Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние исследований технологии дорнования круглых заготовок 9
1.1. Схемы дорнования рабочих поверхностей деталей машин 9
1.1.1. Сущность процесса дорнования 9
1.1.2. Кинематика процесса дорнования и основные схемы его реализации
1.2. Исследование существующих способов и методов дорнования и оборудования для его реализации 15
1.3. Задачи исследования 33
2. Механизм процесса формирования геометрических параметров заготовки при свободном дорновании 3 5
2.1. Исходные данные, принятые допущения 35
2.2. Напряжения, деформации и силы в упругих зонах деформации тонкостенной заготовки 37
2.3. Напряжения, деформации, контактные давления и силы в пластической зоне деформации тонкостенной заготовки 49
2.4. Остаточные деформации и теоретическая модель отклонения профиля продольного сечения, качество поверхности при свободном дорновании 52
2.5. Размеры и качество деталей после дорнования отверстий 60
2.6. Энергия и сила дорнования 62
3. Методика проведения экспериментальных исследований 68
3.1. Объекты, средства и условия проведения экспериментальных исследований 68
3.2. Разработка конструкции экспериментальной установки 71
3.3 Методика рационального планирования экспериментов 75
3.4. Обработка экспериментальных данных 83
4. Результаты экспериментальных исследований 90
4.1. Регрессионный анализ влияния технологических факторов на показатели обработки 90
4.2. Оптимизация условий обработки колец свободным дорнованием 103
4.3. Стохастический анализ результатов процесса дорнования тонкостенных колец подшипника 106
4.4. Сравнительный анализ микроструктуры колец, изготовленных традиционным методом и методом дорнования 111
4.5. Исследование параметров рабочих поверхностей, получаемых при дорновании 112
5. Практические рекомендации и эффективность использования полученных результатов 116
5.1. Предлагаемое технологическое оборудование для свободного дорнования тонкостенных колец подшипников
5.2. Технология изготовления точных колец подшипников на основе применения операций холодной раскатки и свободного дорнования 120
5.3. Экономическая эффективность практического использования результатов исследований 129
Заключение 137
Список использованной литературы 139
Приложения 155
- Кинематика процесса дорнования и основные схемы его реализации
- Напряжения, деформации и силы в упругих зонах деформации тонкостенной заготовки
- Разработка конструкции экспериментальной установки
- Оптимизация условий обработки колец свободным дорнованием
Введение к работе
Развитие современного машиностроения характеризуется созданием конструкций и узлов машин, предназначенных для работы в различных условиях эксплуатации. Эти задачи решаются в соответствии с требованиями экономического и социального развития, предусматривающими сосредоточение усилий на повышении качества, надежности, экономичности и производительности оборудования, снижение материалоёмкости и энергопотребления. Большое значение имеет изыскание новых методов, позволяющих обеспечить высокую производительность, требуемую точность и качество обработанных поверхностей. В этом плане теоретические разработки, новые идеи, а так же повышение возможностей известных методов имеют особое значение.
Требования повышения качества, надежности и долговечности работы деталей в машине и машины в целом, в значительной степени определяются физико-механическими и геометрическими характеристиками металлов и поверхностей обрабатываемых деталей. Именно качество рабочих поверхностей практически во всех случаях предопределяет важнейшие эксплуатационные свойства деталей - прирабатываемость, износостойкость, сопротивление схватыванию и др. Более 80% деталей машин и приборов выходят из строя по причине износа и потери эксплуатационных качеств. Отсюда вытекает необходимость улучшения физико-механических характеристик металла и геометрических параметров рабочих поверхностей деталей. Кроме того, при применении прогрессивных технологических процессов следует стремиться к повышению производительности обработки и экономии металлов.
