автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Хонгирование глубоких отверстий с непрямолинейной образующей на примере каналов стволов охотничьих ружей

Тульский ордена Трудового Красного Знамени ... политехнический институт

На правах рукописи

Волков Игорь Александрович

ХОНИНГОВАНИЕ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ'С НЕПРШОЛИНЕЙНОЙ ' ОБРАЗУЮЩЕЙ НА -ПРИМЕРЕ КАНАЛОВ. СТВОЛОВ ОХОТНИЧЬИХ РУЖЕЙ."

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула —1992

Работа выполнена в Тульском ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте.

Научный руководитель . - доктор технических наук, '•""*

профессор И.А/ Коганов

Официальные оппоненты. - доктор технических наук,

профессор Л.В. Худобин

кандидат технических наук,' Ю.С. Тимофеев

Ведущее предприятие "Тульский оружейный завод"

Защита диссертации состоится £¿-/У-Я. 1992 г.

в "■//" часов на заседании специализированного совета К 053-47.01 ордена Трудового Красного Знамени политехнического института по адресу: 300600, г. Тула,' пр. Ленина., 92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТулПИ.

Просим принять участке в заседании совета или. прислать свои отзывы в двух экземплярах с подписями, заверенными печатью Вашего учреждения, на имя ученого секретаря' специализированного совета по .вышеуказанному адресу.

У/ .

' Автореферат разослан "_" _1992 г.

Учений секретарь специализи- ■

рованного совета, кандидат

технических наук., доцент^И. Федлн

РОСО'^ОКЛН Г ":<»."'-Г • ,

Актуальность работы.Основными зала чаш современного машиностроения являются непрерывное увеличение производительности трупа и повышение качества выпускаемой продукции. Совершенствование технологии изготовления деталей машин во многом способствует решению' постааяанных задач.

Настоящая работа посвящена совершенствованию чистовой и, главным образом, отделочной обработки глубоких отверстий, с которыми приходится" иметь цело во многих отраслях мапшно-строения. В данном случае задача ограничивается тем, что обрабатываемой деталью является ствол охотничьего рукья.

Какал ствола представляет собой глубокое отверстие малого диаметра, имеющее участок с непрямолянейпой образующей -дульное сужение. К поверхности канала предъявляются достаточно высокие требования по шероховатости /£2 0,3 мкм/ и точности фсрМ1.

До настоящего времени чистовая обработка канала ствола осуществляется доводкой свинцовыми притирами. Эта операция, получившая название свинцевания, весьма трудоемка, выполняется с использованием тяжелого ручного труда, вредаа для здоровья рабочего и требует высокой квалификации. Поэтому замена свинцевания канала ствола машинной обработкой (алмаз-нш.гхонннгонанлем), обеспечивающей кроме'устранения вншепере-числз иных недостатков повышение произодлтельноста и качества обработки, является актуальной задачей.

Цель. р.чботн. разработка и внедрение в производство прогрессивного, процесса алмазного хоттговапия глубоких отверстий, имеющих участки с непрямолинейной образующей, установление научно обоснованши рекомендаций по выбору основных конструктивных параметров специального инструмента и ре' жимов обработки.

. Научная- новизна. Разработана математическая модель процесса формообразования глубокого отверстия многорядной ,хо-нинговальной .голоёкой, имеющей.независимый разжим каждого ряда брусков.

Аналитически решена задача деформирования гибкого полут эластичного бруска при контактировании его с обрабатываемым отверстием, имеющим .непрямолинейную продольную образующую. Решение позволяет- определить наименьшее давление разима бруска, обеспечивающее ого ¿прилегание к обрабатываемому •'■ отверстию,, и установить функция распределения вдоль продзль-

ной образующей деления, действующего в контакте инструмент-обрабатываемая деталь, а также наибольшую ширину алмазоносной фольги бруска.

Теоретически обосновано значение максимально допустимого давления, которое может действовать в контакте гибкого полуэластичного бруска с обрабатываемой деталью.

Практическая ценность. Разработан процесс хонингования глубоких отверстий, имеющих участки с Непрямолинейной образующей, позволяющий применительно к каналам стволов охотник чьих ружей заменить тянелый и вредный для здоровья рабочего ручной труд машинным.

Разработан алгоритм выбора основных конструктивных параметров гибкого полуэластичного бруска и давления его разжима.

