Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние проблемы. Цель и задачи исследования 8
1.1. Проблемы обеспечения качества изготовления тонкостенных изделий при обработке лезвийным инструментом 8
1.2. Анализ существующих подходов к исследованию остаточных деформаций при обработке точением тонкостенных изделий с учетом технологической наследственности 24
1.3. Современные подходы к решению задач управления качеством обработки с учетом характеристик технологической системы и методов диагностирования свойств поверхностного слоя изделия 29
1.4. Цель и задачи исследования 45
2. Формирование свойств поверхностного слоя тонкостенных изделий при обработке точением 46
2.1. Экспериментально-расчетное определение технологических остаточных напряжений в поверхностном слое тонкостенных изделий из жаропрочных сплавов 46
2.2. Деформирующая способность технологических остаточных напряжений при обработке точением тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания 57
2.3. Упрощенная экспериментально-расчетная методика определения остаточных деформаций полотна диска после механической обработки 63
2.4. Выводы по главе 2 66
3. Моделирование рациональных условий обработки точением тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания из жаропрочных сплавов с учетом требований по качеству поверхностного слоя 67
3.1. Исследование влияния технологической наследственности на остаточные деформации тонкостенных дисков при их механической обработке 67
3.2. Управление остаточными деформациями тонкостенных дисков при механической обработке по данным контроля качества поверхностного слоя 75
3.3. Моделирование условий обработки тонкостенных дисков с учетом требований по точности и качеству поверхностного слоя 82
3.4. Выводы по главе 3 86
4. Экспериментальное исследование условий обработки тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания из жаропрочных сплавов 87
4.1. Аппаратура и программный комплекс неразрушающего контроля качества поверхностного слоя при обработке точением тонкостенных дисков 87
4.2. Метрологические характеристики аппаратуры неразрушающего контроля качества поверхностного слоя при обработке точением тонкостенных дисков 95
4.3. Сопоставительные расчетно-экспериментальные исследования остаточных деформаций при обработке точением тонкостенных дисков 103
Выводы по главе 4 115
Результаты и выводы по диссертации 118
Литература 120
Приложение 132
- Анализ существующих подходов к исследованию остаточных деформаций при обработке точением тонкостенных изделий с учетом технологической наследственности
- Деформирующая способность технологических остаточных напряжений при обработке точением тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания
- Управление остаточными деформациями тонкостенных дисков при механической обработке по данным контроля качества поверхностного слоя
- Метрологические характеристики аппаратуры неразрушающего контроля качества поверхностного слоя при обработке точением тонкостенных дисков
Введение к работе
Работоспособность технологических машин различного назначения в значительной степени определяется качеством изготовления деталей [1], причем, повышенные требования предъявляются к маложестким тонкостенным деталям [2], работающим в особо тяжелых условиях эксплуатации. Определяющим здесь является повышение эксплуатационных свойств функциональных поверхностей, работающих в условиях повышенных рабочих нагрузок [2 ... 4]. Одним из основных факторов, влияющих на условия эффективной эксплуатации рассматриваемых деталей, являются остаточные деформации [5 ... 7], которые существенным образом зависят от температурно-силовых режимов работы [8,9].
Остаточные деформации формируются в результате перераспределения и релаксации остаточных напряжений в металле поверхностного слоя деталей [10]. В современном машиностроении сложилась практика оценки остаточных напряжений методами разрушающего и неразрушающего контроля [8]. Однако известно, что износостойкость, усталостная прочность и некоторые другие эксплуатационные свойства изделия определяются не только величиной остаточных напряжений на поверхности, но и характером их распределения в металле поверхностного слоя [5,11,12]. Это требует формирования новых подходов к формообразованию остаточных напряжений в металле поверхностного слоя изделий с учетом особенностей технологических систем механической обработки.