Решению указанных задач способствуют исследования, разработка и внедрение процессов, основанных на пластической деформации (ПД) металлов. ПД позволяет получать заготовки для деталей, а в ряде случаев и готовые
детали, которые могут обладать повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технико-экономическая эффективность процессов обработки, основанных на ПД металла, обеспечивается за счет:
повышения производительности и снижения трудоёмкости производства заготовок и высокоточной обработки деталей, так как при этом могут исключаться доводка, хонингование, термообработка и другие низкопроизводительные процессы;
экономии металла в результате приближения конфигурации заготовки к форме деталей и обработки поверхностей деталей без снятия стружки;
снижения себестоимости заготовок и деталей машин и приборов;
улучшения качества и эксплуатационных свойств деталей (износостойкость, прочность, сопротивление ползучести и др.) и узлов;
уменьшения затрат на эксплуатацию машин и приборов в результате улучшения качества и эксплуатационных свойств деталей.
Примеры успешного использования ПД при обработке поверхностей и улучшения за счет этого эксплуатационных свойств свидетельствуют о широких возможностях этих процессов.
Однако, в виду недостаточной изученности применительно к подшипниковому производству, применение ПД в подшипниковой промышленности ограничивается, в основном, получением исходных заготовок в горячем состоянии. Но это влечёт за собой повышение расхода металла и повышении трудоёмкости изготовления подшипников. Методы холодной пластической деформации при изготовлении деталей подшипников используются слабо, поэтому исследование новых эффективных процессов | точной холодной обработки деталей подшипников давлением; а также расширение технологических возможностей известных методов, основанных на пластическом деформировании, является актуальной задачей.
Актуальность темы. Упрочняющее - чистовые методы обработки поверхностей деталей, позволяют существенно улучшить эксплуатационные
б свойства изделий. Главной особенностью свободного дорнования является возможность обеспечения требуемого качества поверхностного слоя и точности отверстий без использования механической обработки.
Целью данной работы является повышение эффективности технологии изготовления тонкостенных колец подшипников с применением свободного дорнования, На основе исследования механизма и разработке математической -модели процесса, экспериментально - аналитической оценки влияния технологических факторов на основные точностные и качественные параметры получаемого изделия.
Методы и средства исследований. Построение математической модели процесса свободного дорнования осуществлялось с применением методов технологии машиностроения и теории пластической деформации. Экспериментальные исследования проводились на основе методов математической статистики и теории планирования экспериментов. В качестве средств исследования использовались современное оборудование и приборы * ОАО «Саратовский подшипниковый завод» (ОАО «СПЗ»). В качестве оборудования использовались автоматы калибровки (АКК-805) на кольцах сверхлегкой серии 1000805.01 и 1000805.02.
Научная новизна работы состоит в:
разработке перспективного предтермического технологического процесса получения тонкостенных колец подшипников точной холодной раскаткой с последующим свободным дорнованием;
исследовании механизма и разработке математической модели процесса свободного дорнования деталей типа колец;
- разработке методики и программы* расчета с использованием
программного продукта Mathcad, рациональных технологических
параметров процесса и геометрических параметров заготовок;
- экспериментальных исследованиях влияния на процесс свободного
дорнования тонкостенных колец различных технологических факторов
(угол заборного конуса инструмента, ширина цилиндрической части
инструмента, трения при контакте, натяга дорнования, исходных величин твердости и толщины стенки обрабатываемой заготовки). Практическая ценность и реализация работы:
предложена перспективная безотходная технология предтермического изготовления тонкостенных колец подшипников;
для операции свободного дорнования спроектирован и изготовлен автомат (АКК-805);
- разработана программа расчета на ЭВМ с использованием программного
продукта Mathcad рациональных технологических параметров процесса и
геометрических параметров заготовок;
разработан способ свободного дорнования тонкостенных кольцевых заготовок;
установлены закономерности влияния на основные технологические параметры качества колец различных факторов (угол заборного конуса инструмента, ширина цилиндрической части инструмента, трения при контакте, натяга дорнования, исходных величин твердости и толщины стенки обрабатываемой заготовки)
на сонове результатов исследований разработан технологический процесс изготовления наружных и внутренних колец шарикоподшипника 1000805Е5, который внедрён на ведущем предприятии - ООО «Саратовский подшипниковый завод». Акты о внедрении см. в приложении №. Экономический эффект от внедрения технологического процесса и оборудования для его осуществления равен 2400000 руб. Срок окупаемости 1,4 года.