Реализация работ». Процесс алмазного хоюшгойания глу-бо!сих отверстий внедрен в производство стеолов охотничьих ружей мод. Т03-34 12 калибра на государственном предприятии • "Тульский оружейный завод" с годовым экономическим аффектом 21 тысяча рублей. '

Апробптш работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Совершенствование процессов финишной обработки в машиностроении", Минск, 1975 г.; |:Новое в теории и практике создания и применения'синтетических сверхтвердых материалов в народном хозяйстве"-, .Киев, 1977 г.; Прогрессивная технология обработки глубоких отверстий", Москва, 1979 г., 1985 г.

- на заседании Межотраслевого экспертного- совета по содействию внедрению научно-технических.достижений Всесоюзного' научно-исследовательского института межотраслевой -информации, Москва, 1989 г.;

- на областной научно-технической конференции "Прогрессивные конструкции металлорежущего инструмента и опыт ого эксплуата цли", 'Гула, 1976 г.;

- на заседании ка^оцри "Технология машиностроения" Тульского политехнического института, Тула, 1991 г. .

Работа удостоена: диплома первой степени Всероссийской выставки ШНВУЗа РСФСР "Маташостроительная технология", Уфа, 19:17 г. и серебряной медали ВДПХ СССР, 1933 г.

■ Публикмртя. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, из которых 2 - авторские свидетельства.

Структура и объем ряботы. Диссертация состоит из ввеценил, пяти глав, общих выводов, списка литература и приложения. Основной текст диссертационной работы изложен на 162 страницах машинописного текста и содержит 33 рисунка, 4 таблиц?! и прилбтание.

ОСНОВНОЕ' СОДЕРЖАНИЕ. РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и определена ее цель.

В первой главе рассмотрены. технические требования, предь-■являемые к каналу ствола, п сущвствущий процесс его ;,юханичос-кой обработки. Относительно калий диаметр канала ствола - 13 мм, больная длина - 720 г.тл, низкая язткость стенок и наличие в пульной'часта фасонного участка - дульного сужения, а значительной степени увеличивают трудности его чистовой обработки, сводя до гашимука количество методов, способных эффективно замен;:?:., свинцеглггее.

• Обзор методов, используемых п общем машиностроении . для чистовой обработки отверстий, показал, что наиболее перспективным п литом случае является алмазное-хожшгованне. Процесс хонингоп-ишя к алел применение в различных отраслях ма'линострое-ния и широко исследован советскими и зарубеетымн учеными А.П. Бабичернм, Н.И. Гораецким, 'Л.С.Наерманом, '3.Г., Сапроновым, Ю.С.Сирэ, Ю.Б.. Серебренником, И.Е.Фрагагщм, Чеповещегм и др. Большая .часть исследований выполнена применительно к хонет-гованиго относительно- коротких цилиндрических отверстий. Вместе. с тем процесс хонйнгования глубогах точных отверстий, тлеющий свои специфические особенности, еще мало изучен. Недостаточно исследованы и разработана прогрессивные конструкции инструментов; предназначенные для хонингования глубоких точных отверстий. Анализ известных конструкций инструментов показал, что .для' обработки глубоких отверстий, типа каналов стволов охотничьих руяей' 'успетог'р можно использовать мкогорядные головки с независимым разимом кажцйГФ ряда брусков, а зля обработки' участка .отверстия с яепрямолинеЗпой образукцей -- дульного сужения - полу.эластичщю' бруски й бруски', на -эластичных каучуко-соцёряащих сйяэяах. ЩотарящЩэ головки 'отличается-' высокой

б . ... производительность!) и исправляют изогнутость оси глубокого отверстия. Особый интерес представляют головки с независимым разжимом рядов брусков. Такие головки для обеспечения циг-линдричности не требуют подрегулировок рядов брусков и при определенных условиях позволяют получать плавное сопряжение между цилиндрической частью канала ствола и дульным сужением.

В работах С.Г.Бабаева, Р.Ф.Гасанова, Н.К.Мамедханова, В.И.Сотника. 0.А.Плеханова, Х.Д.Зеттеля и др., посвященных исследованию процесса хонингования глубоких отверстий, большое внимание уделено вопросам обеспечения точности формы обрабатываемого отверстия и производительности обработки, исследовано .влияние на показатели процесса отдельных конструктивных параметров инструмента. Однако остался неизученным процесс формообразования глубокого отверстия многорядными головками, имеющими независимый разжим каждого ряда брусков.

Мало исследован и нуждается в совершенствовании конструкции инструмента процесс хонингования отверстий с непрямолинейной образующей полуэластичными брусками. Рекомендации, разработанные Ю.Б.Серебренником и Н.Г.Келобовым для вершинного хонингования алмазными пол.уэластичными брусками цилиндрических отверстий, в большинстве случаев не могут быть применены для обработки отверстий с непрлмолинейной образующей, например, участка дульного сужения,' поскольку условия работы полуэластичного бруска в рассматриваемых процессах существенно различны.