Данная проблема является особенно актуальной при изготовлении деталей типа тонкостенных дисков для авиационных двигателей и энергетических машин [2,4]. Высокие стоимость и требования к
надежности указанных деталей ведут к необходимости гарантированного обеспечения заданного уровня остаточных напряжений в металле поверхностного слоя. Одним из путей решения указанной задачи является разработка новых методов математического моделирования остаточных деформаций тонкостенных дисков посредством выбора рациональных параметров технологических систем механической обработки и средств контроля при их изготовлении.
Это определяет актуальность научно-технической проблемы обеспечения высокопроизводительной механической обработки тонкостенных дисков с гарантированным получением требуемого качества. В данной работе рассмотрены теоретические и технологические основы решения указанной проблемы на примере обработки точением деталей типа дисков. Работа выполнена в рамках ряда отраслевых научно-технических программ: «Гибкие и автоматизированные производства», МНТК «Надежность машин» и др.
Целью работы является повышение качества изготовления тонкостенных дисков при обработке точением на основе управления их остаточными деформациями.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
- формирование свойств поверхностного слоя тонкостенных изделий
при обработке точением;
экспериментально-расчетное определение технологических остаточных напряжений в поверхностном слое тонкостенных изделий из различных металлов и сплавов;
- определение деформирующей способности технологических
остаточных напряжений при обработке точением тонкостенных дисков
сложного поверхностного очертания с целью управления их остаточными
деформациями;
- выполнение комплекса экспериментальных исследований с целью
обоснования правомерности полученных теоретических положений и
выводов;
разработка инструментальных средств, обеспечивающих определение деформирующей способности остаточных напряжений в металле поверхностного слоя;
выбор рациональных условий обработки с целью минимизации остаточных деформаций деталей типа тонкостенных дисков;
разработка научно обоснованных технологических рекомендаций для реализации результатов работы в производстве.
Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:
- предложен метод экспериментально-расчетного определения
остаточных напряжений в поверхностном слое тонкостенных изделий как
основа формирования их деформирующей способности и характера
действия в металле поверхностного слоя;
- разработаны модели определения деформирующей способности
технологических остаточных напряжений при обработке точением
тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания с целью
управления их остаточными деформациями;
- созданы эффективные методики управления остаточными
деформациями тонкостенных дисков при механической обработке по
данным контроля качества поверхностного слоя.
Практическая ценность выполненных разработок заключается в следующем:
- разработаны алгоритмы и программы, обеспечивающие управление
остаточными деформациями тонкостенных дисков при механической обработке по данным контроля качества поверхностного слоя;
выполнен измерительно-вычислительный комплекс
неразрушающего контроля остаточных напряжений в поверхностном слое тонкостенных изделий;
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием отдельных положений теории резания, теории колебаний, современной вычислительной техники; удовлетворительным совпадением результатов расчетов и экспериментов; положительным эффектом внедрения разработанных методик и предложенных технологических рекомендаций в промышленных условиях.
Реализация в промышленности. Программный комплекс
автоматизированной системы направленного формирования
деформирующей способности остаточных напряжений при обработке точением тонкостенных дисков использован в условиях действующего производства. Выполненные работы приняты к внедрению на предприятиях машиностроения России и Украины (ОАО «Уралмаш», НПП «Сигма-Тест», ОАО «Пумори Северо-Запад», ФГУП «Завод им. М.Я.Климова, ОАО «КОНСТАР» и др.).
Апробация работы. Результаты, представленные в диссертации, фрагментарно докладывались в интервале 2003-2006 г.г. на ряде научно-технических конференций, совещаний и семинаров в г.г. Екатеринбурге, Белгороде, Барнауле, а также в Санкт-Петербургском институте машиностроения, отделении "Машиностроение и инженерная механика" Российской Инженерной академии.