Положения, выносимые на защиту:
Перспективная безотходная технология предтермического изготовления тонкостенных колец подшипников с применением свободного дорнования.
Исследование механизма и разработка математической модели процесса свободного дорнования тонкостенных колец подшипников.
Методика и программа расчета с использованием программного продукта Mathcad, рациональных технологических параметров процесса и геометрических параметров заготовок.
Результаты полного факторного эксперимента, подтверждающие теоретические выводы и определяющие технологические возможности процесса свободного дорнования на деталях подшипников.
5. Конструкция автомата для свободного дорнования тонкостенных колец
подшипников.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на межгосударственных научно-технических семинарах "Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания" (Саратов, 2006), научно-технических конференциях и научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» СГТУ (2003-2007 гг.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 00 рисунком и 00 таблицами. Она состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, списка использованной литературы из 185 наименований и приложений.
Автор выражает глубокую, искреннюю благодарность научному руководителю, профессору Королёву А.В., а также директору НПП НИМ, к.т.н., Болкунову В.В., ведущему инженеру конструктору ОП ООО СПЗ Филимонову Ю.Я. за большую помощь при выполнении этой работы.
Кинематика процесса дорнования и основные схемы его реализации
Процессы дорнования выполняют инструментами — дорнами, рабочие зубья которых перемещаются с натягом в условиях трения скольжения или трения качения вдоль образующей обрабатываемого отверстия. Перемещение дорна и его основных рабочих элементов - зубьев, вдоль образующей обрабатываемого отверстия деформируемой заготовки является первым кинематическим признаком любого процесса дорнования.
Вторым кинематическим признаком процесса, определяющим основные виды дорнования, является характер движения зубьев дорна вдоль образующей обрабатываемого отверстия. При движении дорна в условиях трения скольжения имеет место процесс дорнования дорнами скольжения (рис. 1.1,а). Если же при дорновании рабочие зубья не скользят, а катятся вдоль образующей обрабатываемого отверстия, то это - дорнование дорнами качения (рис. 1.1,6).
Определение процесса дорнования содержит только основные признаки процесса - относительное перемещение рабочих зубьев дорна (при их скольжении или качении вдоль образующей обрабатываемого отверстия). Вместе с тем при соблюдении этих признаков не исключается и более общий случай - дорнование вращающихся совместно заготовки и дорна. Однако такой процесс относится к специальным видам дорнования.
Схема дорнования определяет условия нагружения заготовок осевыми силами, вызывающими появление осевых напряжений. Известны три основные схемы дорнования (рис. 1.2): сжатия (рис. 1.3,а), по которой выполняются в основном все процессы поверхностного дорнования, растяжения (рис. 1.3,6), применяемая при объемном дорновании длинных заготовок, и смешанная - схема растяжения-сжатия (рис. 1.3, е).
При дорновании по схемам сжатия или растяжения материал заготовки подвергается нагружению соответствующими осевыми напряжениями (сжатия или растяжения) только на определенном участке заготовки: от опорного торца заготовки до зуба дорна — по схеме сжатия; от первого зуба дорна до опорного торца — по схеме растяжения.
При дорновании по смешанной схеме заготовка, в отличие от схем сжатия и растяжения, подвергается силовому нагружению по всей длине. При перемещении дорна на необработанном участке заготовки действуют осевые напряжения сжатия, а на обработанном — напряжения растяжения. Преимущество этой схемы перед схемой растяжения в том, что она допускает при дорновании силовое разгружение заготовок от осевых напряжений растяжения в наиболее нагруженном сечении (по технологической канавке).
Поиск оптимального решения и практического использования выше приведенных схем породили большое количество способов и устройств для предварительной или окончательной обработки цилиндрических заготовок дорнованием.
Для выполнения процессов дорнования в настоящее время используется универсальное и специальное оборудование.