Рассмотренные выше вопросы предопределили цель и задачи теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в данной работе.

Во второй главо теоретически исследован процесс формообразования глубокого'отверстия многорядной головкой, имеющей независимый разжим каждого рада брусков. Хонингорание данным многорядним инструментом глубокого отверстия осуществляется на коротких ходах. Длина возвратно-поступательного хода инструмента принимается'равной или большей шага расположения рядов брусков головки. При таком ходе инструмента бруски кзадого ряда обрабатывают определенный у.часток отверстия, заходя в крайних положениях: на участки отверстия, .обрабатываемые 'брусками смежных рядов. Если диаметр смежного участка отверстия окажется большим, бруски рассматриваемого ряда соответственно разожмутся и при возвращении на свой участок в результате са-нотсрмот.рцйй-клинового механизма разжийа брусков их давление

на обрабатываемую- деталь увеличится, соответственно увеличится и интенсивность съема.; Таким' образом-в процессе хонингова-ния проасхЬдит; взаимное выравнивание участков отверстия по диаметру,' т.е. обеспечивается его цилшгдричность.

Однако вследствие.того,. что система инструмент-обраба-тываемая, Д8таль'(ИД)в- радиальном направлении не является абсолютно, жесткой",. полного выравнивания между участками не происходит, т..е,. на- стыке' их "могут образовываться плавные рад!аль-ныэ "ступени".

. Лровйцэшше теоретические исследования позволили-установить зависимости, от времени хонингования- величин радиальной отупели Ас " "

Ле = 8исЛ:С„Ье~ЗМ; (1)

.и конусности Дк - ■ V . '

, (2)

где разность радиусов обрабатываемого отверстия в

исходном состоянии .на длине ша^а. расположения . • рядов, брусков. Головкй;, мкм;

Сы - интенсивность съема обрабатываемого материала , при действии.на брусок головки-единичной силы,

- жес'ткость системы 1Щ, -зависящая от конструктив. .яых.'параметров: инструмента.и детали, мим"*1.

При исолёдоьашш предполагалось', что участок, отверстия, обрабатываемой брусками двух смежных рядов, в исходном состоянии'имеет конусность; зависимость' интенсивности съема обрабатываемого .материала-от удельного даЬления бруска .'на деталь .принималась' линейной и: неизменной во' времени хонингования.

.'Графики зависимостей (1; , (2) при различных' значениях жесткости системы'11Д приведены, на рис. 1. ■ .

Крйвые(1, .2)изм9нений величины, ступени в отличии-от кривых изменения конусности(4; 3)имейт экстремальный характер, ' что.подтверждается-экспериментально (кривые-5; 2). Эксперименты проводились йа стволах охотничьих ружей Мо а., Т03-34 •12' калибра-; Инструментом. являлась четырехрядная хонинго'валь-

а .

Ас Дк ИкН мкм

4 -40

О -¡О 2.0: 30 40 50 с 60 '

Рас. I. йаь».сгкм)сть'радиалйю!! ступени /кривые 1,2,5/ • I; конусности /крисне 3,4,6/ от'времени хойиагаЕаний.-отве-рстия шогсрядной головкой: •1-,3„5,6 -Ц.*21 ,-5 Н/киш;-2,4 -Эс-Т0.,?5 Н/мкм; 5,6.результат эксперимента, СмЛ)Д?мкм/Н»деи

.. р»с..- ГиЛккй шлуоляоти.чннй бруеок: I - корпус бруска; 2 - алмазоносная .(.о...Ы'а; 3 - эласткчны.Л слой'.' :'••.• "■;■'

ая головка о брусками 50x3x3 АС4 166/80, ¡'J1, 10СЙ. Хонингова-яё осуществлялось 'при номинальном уде'льнЬьг давления Р = 0,7 Па й скоростях\%к= 35 }л-тн~^)№а/т- 10,4 м-тн"^.

V Выражения (1), (2)позволяют 'прогнозировать точность обра--отки при заданных параметрах инструмента' и обрабатываемой .еталц, определят^ наименьшее- время' хошшгования.

. В третьей главе- теоретически, обосновывается назначение сйовных конструктивных параметров гибкого полуэластичного руска и'.граничннх значений давления его разчсима.

Основными конструктивными параметрами гибкого полуэласти-лого,бруска (рис. 2) являются толщина, и ширина алмазоносно« . ольгп i ■ толщина-'эластичного'1 олоя и податливость на изгиб его ¡еталлинеског'о корпуса.• Этй параметра во многом определяют не 'олысо условия контактирования бруска, с • обрабатываемой деталью, :о и 'в,го. работоспосЬбнос'ть.. "

Алмазоносная.фольга, бруска в-исходном состоянии имеет ;ор?лу .дилпадфнявской .арки,- При яонинговантаг отверстия с непря-голнн'ейной образующей р еэ продольных слоях- возникают цикличес-Я9. .н{апр®Еения, Наибольших значений эти напряжения (О достига-)т в . крайних'слоях

•да - £ ■ -.-ширина фольги ,/вд!;..; '.'.. ■

d -'диаметр обрабатываемого отверстия в рассматриваемом ' сочеяпп^ ж;" •'•.■••.,,.. . • Q ■ - радиус изгиба образующей'обрабатываемого отверстий,

■ . мм'; •''■'-

■ htp.^-iomma алтздносной-фольги, юл; • ■ приведенный' модуль уцрутостд композиционного мате-'

- риала алмазоносной фольги, ,'.Ша.. .

■ .Напряжения но долуды древйить' предел выносливости, лзтерйаяа..фольги для числа А/сцяклов'. нагружзний,.равного количеству нагруяйнзй .фольги в . процессе хокгаговандя наибольшим 1айряжен«ём за г,есь период ей- стойкост.й по износу. В противном случав мойбт рропзой.тя преядэвремшшое разруаенпв'.фол'Еги. 1ля определения т.шсгё.1эльн0 Допустимой шарзга фольги'правую ГЛсть, вйраяэшя f 3 j следует 'приравнять' лреде'лу. выносливости' Ö&).

Прилегание алмаз оноснойфольги бруска к обрабатываемому отверстию в процессе хонинговаяия постигается-за счет .ее деформирования как в продольной, так и поперечной плоскостяхг-' Поскольку брусок в направлениях действия указанных цэ форма-; ций не абсолютно податлив удельное давление по поверхности его контакта с обрабатываемом.отверстием распределяется неравномерно. В связи с этим основные конструктивные параметры гибкого бруска и рабочее давление разжима следует назначать таким образом, чтобы при полном прилеганий 'бруска давление в контакте инструмент-обрабатываемая деталь не превышало бы максимально допустимое давление, так как в противном .случае алмазоносная фольга будет катастрофически изнашиваться.

Чтобы на стадии проектирования процесса обеспечить вы-. полнение вышеперечисленных условий, решена.обратная задача . деформирования трехслойной пластины (бруска) по'форме обрабатываемой, поверхности. С целью упрощения эта задача.решалась в два этапа. Вначале с использованием теории, упругости решалась задача деформирования бруска по форме непрямолинейной образующей обрабатываемого отверстия. При этом брусок моделировался прямым трехслойным стержнем-с легким заполнителем. В результате решения получено выражение, описывающее распределенную нагрузку, необходимую для изгиба стержня-бруска по форме этой образующей: ■

п/г

1-0 ц 1-/ и ■..'"•.

где Г =(Т А (2т 0! Г а) сНа?<ГА (20! '' п /I .: 4 . , , „ « н ' 1„/. / т-з-21 ■

п ~ к - Аз ? 3/ - О -¿Е -

X - продольная координата точки образующей обрабатываемого отверстия;"- •".-. АI - безразмерный коэффициент, (даннив. коэффициенты определяются при аппроксимации, формы продольной . образующей-обрабатываемого отверстия степенным многочленом вида ¿^¿Х ').' £ -• длина' стерши; '*" И - обп^я толщина стержня;

^ ~ осрепленные безразмерные жесткостные характеристики стержня.

. На втором этапе определялось давление деформирования бруска в плоскости поперечного его 'сечения. Оно состоит, из двух составляющих: давления, необходимого для деформирования (изгиба) алмазоносной фольги и давления смятия эластичного подслоя. Удельное; давление, .обеспечивающее.полное прилегание фольги,определялось, так и в работе Н.Г.лелобова, с помощью интеграла Морд. Для расчета давления смятия эластичного подслоя использовалось известное решение задачи вдавливания упругого' цилиндра в жесткую цилиндрическую вогнутуп поверхность большего радиуса. На основании этих решений получено выра-копта, позволяющее, расачитать .давление деформирования бруска в рассматриваемом поперечном аечепии:. .','■-

Где Е». - модуль упругости эластичного резинового подслоя;

.' /)3 - тсшщта эластичного.подслоя;

• . /?,■ -радиус обрабатываемого отверстия, в рассматриваемом . подеречном сечении; .