Анализ существующих подходов к исследованию остаточных деформаций при обработке точением тонкостенных изделий с учетом технологической наследственности
При изготовлении тонкостенных дисков и других аналогичных изделий существует проблема обеспечения заданных размеров и формы изделия. Она связана с тем, что сама заготовка имеет высокую податливость. Указанное приводит в свою очередь к снижению запаса устойчивости. При этом в процессе обработки имеют место погрешности, связанные с дефор-мативностыо, а также интенсивный износ режущего инструмента, вызванный повышенным уровнем вибраций [42 ... 45].
Для решения задачи учета деформативности в технологической системе требуется разработка математической модели. Опыт разработки и использования подобных моделей уже имеется [13,46,47]. Соотношение размеров и формы маложестких деталей машин, таких как диски, фланцы и полости позволяет рассматривать их в виде оболочки открытого типа [5, 49]. Механическая обработка их имеет свои особенности. Они заключаются в том, что при точении обработка осуществляется эквидистантным методом, причем последовательность съема определяется ходом технологического процесса [19]. Съем металла оказывает значительное влияние на деформативные характеристики изделия. Наличие указанных особенностей практически исключает возможность аналитического решения задачи. Наиболее целесообразным здесь принято считать решение в дискретной постановке. Опыт расчета подобных конструкций уже имеется [49,50]. В указанных работах в качестве базового метода расчета принят метод конечных элементов (МКЕ) [50 ... 53]. Применительно к изделиям типа оболочек целесообразно рассмотреть объемную задачу МКЕ. Существуют па кеты программ, реализующие данный метод [50]. Они являются универсальными и требуют очень большого объема вводимой информации, причем по ходу обработки необходимо учитывать снимаемый припуск. Поэтому необходима разработка алгоритмов автоматизации разбивки профильной части изделия по их размерным характеристикам и конфигурации на основе классификационных признаков.
При взаимодействии режущего инструмента и заготовки возникают силы резания, которые определяют условия деформативности модели и обязательно должны учитываться в расчете. В настоящее время накоплен достаточно большой опыт определения сил резания [5, 54,55,56]. Однако в рамках дискретной многомерной модели необходимо иметь возможность приведения сил резания к ее узлам. Эта задача была решена применительно к различным моделям [49,51]. Модели, принятые для рассмотрения изделий типа тонкостенных дисков, требуют дополнительного решения данного вопроса.
Проблема учета остаточных деформаций тонкостенных дисков в рамках дискретных моделей состоит в математическом описании их действия. В работах [5,27,59] действие деформирующей способности остаточных напряжений рассматривается путем введения в рассмотрение интенсивности поверхностных сил (см. рис. 1.8).
Такой подход не полностью отражает физическую сущность деформирующей способности остаточных напряжений, которая по своей сути не является поверхностной силой. Ее действие нуждается в дополнительном физическом обосновании.
Существует также проблема учета переменности припуска, которая влияет на достоверность расчета сил резания. Так как отклонение припуска от эквидистанты к поверхности детали имеет характер, близкий к случайному [58], а также в связи с большой площадью обрабатываемой поверхности, целесообразно отказаться от математического описания поверхности заготовки. В данных условиях необходимо обеспечить сочетание идеализированной эквидистантной поверхности заготовки, у которой припуск равен эквидистанте к поверхности. При этом учет реальной переменности припуска целесообразно осуществлять на основе использования адаптивных систем управления [55]. Такой подход возможен при условии программной адаптации на этапе подготовки управляющей программы с учетом систематических погрешностей обработки.
Таким образом, для повышения производительности станков с ЧПУ и обеспечения требуемой точности при точении маложестких заготовок типа дисков и фланцев необходим корректный учет деформативных характеристик технологической системы на основе обоснованной дискретной модели.