В качестве универсального оборудования для дорнования используются протяжные станки для внутреннего протягивания, которые являются наиболее приспособленными для поверхностного и объемного дорнования по всем схемам и видам процесса как предварительно механически обработанных, так и необработанных отверстий трубных заготовок типа втулок, гильз и длинных цилиндров с максимальной длиной до 1250—1500 мм. В промышленности для осуществления процесса дорнования применяются горизонтально-протяжные станки 7Б54, 7Б55, 7Б56, 7А540, 7Б57, 7Б58 и вертикально-протяжные 7Б64, 7Б65,7Б66, 7Б66-1, 7Б67, 7Б68 [72]. Эти станки отличаются большой производительностью и высокой точностью, соответствующей точности станков класса Н. При оснащении автоматизированными приспособлениями для загрузки и выгрузки заготовок из рабочей зоны станки могут работать в автоматических линиях. В обычном исполнении их используют в крупносерийном и массовом производстве, хотя так же успешно они могут быть использованы в мелкосерийном и единичном производстве.
Привод станков — гидравлический, обеспечивает бесступенчатое регулирование скоростей рабочего и вспомогательного ходов.
Основным преимуществом вертикально-протяжных станков является то, что они требуют меньшей производственной площади, но создают более сложные условия (по сравнению с горизонтально-протяжными станками) для механизации операций загрузки-выгрузки обрабатываемых заготовок.
Основными недостатками универсальных станков протяжной группы при использовании их для дорнования отверстий являются:-малая скорость рабочего хода (не более 1,5—13 м/мин); недостаточная длина рабочего хода, не более 2000 мм; низкое давление в системе смазывания станка, не более 0,3—0,4 МПа; невысокая производительность процесса из-за наличия обратного вспомогательного хода.
При конструировании специальных станков для дорнования отверстий эти параметры должны быть в 2 - 3 раза повышены.
Другим видом универсального оборудования, пригодным для целей дорнования, являются гидравлические прессы [176,177]. Использование прессов с механическим приводом из-за непостоянства рабочего усилия на всей длине рабочего хода недопустимо. Для дорнования в основном используются одностоечные прессы с рабочим усилием от 100 до2500 кН, предназначенные для прошивки, запрессовки, монтажных, сборочных, ремонтных и других работ. Все прессы имеют индивидуальный гидропривод и сварную станину. Ход штока обычно незначительный (не более 500 мм), но основным недостатком является значительно меньшая, чем у протяжных станков, ско 17 рость рабочего (0,27—1,2 м/мин) и вспомогательного (1,7—7,5 м/мин) ходов штока. Это фактически и является основной причиной их малого использования при дорновании заготовок типа колец, втулок и коротких гильз.
Для обработки объемным дорнованием по всем схемам, особенно длинных трубных заготовок (длиной от 1500 до 12 000 мм), используются (с определенной доработкой) волочильные станы с прямолинейным движением рабочей тележки.
В настоящее время созданы установки, станки, прессы и автоматы, специально спроектированные и изготовленные для дорнования табл. 1.1.
Пневмогидравлические прессы конструкции АНИТИМ (г. Барнаул), работающие в полуавтоматическом (ПГ-5, 59-107, ПГП-1,2) или автоматическом (ПГП-1,2) циклах, состоят из основания, стойки гидроцилиндра главного движения и автономной гидростанции, конструктивно оформленных как единый агрегат.
Дорнование заготовок осуществляется в одноместном приспособлении или без него — для крупногабаритных изделий. Для прохода дорна в столе пресса предусмотрено отверстие диаметром 50 мм. В этом случае габаритные размеры стола без верхней плиты составляют 300X290 мм.
Во всех прессах-полуавтоматах загрузка и выгрузка заготовок осуществляются вручную; автомат ПГА-1,2 в отличие от них снабжен механизмами автоматической загрузки-выгрузки заготовок, а также плунжерным насосом для подачи смазочных материалов в отверстие деформируемой заготовки.
Перед началом работы заготовки загружаются в вибробункер пресса-автомата, где ориентируются и периодически подаются в механизм загрузки, затем по лотку направляются в поворотное многоместное приспособление. Приспособление автоматически поворачивается на вспомогательном ходу штока пресса после выхода дорна из обработанного отверстия заготовки. Обработанные заготовки разгружаются с помощью цанги, которая вынимает их из гнезд поворотного приспособления — опоры.