^г -.'радикс рабочей поверхности бруска в поперечном ,' ' '.сечении'. -.••.•

'■•.. . Часть полученного» выражения взята по модулю, так как'оно также ; справедливо. и для-'случая, когда Й,<Й2 .-.Если ;кв в данное выражение вместо подставять 'функцию со,(х) , график которой .. соответствует продольной образующей, а каждая■ из ординат равна 'радиусу отверстий в соответствующем сечении, то.ца таким обра' эЬ»'п«^учш;Фх1!ккю?| • опи'снчакщута распределение вдаль, этой образующей компенсируииртх'давлентгй. Эти давления нутпы дяя • ' компенсация несовпадения й-каждом ЙЭ поперечных сзчечт! гнусов рабочей поверхности бруска и обрабатызЛемого ог.прстп"

Предположим, что.ужа ná первом этапе при действии на бросок давления Р^, то есть после изгиба бруска по форма продольной образующей. отве'рстия, возникающие в кажцрм поперечной се-' чении контактные давления К( (X) равны или больше соответствующих компенсирующих давлений Р«(Х) , то.тогда прилегание бруска с отверстием.будет достигнуто как в-продольном,-так й по-, перечном направлениях, Однако на практике) как,правило, .это условие, не выполняется, то есть после изгиба бруска:по форме ; продольной образующей необходимо действие на брусок некоторого-дополнительного давления Р^. •■-.•-.. ,-.-'.

Таким образом, наименьшее давление ра-зжима брусков .складывается из давления'Р^, 'необходимого для изгиба бруска в. -продольной плоскости но форме образующей обрабатываемого. -отверстия, и дополнительного давления Pg, обеспечивающего дополнительное деформирование рабочей поверхности, бруска в каждом' -поперечном сечении по дуге окружности,- соответствующей -радиусу отверстия в этом сечении,-. . - -."'••' ■

. ' . . ' Яп- . . " . .\т)

Первое слагаемое распределяется функцией Cfo(x) (Í) и .заЕисит от ее максимального значения: " ' ;■••.-..

' 1 ■ '■ • ". '< :- .• • pi ~Т У™* • '' • (о)

Второе слагаемое Pg численно -равно .наибольшей"разности, между, функциями ?к(х) и К,(Х), то есть ?2 = Рдпюд. (9)

„ ' Я СО- КМ рн(х) >к,(х) •

800 Н ' „ . (ш)

Функция контактного -'давления К,(х) определяется следующим 'выражением . ' ...-.'■'- .'• ■ ''

К,(Х) -%max) . . (и) .

Учитывая сложность! используемых выражений, отыскание наименьгааго давления размад^ 'обеспечивающего полное приле-'. ганке бруска, 'целесообразно выполнять с ПрмощьЬ'ЭШ." . '•.."

Для предупреждения катастрофического износа алмазоносной фольги необходимо проверить - не превышает ли давление, действующее в контакте бруска с обрабатываемой деталью, в каком-либо из. поперечных сечений максимально допустимое, давление [РК1)]. Выражение, определяющее[Ркр ] , получено в результате анализа силового взаимодействия единичного алмазного зерна с обрабатываемой деталью и связкой, в которой оно закреплено, при приравнивании глубины внедрения зерна в обрабатываемый материал величине сближения рабочей поверхности бруска с обрабатываемой поверхностью:- g ЛЛб^В (MM) J

шйлах '

■ (12)

-

„„» А - «А Л (Jbrndk^ ' г V ЯАШШР -

Rmgxf, Rmij/z - максимальная высота микропероиностей поверхностей обрабатываемой детали и инструмента,

. > . ^ ■ Rrrax ~Rmoxl' + RmaxZ »

у, и Ь/, ггийг---параметры опорной кривой поверхностей детали к инструмента , ])= У, * ' ;

1qti , &Т2. - пределы текучести'обрабатываемого материала и связки;

В -средневзвешенный размер- абразивного зерна принятой-зернистости;

Г(у') - гамма-функция.

• ' При выводе зависимости(12)сближение определялось выражением, приведенным в работах И.Х.Чеповбпкого и полученным применительно н условию пластического контакта шероховатых поверхностей, Кроме того, сделаны следующие допущения: катастрофический износ полуэластичных брусков наступает, когда зерна деформируют связку не только упруго, но .и пластически; на зерно действует- лишь нормальная составляющая силы резания; в качестве модели зерна .принята сфера; микровыступы рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой'поверхности представлены сферическими сегментими.