При изготовлении изделий типа дисков, фланцев, полостей, сосудов, резервуаров и др. применяют различные методы сварки [33]. Эксплуатационная надежность таких деталей обеспечивается качеством сварки [34]. Неразрушающий контроль напряженного состояния в сварном соединении позволяет получить эпюры технологических остаточных напряжений на различных участках изделия [8,9]. Таким образом, появляется реальная возможность выполнить расчет остаточных деформаций изделия в целом и оценить характер перераспределения внутренних напряжений. Такой ана лиз позволяет расчетным путем определить места концентрации напряжений. В зависимости от условий предполагаемой эксплуатации можно поставить вопрос об упрочнении отдельных участков изделия со сварными соединениями. Что касается изделий, находящихся в условиях реальной эксплуатации, то их дефектация реализуется по тем же правилам. При правильной постановке задач мониторинга состояния изделий появляется возможность оценить изменение напряженного состояния в зонах концентрации напряжений [24].
Задача повышения качества машин должна решаться путем повышения качества всех входящих в них деталей. Однако, это требование не может быть распространено на все детали в равной степени. Существует круг деталей, которые в наибольшей степени определяют качество всей машины. Для таких деталей достигнуты весьма высокие показатели геометрической точности [31]. Это достигается применением жестких и точных станков с использованием специфических методов обработки и высокоточных измерительных устройств.
Большую группу составляют детали типа тонкостенных дисков колец, втулок и гильз и др. Достижение в производственных условиях высоких показателей качества может быть рассмотрено как своеобразная технологическая надстройка над основой в виде типового процесса обработки деталей.
Расчетно-аналитический метод определения показателей качества основан на оценке действия каждого из элементов технологической системы [3,10]. В первом приближении оценивают значение шести элементов системы еще до начала ее функционирования или даже до создания такой системы в металле.
Деформирующая способность технологических остаточных напряжений при обработке точением тонкостенных дисков сложного поверхностного очертания
Представление о действии деформирующей способности остаточных напряжений в виде приведенной к поверхности моментнои нагрузки дает возможность рассмотреть ее влияние на формирование остаточных деформаций тонкостенных дисков. Рассмотрим сначала задачу об остаточных деформациях тонкостенной широкополой балки постоянного поперечного сечения (см. рис.2.4). Балка имеет ширину Ь, толщину h и длину і . Представим ее положение в системе координат 0т так, как это показано на рис.2.4. Балка имеет две плоские горизонтальные поверхности - верхнюю (в) и нижнюю (н). Данные поверхности механически обработаны по различным технологиям. Необходимо определить величину и направление перемещения точки U конечного поперечного сечения балки. По аналогии с (2.20) - (2.21) определим моментные нагрузки, действующие на указанных поверхностях. Для этого на каждой из них выделим элементарные участки размерами d,xdr. Особенности размеров и формы балки позволяют рассматривать в условиях однонаправленного действия деформирующей способности остаточных напряжений - момента т (см. рис.2.4) [19]. Деформирующие способности остаточных напряжений со стороны верхней 1св и нижней 1сн поверхностей будем рассматривать, как приведенные моментные нагрузки. Тогда производные крутящих моментов drrbB и dlTbH на элементарных участках d xdr) для верхней и нижней поверхностей будут соответственно равны: Полные моментные нагрузки относительно оси 02, для верхней и нижней поверхностей могут быть получены в результате двойного интегрирования
Если предположить, что деформирующие способности остаточных напряжений на верхней Ьв и нижней Ьн поверхностях постоянны, то выражение (2.27) - (2.28) могут быть существенно упрощены Тогда полный крутящий момент ГГЬ с учетом (2.29) - (2.30) может быть определен следующим образом Вертикальное смещение точки U конечного поперечного сечения балки (см. рис.2.4) будет определяться зависимостью где Е - модуль упругости второго рода; J с - момент инерции поперечного сечения балки относительно оси 0,, Je = Перейдем к определению остаточных деформаций тонкостенного диска. Построим его дискретную модель. Для этого разобьем диск на элементы набором диаметральных и радиальных сечений (см. рис.2.5). Полученная таким образом сетка разбивает полотно диска на элементарные криволинейные четырехугольники, ограниченные двумя радиальными и двумя диаметральными сечениями (см. рис.2.6). Для упрощения можно соединить прямыми точки пересечения этих сечений так, как показано на рис.2.6. Полученный четырехугольник ABCD будет иметь форму трапеции. Стороны четырехугольника формируются следующим образом: сторона АВ - пересечением j-ro диаметрального сечения і-м и і+1-м радиальными сечениями; сторона ВС - пересечением і+1-го радиального сечения j-м и j+1-м диаметральными сечениями; сторона CD - пересечением j+1-го диаметрального сечения і-м и і+1-м радиальными сечениями; сторона AD - пересечением і-го радиального сечения j-м и j+1-м диаметральными сечениями. В общей системе координат Oxyz полотно диска расположено в плоскости хОу (см. рис.2.5). Каждый элементарный четырехугольник раСПОЛОЖеН В МеСТНОЙ СИСТеме КООрДИНаТ Оу Гу В ПЛОСКОСТИ Оц Г];. Положение каждой местной системы отсчета Оу ту по отношению к общей системе отсчета Oxyz определяется матрицей направляющих косинусов [50,52]. С увеличением плотности разбивки погрешность дискретизации полотна диска уменьшается. Определение остаточных деформаций полотна диска будем осуществлять на основе дискретных элементов (см. рис.2.6). Основное направление остаточных деформаций в элементе соответствует оси Оу у. При этом действие деформирующей способности остаточных напряжений в рассматриваемом дискретном элементе будет определяться крутящими моментами тс: и m i. По аналогии с (2.25) - (2.31) они определяются совместным рассмотрением действий деформирующих способностей остаточных напряжений верхней и нижней поверхностей элемента (см. рис.2.6 по аналогии с рис.2.4)
Управление остаточными деформациями тонкостенных дисков при механической обработке по данным контроля качества поверхностного слоя
Выполненный в гл.1 анализ состояния проблемы показал, что существующие на сегодняшний день средства неразрушающего контроля остаточных напряжений являются пассивными [8], что не позволяет реализовывать схемы активного контроля в процессе резания, а требует отдельных контрольных операций. Изложенное позволяет сформировать стратегию управления механической обработкой тонкостенных дисков по критерию минимума остаточных деформаций в следующих конкретных ситуациях: 1. Управление процессом резания при обработке точением полотна тонкостенного диска по результатам контроля остаточных деформаций. 2. Управление процессом резания при обработке точением полотна тонкостенного диска по результатам контроля остаточных напряжений. 3. Технологическая подготовка механической обработки тонкостенных дисков. 4. Отладка отдельных операций механической обработки тонкостенных дисков при запуске новых технологических процессов. Рассмотрим варианты стратегии при решении задач управления механической обработкой тонкостенных дисков для каждой из четырех перечисленных конкретных ситуаций. Алгоритм 1. Управление процессом резания при обработке точением полотна тонкостенного диска по результатам контроля остаточных деформаций. 1. Точечный контроль остаточных деформаций полотна диска с определением величин Zj : методом прямого замера индикаторами от общей установочной базы (см. рис.3.2). 2. Зонное разделение остаточных деформаций на составляющие 3. Зонный расчет крутящих моментов rat; от действия деформирующей способности остаточных напряжений 4. Зонное разделение действия деформирующей способности остаточных напряжений по верхней и нижней поверхностям (см. рис.3.2) тогда с учетом (2.42)-(2.43) получаем
Приращение деформирующей способности между верхней и нижней поверхностями диска с учетом (3.4) принимает вид 5. Начальный выбор режимов резания: рабочая подача S устанавливается, исходя из условия обеспечения требуемой шероховатости торцовой обрабатываемой поверхности (см. рис.3.3) и определяется неравенством Г - радиус при вершине резца; [Rm] - допустимое значение максимальной высоты шероховатости; глубина резания t устанавливается в соответствии с требованиями технологического процесса. 7. Расчет новых зонных значений деформирующих способностей остаточных напряжений 1е:в и Ь:н на верхней и нижней поверхностях диска в соответствии с выражением (2.1). 8. Поправочный зонный расчет крутящих моментов ІГЬ : от действия деформирующей способности остаточных напряжений в соответствии с выражениями (3.3)-(3.4). 9. Поправочный расчет остаточных деформаций полотна диска в соответствии с выражением (2.44). Алгоритм 2. Управление процессом резания при обработке точением полотна тонкостенного диска по результатам контроля остаточных напряжений. 1. Последовательная реализация п.п. 1-7 упрощенной экспериментально-расчетной методики определения остаточных деформаций полотна диска после механической обработки. 2. Зонное определение остаточных деформаций полотна диска 3. Начальный выбор режимов резания: рабочая подача S устанавливается, исходя из условия обеспечения требуемой шероховатости торцовой обрабатываемой поверхности; глубина резания t устанавливается в соответствии с требованиями технологического процесса. 4. Определение значений скоростей резания V;B и V:H в соответствии с выражением (3.7). 5. Проверочный расчет остаточных деформаций полотна диска с переходом к п.1 данного алгоритма. Алгоритм 3.