Напряжения, деформации и силы в упругих зонах деформации тонкостенной заготовки
Деформации в передней упругой зоне совершаются под действием радиальных сил, приложенных в развернутых на предельные углы и поперечных сечениях рис. 2.2. Эти силы возникают в зоне пластического формоизменения заготовки и в соответствии со схемой процесса являются растягивающими. В результате действия этих сил поперечные сечения на упругих участках смещаются радиально на величину со, изменяющуюся от нуля до некоторого предельного значения в точках контакта с поверхностью переднего конуса инструмента.
Соседние кольцевые слои металла тонкостенной заготовки практически не надавливают друг на друга, так как радиальные внешние нагрузки во вне-контактной упругой зоне отсутствуют. Поэтому радиальными деформациями ег и напряжениями аг в этой зоне можно пренебречь.
Система (2.4) показывает что для определения напряжений в упругой зоне деформации необходимо знать закон изменений со вдоль оси заготовки.
Рассмотрим равновесие элемента деформируемого тела рис. 2.3, ограниченного размерами dz, adcp и толщиной стенки S=r2 — rt (при чем а является ере 39 динным диаметром от r2 — rf). На гранях этого элемента действуют нормальные силы и изгибающие моменты, помимо сил и моментов на рассматриваемый элемент будут действовать также поперечные силы, полагая, что внешние силы сводятся к одному лишь нормальному к поверхности давлению, и проектируя все силы на оси гиг мы сможем написать эти уравнения равновесия следующим образом: —-adzdcp = 0;
Схема сил, действующих на элемент цилиндрического кольцевого тела в первой упругой зоне деформации Первое из них указывает, что силы Nz постоянны (влиянием этих сил пренебрегаем), и в нашем дальнейшем изложении мы примем их равными нулю. Если в действительности они отличаются от нуля, то обусловленные этими по 40 стоянными силами деформации и напряжения легко могут быть вычислены и наложены на напряжения и деформации, произведенные поперечной нагрузкой.
Как уже выше отмечалось, что соседние кольцевые слои металла тонкостенной заготовки практически не надавливают друг на друга, так как радиальные внешние нагрузки во внеконтактной упругой зоне отсутствуют. Поэтому радиальными деформациями є,, и напряжениями аг в этой зоне можно пренебречь, из симметрии заключаем, что компонент v смещения в окружном на-правлении обращается в нуль. Нам остается поэтому принять во внимание лишь компоненты и и со в направлениях г и соответственно z.
Таким образом, все задачи, связанные с симметричной деформацией круговой цилиндрической тонкостенной заготовки, сводятся к интегрированию уравнения (2.10). Наиболее простым способом это уравнение решается в том случае, когда толщина заготовки постоянна.
В упругой зоне слева от начала координат внешние радиальные нагрузки отсутствуют, поэтому радиальные напряжения и деформации согласно принципу Сен-Венана [97] быстро убывают и на расстоянии, превышающем линейный размер области приложения нагрузок, оказываются пренебрежимо малыми.
Максимальный размер области приложения внешних нагрузок ограничен толщиной стенки заготовки, поэтому ширина упругой зоны должна быть не меньше, чем толщина стенки. Предполагаемая координата z0 конца упругой зоны зависит и от жесткости детали, с увеличением диаметра отверстия заготовки и при неизменной толщине стенки она должна возрастать.
Разработка конструкции экспериментальной установки
Разработка механизма калибровки велась на основе выполненного анализа действующего на ОАО «Саратовский подшипниковый завод» (ОАО «СПЗ») техпроцесса и проведённого патентного исследования. При разработке конструкторской документации учитывалось обеспечение технических требований, приведённых в табл. 3.4.
Экспериментальные исследования процесса дорнования колец подшипника проводились с целью технико-экономического обоснования использования этого процесса взамен существующей технологии. В частности, предполагалось повышение производительности при изготовлении колец за счёт исключения токарной обработки, снижение себестоимости изготовления изделия за счёт применения заготовок изготовленных из листового проката с последующей радиальной раскаткой и дорнованием, повышение КИМ при изготовлении данных изделий.