Эксперименты по конингованию -полуэл.астичними брусками ACM -10/2й образное из гермоулучшенноя стали 50А предварительно обработанных развертыванием показали удовлетворительное соответствие теоретическим расчетамркр | = 0,51 МПа(разность не превышает tJL,

Ъ') . Полученные результаты согласуются также с Данными Б.Н.ВаЙнштеЯна, 1).В.Серебренника И.др. ■

Систематизация: расчета, осношых .конструктишых йарамвт-' ров гибкого полуэластичного бруска ц давления его'разжима • осуществлена с помощью разрайоФанного алгоритма,'''".':' •. • •• В четвертой главе изложены результаты/-экспериментального ' исследования процесса хоншговашш гибкими полуазвстпчньши брусками. Проведены эксперименты' по' изучению влияния парамет- . ров хошн.гования: на основные 'его показатели, проведана:'.оптимизация процесса.' .' ':"' - . 'v ' ;' ! '. '..V.;- ' -.'

. Эксперименты .проводились на модернизированном свинцеваль-ном станкё.мод. GXC-ЗМ. 'Прп проведении' йксперкмёытов, ислользо-вались' специальные конструкция *сн1ШГОвальных тол'ойок, 'оснащенные гибкими пблуэластичныда'брусками различных зернистостей и" марок алмазов:. ЛШ,2.0/14, A&Í -40/2S, АС2:'50/40,; АС6:"50/40, '.-' . AG2 80/63,'АС'2 10Ö/3Ü, АС6.100/80. Хошшгованле RpobOÄiocb.' при Vö< = 35 м мин--1- .'8: каче ство . образцов использовались стволы, охотничьих руяСей-йрц. ÍÜ3-34 12'калибра И тонкостенные втулки-длиной 150 мм. и вку'^епаим' дааглот{;э^!-18 'км,. каготозлйшыо йз .' тврмоулучшеивгой (ШС}23. .'.32) гяакл.'бОРА. Технологическая: .;•, жидкость, состоящая "из масла ЙЗА-" 78t,. керосина - 20% й- олеиновой кислоты - 2%, подавалась в зону, тЬбработки под'давлейгём. 0,1.. .0,2 гша. V • ' '■ .'-.""' ■•'":.

Шероховатость исслёдуемой поверхности., измерялась лрофи- ' . л эгра^ом-ирофиломе'тром мод.: 201 и'профилографаы*про$ило\ютром ' мод. - 250 завода "Калибр", В труднодоступнйх' учй-йтках'измерение шероховатости. г:ро;1зло;р!.тссь-. по defiii.: • сЛа.?ж,:, .дйя' получения ' которых разработано Специальное'устройство,'Измерение йийметра каналов стволов -выполнялось .'сп.9вдаль!шм:.'нутромером индакаторио-го типа, '- ■"'■''. ■•'■' ''/' ' ''.' '■.-'-'

Полученные экспериментальные зависимости 'дослужили основой для, оптимизации процесса хонингования:, В качестве.'критерия оптимизации выбран наиболее универсальный, показатель:процесса, учитывающий, одновременно производительности обработки"и износ • ■ инструмента, а именно'себестоиг&сть. (Ó) снятия хонянгованиеи грамма обрабатываемого .материала, .'Варьируемыми ^aKTopáMfi являлись .удельное давление разжима брусков Pyä и скорость .Ven •' .'возвратно-постуйагельного ласкания. ■ ;"' ' • ' .

.: Ч*обы при; экспериментах, исключать'.влияние- на пок&^тели'. процесса исходной шероховатости, образцы предварительно обрабатывались трехкратный хонингованном -До -Шерохойатоьтаг 0,8 мкм, В результата-роализ&цйи ко.^рзицийннрго'рйтаЛельного.

униформплана■построена модель второго порядка:

С =. '0,2992 - 0,3014^,- 0,0113\/вг1+ 0,0020,092РУ29+ 0,000351^.

Из полученного'уравнения и условия минимума себестоимости определен оптимальный режим хонингования: Руд= 1,47 'ЛПа,

Ю,4 м-мин-1. .

- Пятая глава посвящена внедрению процесса алмазного хо-нингования -в производство стволов охотнич7)их ругай, которому предшествовали разработка хонингованного инструмента и модернизация свинцеваяыгого станка.

С учетом специфики ствольного производства разработаны конструкции гибких брусков л многоряцных хонг.нгопалышх головок. Головка для чертювого и получистового хонингования имеет два ряда лестклх брусков, разжим которых осущестачяэтсп независимо конусными валиками подзчи. Для обработки участка дульного сужения в третьем ряду гоЛовки расположены гибкие полу эластичные, бруски. Гибкие бруски раз.тлмаются непосредственно давлением масла, подаваемого в подбрусковие полости головки. Головка для чистового хонингования согорчнт три ряда Зрусков на эластичных каучукосоцер.тащих связках. Бруски разжимаются непосредственно давлением масла.

