требуемую шероховатость (Ra=0,0% - 0,04 мкм). Поэтому были проведены дополнительные эксперименты с целью определе ния оптимальной зернистости брусков. Результаты представлены в таблице 4.8. Опыты проводились на брусках со связкой РИТ, при этом исходная шероховатость была снижена (Ra Исх= 0,12 - 0,15). Опыты показали, что бруски зернистостью 40/28 интенсивно снижают исходную шероховатость, однако поверхность образуется неоднородная. Это объясняется тем, что бруски этой зернистости не полностью срезают исходную шероховатость, оставляя на обработанной поверхности глубокие микронеровности от предварительной обработки. Наилучшие результаты были получены при обработке брусками АС4 50/40-Р11 Т-50%. Бруски этой зернистости практически полностью срезают исходную шероховатость и образуют достаточно однородную сетку. Важное значение при хонинговании имеет правильное назначение режимов обработки, основными параметрами которых являются скорость резания и давление брусков на обрабатываемою поверхность. Исследование влияния скорости резания проводилось брусками КР125/100-М5-22-100% при базовом давлении Р=0.8 МПа. Результаты представлены в таблице 4.9. С увеличением скорости резания в указанном диапазоне производительность процесса возрастает в 3 раза практически по линейному закону и значительно опережает возрастание износа брусков. Поэтому удельный расход СТМ при возрастании скорости уменьшается. Шероховатость обработанной поверхности практически не зависит от скорости. Поэтому для пред варительного хонингования целесообразно устанавливать максимальную скорость резания. Контактное давление брусков на обрабатываемую поверхность оказывает большое влияние на все показатели процесса хонингования. Результаты экспериментов представлены в таблице 4.10. и на рис.4.6. Как видно на рис. 4.6. производительность процесса в зависимости от контактного давления изменяется по закону, близкому к линейному. Это объясняется увеличением глубины внедрения и количества режущих зерен. При этом съем металла опережает возрастание износа брусков, поэтому расход СТМ с увеличением давления несколько уменьшается. Однако данная закономерность соблюдается при увеличении давления до 1 МПа, дальнейшее увеличение давления приводит к интенсивному износу брусков и к скачкообразному росту производительности и шероховатости обработанной поверхности. Это связано с переходом, от резания закрепленным абразивом к резанию свободными зернами. Эта область при хонингова-нии брусками из КНБ недопустима.
Похожие диссертации на Повышение эффективности финишной абразивной обработки внутренних цилиндрических поверхностей методом растрового хонингования