Станина - сварная конструкция коробчатого сечения, внутри которой расположен электрошкаф с элементами электроавтоматики, снаружи на верхней плите закреплен механизм калибровки колец. Работа механизма происходит следующим образом. Заготовки загружаются в подающий лоток вручную или из вибробункера, при этом первая заготовка, скатываясь по дну лотка, устанавливается на одной оси с осью дорна механизма калибровки. При подаче масла от гидростанции в рабочую полость гидроцилиндра, дорн, закрепленный на штоке гидроцилиндра, захватывает заготовку заборным конусом и перемещает ее до упора в коническую поверхность матрицы механизма калибровки. При дальнейшем движении дорна с заготовкой через матрицу, происходит центрирование заготовки. Движение заготовки происходит до упора в торец упорного кольца механизма калибровки. Далее при прохождении дорна через отверстие заготовки осуществляется свободное объемное дорнова-ние заготовки.
В процессе дорнования происходит напрессовывание заготовки на цилиндрическую поверхность дорна. Для снятия заготовки в механизме калибровки колец предусмотрен механизм съема кольца с дорна. Механизм съема колец состоит из: - профильной втулки, закрепленной на штоке гидроцилиндра; - съемной втулки, перемещающейся по наружной цилиндрической поверхности дорна, крепящейся к штоку гидроцилиндра через пружину растяжения; - ролика копировального устройства, обкатывающегося по поверхностям профильной втулки и съемной втулки; - стопорной вилки, закрепленной на корпусе копировального устройства.
При обратном ходе штока гидроцилиндра, ролик копировального устройства катится по цилиндрической поверхности штока гидроцилиндра, при этом копировальное устройство находится в крайнем нижнем положении. При упоре торца съемной втулки в плоскость стопорной вилки и дальнейшем движении штока гидроцилиндра происходит снятие обработанного кольца с цилиндрической поверхности дорна. Снятое кольцо свободно падает в отводящий лоток и скатывается в кассету для готовых изделий.
При дальнейшем движении штока гидроцилиндра, ролик копировального устройства, обкатываясь по профильной втулке, поднимает копировальное устройство, тем самым, выводя стопорную вилку из зацепления со съемной втулкой. Съемная втулка под воздействием пружины растяжения возвращается в исходное положение. Далее поршень гидроцилиндра из крайнего положения начинает рабочий ход, повторяя приведенный выше цикл работы.
Обработка тонкостенных деталей методом свободного дорнования, не смотря на внешнюю схожесть с обработкой толстостенных деталей, имеет ряд сущеественных отличий, особенно в динамике протекания процесса и сложнонапряженном состоянии которое возникает в процессе обработки. Получению деталей с заранее установленными к ним требованиями, достигается благодаря рациональному сочетанию многих влияющих на процесс обработки факторов. Качество обработанных заготовок оценивается соответствующими критериями, состоящими из комплексов контролируемых параметров, правильный выбор которых имеет большое значение для контроля и управления процессом. Задача выбора контролируемых параметров состоит в определении значимых факторов, определяющих ход технологического процесса, с целью последующего систематического контроля.
На основании анализа ряда работ таких авторов в области обработки металлов давлением, а конкретно дорнованием как СИ. Губкин, Г.А. Смир-нов-Аляев, B.C. Смирнов, Ю.Г. Проскуряков, О.А. Розенберг, А.Н. Исаев и др., а также исходя из требований, предъявляемых к параметрам процесса, учитывая особенности конкретного способа дорнования тонкостенных колец, назначаем для дальнейшего анализа исследуемого процесса следующие параметры: отклонение от круглости Апк, отклонение от цилиндричности Дгкг и шероховатость Ra обработанного отверстия.
После определения основных контролируемых показателей процесса объемного свободного дорнования тонкостенных колец устанавливаем факторы этого процесса. За фактор процесса принимают контролируемую переменную объекта, т.е. величину, характеризующую то или иное свойство процесса и являющуюся основным его показателем. Эта величина должна влиять на параметр оптимизации.