. Для чернового хонингования цилиндрической части канала используются бруски АС6 100/80, ГЛСЗ, 100?, для получистового хонингования - АСЧ 40/28, М1, 10035. Дульное суяение на этих операциях обрабатывается гибкими полу эластичными брусками с алмаза',от ЛС2 50/40. Чистовое хонинговаппе осуществляется многорядной головкой с брусками'. АС2 50/40 Р11/Р9, 5С$. Ка всех операциях хонингования\£к= 35 м-ьян"1, Увп= 10,4 м-мин-1, давление разжима брусков на черновом хонинговашги в течении времени обработки детали ступенчато..изменяется. Так, в начале периода Т = 0,5 мин ¡¡а гибкие. бруски действует даачение 0,5 ¿Па,. на кесткие - 0,2 'Ша. Далее, в оставшийся период обработки Т = 2 мин, на гибкие бруски действует давление 1,47 МПа, ка жесткие - 0,6 ;Л11а. Давление при получи птозом хонинготнип з течение всего периода обработки Т0 = 2,5 мин не изменяется и зоответствует давлению второго периода чэрнового хонингояанпл. Три чистовой обработке давление разглма брусков Ри= 0,6 '.Ша, зремя Т0 =* 2,5 глин. ....'■■

Разработанный процесс алмазного хонингованин внедрен на государственном предприятии. "Тульский оружейный завод" в производство стволов охотничьих ружей Т03-34 12 калибра с годо-^-вым экономическим эффектом 21 тыс. рублей (в ценах 1991 года). Программой завода на 1992 год запланировано внедрение процесса хонингования и на других моголях охотничьих ружей, выпускаемых на данном предприятии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РйЗУЛЪГАМ ПООЛЕДОВШШ

1. Разработана и экспериментально ноатверчцена математическая модель процесса формообразования глубокого'отверстия шогоряд-ным инструментом, имеющим независимый разжим каждого ряда брусков, отражающая качественные и количественные связи между:

а)технологическими параметрами процесса хонингования и отдельными конструктивными параметрам! инструмента и. обрабатываемой детали, определяющими их жесткость в радиальном направлении;

б)погрешностью фор?,г; обрабатываемого отверстия до и после-хонингования в зависимости от времени обработки. Исследование математической модели процесса формообразования и экспериментальная проверка показачн, что точность обработки (отклонение от правильного, цилиндра) глубокого отверстия многорядним инструментом зависиг от режугдей способности брусков й приведенной г.есткости в радиальном направлении системы инструкент-обрабатываемая деталь. С увеличением каждого из "этих параметров точность обработки понижается. , ■ .

2. При хонинговании отверстия многорядной головкой, имеющей самотормозящий механизм' разжима брусков, например, клино-. вой и независимый разжим рядов брусков, точность обработки (цилиндричность отверстия) достигается'за счет взаимной са-моподнастройки брусков смежных рядов. Для обеспечения само^ . поднастройки бруск,ов в процессе хонингования 'длина возвратно-поступательного хода инструмента относительно обрабатываемой' детали должна быть равна или больше шага расположения рядов брустсов. Практика показала, что после чернового хонингования канала ствола многоряяной головкой- нещгошдрйчность не пре- . видает 0,02 мм, нег.рутлооть - 0.,01 мм.

. 3. В процессе хонингования отверстия с н'епрямоЛинейной образной важным:является установление оптимального уровня упель'нсго давления разжима гибких полу яда с тачных брусков. •.

В диссертации выведены зависимости, позволяющие с учетом исходной шероховатости, геометрии продольной образующей обрабатываемого отверстия, твердости обрабатываемого материала и характеристик брусков определять как величину максимально допустимого удельного контактного давления (при перехода через этот предел алмазоносная фольга катастрофически изнашивается), так и величину мишаюлыюго давления, при котором еще обеспечивается изгиб полуэластичного бруска по форме непрямолинейной образующей. Рассчитанные, для конкретной технологической задачи (хонингование стволов 12 калибра с пульным сужением) величины максимально допустимого([РК|,] = 0,55 ЛЯа при Р2; 15 мкм, 23 мкм, = 2, 6 = 2,44 и минималь-

ного Рг„|п= 0,21 !Д1а)давлений хорошо согласуются с результатами эксперимента и внедрения процесса.