Технологическая подготовка механической обработки тонкостенных дисков. 1. Разработка попереходной эквидистантной технологии токарной обработки торцовых поверхностей тонкостенного диска при допущении остаточных деформаций в пределах поля допуска. 2. Определение режимов резания для каждого перехода, включающего последовательную обработку торцовых поверхностей полотна диска. 3. Выбор для каждого перехода режимов резания: рабочая подача S устанавливается, исходя из условия обеспечения требуемой шероховатости торцовой обрабатываемой поверхности; глубина резания t устанавливается в соответствии с величиной припуска на данный переход. 4. Расчет допустимых значений деформирующей способности остаточных напряжений между верхней и нижней поверхностями диска на основе совместного решения системы уравнений 5. Расчет зонных значений скоростей резания со стороны верхней и нижней поверхностей диска на основе зависимости (2.1). 6. Проверочный расчет остаточных деформаций полотна диска с переходом к п.4 данного алгоритма. Алгоритм 4. Отладка отдельных операций механической обработки тонкостенных дисков при запуске новых технологических процессов. 1. Обработка резанием полотна тонкостенного диска на режимах, указанных в технологическом процессе. 2. При отсутствии приборов неразрушающего контроля остаточных напряжений - реализация пунктов Алгоритма 1 с целью уточнения режимов резания по критерию минимума остаточных деформаций. 3. При наличии приборов неразрушающего контроля остаточных напряжений - реализация пунктов Алгоритма 2 с целью уточнения режимов резания по критерию минимума остаточных деформаций.
Метрологические характеристики аппаратуры неразрушающего контроля качества поверхностного слоя при обработке точением тонкостенных дисков
Для общих исследований предусматривается следующая технология подготовки образцов. Оба образца подвергаются отжигу в соответствии с режимом, предусмотренным для исследуемого материала. Рабочая поверхность обоих образцов подвергается технологическому воздействию (механическая обработка). Далее образец 1 вновь подвергается отжигу, а образец 2 остается в обработанном состоянии. Для исследования отдельных технологий из партии образцов, рабочая поверхность которых подвергнута данному технологическому воздействию на различных режимах, выбираются два образца. Желательно, чтобы теплофизическое воздействие на рабочую поверхность образцов было различным. Образцы для идентификации должны быть выполнены в виде пластины с размерами рабочей поверхности от axb = 60x50 мм (см. рис.1). Минимальная высота образца составляет h = 5 мм. 2. В каждом из двух образцов вырезают пластину в соответствии со схемой, представленной на рис.4.5. Поперечные размеры пластины bjxhi = 4x2. Принадлежность пластины к данному образцу помечается маркировкой на тыльной части пластины и в месте выреза на образце. На рис.4.6 представлен внешний вид образцов с вырезанными из них образцами свидетелями, которые в свою очередь подвергаются травлению с использованием измерительного комплекса «ПИОН» (рис.4.7). 