Для систематизации факторов по определенным признакам разбиваем весь их массив на следующие группы: - факторы, характеризующие рабочий инструмент; - факторы, характеризующие заготовку;
Выявить в результате экспериментов влияние каждого из них на показатель процесса очень сложно, ввиду того, что потребуется произвести чрезвычайно большое количество опытов. Однако влияние некоторых факторов на процесс объемного дорнования можно установить путем результата анализа работ, проведенных в этом направлении вышеназванными авторами. Это позволит провести некоторый отсев из общего массива факторов и оставить для проведения полных факторных экспериментов наиболее существенные или интересующие нас факторы.
Оптимизация условий обработки колец свободным дорнованием
Одной из ключевых задач, возникающих при разработке прогрессивного технологического процесса, является выбор оптимальных режимов его осуществления. Решение этой задачи состоит в том, чтобы на основе знания свойств заготовки инструмента, механизма их взаимодействия в процессе обработки, кинематических и динамических возможностей оборудования, назначить такие режимы осуществления процесса, которые обеспечат формообразование детали в соответствии с техническими условиями на ее приемку при наименьших затратах общественного труда.
Наиболее универсальным методом условий обработки деталей является симплексный метод решения задач линейного программирования [32,70], который заключается в том, чтобы по заданным исходным данным определить параметры обработки, при которых критерий оптимальности достигал бы минимума или максимума в зависимости от его характера. Поэтому правильный выбор критерия оптимальности играет важную роль в решении поставленной задачи.
В качестве критерия оптимальности примем наименьшие значения критериев оптимизации, которые в значительной степени определяются углом заборного конуса инструмента и шириной его цилиндрической части.
При указанных выше режимах была обработана партия колец в размере 1000 штук. Из этой партии была отобрана выборка в объеме 100 колец. Результаты замеров данной выборки были сведены в табл. 4.1, далее были, определены статистические характеристики эмпирических распределений, затем построены эмпирические кривые распределения, по их внешнему виду были определены, к какому теоретическому распределению они приближаются, далее была проведена оценка близости эмпирического распределения к предполагаемому теоретическому [107,111,153,171].
С целью удобства обработки статистических данных большой выборки наблюденные значения разбивают на интервалы (разряды). Число таких интервалов должно быть не менее не менее 9-15 при выборке 100 и свыше. Величина разряда должна быть больше величины деления шкалы измерительного инструмента, которым производился замер деталей в выборке, для того чтобы можно было этим компенсировать погрешности измерения.
После установления величины и числа разрядов производится подсчет частот по каждому разряду, составляется таблица распределения, вычерчивается практическая кривая распределения и затем производится определение статистических характеристик распределения.
Сравнивая точность свободного дорнования получается на много выше с токарной обработкой колец. Как видно, максимальное значение отклонения формы для внутренних диаметров составляет 10 мкм; а для наружных диаметров составляет это значение равно 20 мкм. Это - очень высокая точность, соизмеримая с точностью, получаемой при шлифовании колец.
Для сравнения микроструктруры колец, изготовленных традиционным методом и методом раскатки и свободного дорнования, был проведён их сравнительный анализ. Твёрдость кольца, изготовленного традиционным методом составила величину 62,5 - 63,5 HRC3, тогда как кольцо изготовленное новым методом имеет твердость не менее 63,5 - 65 НЯСэ.
Микротвёрдость в сечении колец по краю дорожки качения измерялась на расстоянии 0,03 — 0,04 мм от её края.
Ниже приведены результаты измерений микротвёрдости кольца, изготовленные традиционным методом: 713-772-772-772-742-727-742-742 Нм. Кольца, изготовленные методом раскатки и свободного дорнования: 805-805-805-805-805-805-805-805 Нц.
Микротвёрдость поверхностных слоев колец в зоне бортов в расстоянии от дорожки качения показана в таблице 4.2. Как видно из таблицы 4.2 кольца, изготовленные новым методом, показали более однородную микротвёрдость и твёрдость HRCo, на 2-3 ед. выше стандартных колец.
Микроструктура. Кольцо, изготовленное традиционным методом по микроструктуре: неравномерно травящийся скрытокристаллический мартенсит + избыточные карбиды, соответствующей баллу 2 шкалы З РД 37.553.010.