4. Для увеличения производительности хонинговгшия ширина алмазоносной фольги гибкого бруска назначается по возможности наибольшей. Ширина фольги ограничивается кривизной продольной образующей обрабатываемого отверстия и ого диаметром. Чем

■больше диаметр и меньше кривизна, тем больше может быть ширина фольги (для дульного сужения стволов охотничьих ружей 12 калибра ширина фольги принимается равной 4 ¡мл).

5. На основании зависимостей, полученных при исследовании процесса" хошшгсгвания гибкими полуэластичныш брусками отверстия с непрямолинейной образующей, разработан алгоритм расчета основных конструктивных и технологических параметров брусков, рабочего давления разжима брусков.

. 6. Результаты теоретических, экспериментальных исследований и конструкторских разработок внедрены в производство стволов охотничьих ружей на Тульском оружейном заводе с годовым экономическим эффектом 21 тыс. рублей. Внедрение процесса хонингования позволило повысить точность изготовления стволов, ликвидировать вредные для здоровья рабочего условия труда и заменить тяжелый ручной труд машинным.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Волков И.А., Шпанов В.В. Разрабоиса процесса алмазного хонингования каналов стволов охотничьих ружей // Совершенствование процессов финишной обработки в машиностроении: Тез. докл. 1 Всесоюзн. научн.-техн. конф. - Минск, 1975.-С. 95-97.

2. Волков И.А., Семин В.В. Влияние состава СОЖ на качество поверхности канала ствола при развертывании // Технология машиностроения. Исслед. в обл.. технологии машиностроения - Тула, • ' 1975. - Вып. 40 - С. 216-218.

3. Волков И.А,, Халцин C.B. Анализ влиятия конструктивных параметров хонинговальных головок на. характер распределения съема металла // Исслед. в области технологии механической'об--работки и сборки машин - 1Ула, 1977. - С. 83-88.

4. Чаповоцкий И.Х., Волков И.А. Исправляющие способности процесса хошшгования при использовании .головок с плавающим • разжимом брусков // Новое в теории и практике создания'и применения синтетических сверхтвердых материалов в народном хозяйстве: Тез. докл. Всесоюзн. научн.-те:;н. конф. - Киев, 1977. -С. 203-205.

5. Волков И.А. К вопросу о точности хонингования глубоких отверстий шогорндними хонама с независимым разнимом рядов брусков // Исслед. в области технологии механической обработки и сборки - Тула, 1930. - G. 15-2в-, • ■ ■ '

6. Волков И.А. Абразивный хонинговалышй брусок. Авт. свиц. & 770771. - Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные-знаки, № 33, М., 1930.

7. Коганов И. А'., Волков-H.A. Хонииговальная- головка. Авт.-свиц. № 776892. - Открытия, изобретения, промышленные образцы,-товарные знаки, К 41, М., 1930.

8. Волков H.A. Алмазное хонингование глубоких фасонных отьерстпй // Исслед. в области- технологии механической обработки и.сборки. - Тула, 1981. -С. 96-99.

9. Волков И.А., Шпанов В.В. Алмазное хонингование глубоких фасонных отверстий. 1ульский .территориальный центр науйю-техничаской информации и пропаганды. 'Информ.. листок №257-83, 1983 г. . - :-. .'' . - '• • -

10. Пастухов В.В., Волков И.А< Алмазное хонингование .глубоких отверстий, имеющих 'участок с непрямолинейной образующей // Прогрессивная технология обработки'глубоких отверстий: Тез.-докл. шестой Всесоюзн. науч. конф. 2-4 имя 1935. -М, -1С.97-99. .11. Волков И.А. К вопросу о назначении удельного давлений при хонинговакии полуэластичными брусками // Исслад. в области ,. технологии машиностроения и сборки машин. - Тула* 1987. -С. 116-122.

12'. Коганов И.А., Волков И.А. Процесс" алмазного1 хонинго-вания глубоких отверстий. ИгаЕюрм. листок Всероссийской выставки "Машиностроительная технология - 87Уфа, 1987 г.

13. Волков И.А. Определение ширины алмазоносной фольги ,гибких полуэдастачшх хонинговальных брусков /-/ Исследования в области технологии механической обработки н сборки ^ Тула, 1992. - С.; 67 - 73. '

Подписано к печати'21.07.92, Формат бумаги .60x8^ 1/16. 'Бумага типогр. й 2. бфоет.печ. Усл.печ.л.1,0.Уч.-изд.л.0,9. Тираа 100. экз. Заказ. >¿ 61^. ' '-. ,', . .. Издано в Тульском ордена-Трудового Красного 'Знамени ." •политехническом, институте. Тула,ул.£олдика,151.' .-..' Отпечатано на ротапринте'в ТулЛИ.