7. Функцию (4.7), помещают в базу данных по калибровкам. По указанному выше алгоритму были выполнены калибровки для образцов из сплавов 20X13, 12Х18Н10Т, ЭИ-964 и ВТ6 которые были использованы при проведении экспериментальных исследований. С целью определения коэффициента калибровки были проведены испытания стальной листовой заготовки с размерами 700x173x10 мм, материал заготовки - Сталь 20 (Рис.4.9) на стандартной разрывной машине ЦД 200/400 (Заводской № 289/68/6, Инвентарный № 14310) [109]. Испытывался на растяжение образец из сплава ЭИ-698. Измерения аппаратурой СИТОН проводились однократные в трех состояниях нагружения (см. рис.4.10): без нагружения (рис.4.11); 2) нагружение = 5,8 Т (рис.4.12); 3) нагружение = 15,8 Т (рис.4.13). Измерения проводились по средней линии листа, в направлении растяжения в одной области при разных релшмах нагрузки. По полученным эпюрам остаточных напряжений был проведен анализ, который показал следующие результаты:
Известно, что скорость резания играет решающую роль при формировании качества поверхностного слоя изделий. Был проведен эксперимент, моделирующий обработку тонкостенного диска из сплава ЭИ698ВД, что соответствует марке материала ХН73МБТЮ-ВД (см. рис.4.14). В ходе эксперимента были установлены следующие режимы обработки: глубина резания t = 0,5 мм; рабочая подача S = 0,08 мм/об; 3. Анализ остаточных напряжений показал неоднозначное влияние скорости резания на изменение характера эпюры напряжений по глубине. 4. В режимах (а) и (б) эпюра напряжений имеет равновесный характер (см. рис.4.16,а-б), однако, на поверхности имеет место перенаклеп, что не относится к благоприятным эксплуатационным свойствам в виде пониженной усталостной прочности. 5. В режиме (в) также имеет место равновесная эпюра остаточных напряжений с небольшими напряжениями сжатия на поверхности (см. рис.4.16,в).
При этом перенаклеп отсутствует, что свидетельствует о высоких эксплуатационных качествах. 6. В режиме (г) сформировалась практически однонаправленная эпюра напряжений растяжения (см. рис.4.16,г). Такая эпюра напряжений считается крайне не благоприятной. Данный режим можно считать недопустимым. Таким образом, выполненный эксперимент показал, что близким к оптимальному является режим (в). При назначении режимов торцового точения для станка с ЧПУ необходимо стремиться устанавливать режим обработки с дискретно меняющейся частотой вращения, обеспечивающей постоянство скорости резания в интервале V=22 ... 27 м/мин. В порядке реализации алгоритмов управления остаточными деформациями маложестких изделий рассмотрим в качестве примера задачу об остаточных деформациях прямой балки прямоугольного поперечного сечения (см. рис.2.4), выполненной из сплава ЭИ698ВД со следующими размерными характеристиками: длина L= 350 мм, ширина Ь= 50 мм, толщина h= 10 мм. Нижняя поверхность балки получена торцовым фрезерованием, а верхняя - торцовым фрезерованием и плоским ленточным шлифованием. В процессе обработки реализовывались режимы резания, приводящие к однонаправленным остаточным деформациям со стороны верхней и нижней поверхностей балки (см. рис.4.17). Неразрушающий контроль остаточных напряжений показал, что в обоих случаях имеют место напряжения растяжения: верхняя поверхность (см. рис.4.17,а) - I = 164 Н/мм; нижняя поверхность (см. рис.4.17,6) - I = 67 Н/мм. Измерения остаточных напряжений с помощью ИВК СИТОН показали результаты, приведенные в таблице 4.1. Балка подверглась действию поверхностных сил, которое представляет собой момент пары тх, определяемый в соответствии с зависимостями, полученными в гл.2 mx =50-350(164-67) = 16,98кНм .
